天宮空間站面向全球直播的首次太空授課活動雖然已經過去，然而此次任務仍有許多細節值得我們探究。比如透過直播開始前飛控中心大螢幕畫面可知，當時天宮空間站組合體姿態相較於平常出現了非常大的變化，與核心艙徑向對接的神舟十三號載人飛船由朝向地球轉為朝向太空，整個空間站組合體沿艙體軸向旋轉了半圈，這是為什麼呢？
太空授課期間天宮空間站組合體飛行姿態
天和核心艙發射入軌進入天宮空間站階段以來已有將近8個月時間，在這大半年裡空間站組合體曾出現多種飛行姿態，起初是沿著艙體軸向方向飛行，節點艙前向對介面就是前進方向，這一飛行姿態最符合人的直覺。
天宮空間站沿艙體軸向前進的飛行姿態
最近一段時間組合體飛行方向卻與艙體軸向呈90度夾角，給人的感覺就是組合體在橫著飛，這一點從公開的艙外影像中可以有更直觀地體會。
“橫著飛”
空間站組合體“橫著飛”，這其實是天宮空間站現在與未來的長期飛行姿態，這一姿態被稱為“連續偏航飛行”，在這一飛行姿態下可以增大太陽光相對於太陽翼的入射角，有利於空間站組合體太陽翼對太陽指向，進而最佳化發供電能力。
天宮空間站“連續偏航飛行”
太空授課期間空間站組合體即便沿軸向方向大幅度旋轉調整姿態，也仍然屬於“連續偏航飛行姿態”。
太空授課對於天宮空間站是第一次，但對於載人航天工程而言則已經是第二次，因為早在神舟十號/天宮一號空間實驗室任務中我們就已經進行過一次太空授課活動。
神舟十號/天宮一號首次太空授課畫面
此次太空授課與前次相比，時長略有增加，但最大的不同在於天地傳輸資料容量的不同。首先是成像畫質，空間實驗室階段的艙內影片影象僅能勉強達到VCD等級畫質，而如今艙內影象已經可以達到720P畫質，如有需要也可以切換至1080P高畫質畫質。
天宮空間站手持攝像機b拍攝720P直播畫質
比如節點艙艙內兩臺定向攝像機以及艙外多臺攝像機均能達到1080P高畫質畫質，再就是機位數量的大幅度擴容，空間實驗室階段最多隻有5臺成像裝置，而如今天和核心艙配置有多達十多臺成像裝置。
同時基於wifi功能，航天員可以透過手持攝像機進行實時移動的動態拍攝，與之相比國際空間站雖然也有很多類似影片，但都不是直播形式，而是錄播。
天和核心艙艙外攝像機拍攝的1080P畫質影象
透過手持攝像機進行實時移動的動態直播拍攝
這是地面能夠接收到的在軌天宮的影片話音資料，而在空間站內，航天員也可以透過顯示器看到地面的高畫質影片及話音。
天和核心艙接收到的地面課堂畫面
除了服務太空授課活動，當前空間站是一艙三船組合體，總計4個艙船各自也有資訊需要實時下傳，地面也需要適時傳送相關指令。因此對比空間實驗室階段的太空授課，如今資料的多路傳輸需求提高了幾個數量級。
如此巨量的資料傳輸離不開“中繼通訊終端”的支援，天和核心艙產生的多路資料需要透過中繼通訊終端傳輸至地球靜止軌道的中繼衛星，再由中繼衛星下行傳輸至地面站點。在中繼通訊終端支援下，空間站通訊鏈路下行速率可達1.2Gbit/s，與地面的5G通訊速率相當。
中繼通訊終端
天和核心艙的中繼通訊終端就佈置在小柱段第三象限，那麼，組合體姿態翻轉過來，中繼通訊終端豈不是直接朝向地球，而看不到中繼星了？
事實並非如此，中繼通訊終端配置有寬波束天線，它具有指向能力，驅動機構可以調整天線指向對準遠端的中繼星，而寬波束天線相較於窄波束天線有一個很大的優勢就是，無論航天器姿態如何調整，只要在可見的測控弧段內都可以實現穩定的資料傳輸。
天和核心艙中繼通訊終端在軌畫面
天宮空間站首次太空授課採用的是“天地鏈路互為備份”的方案，以天基中繼通訊為主，一旦中繼通訊受阻，可以立即切換為直接對地通訊模式，確保無論空間站組合體軌道和姿態如何變化，都能讓地面穩定接收訊號，而這大概也是空間站組合體太陽翼與飛行方向存在夾角的原因。
話說，即便不大幅度調整組合體姿態完成天地互為備份的通訊保障也是沒有問題的，那麼，為什麼要費力地讓空間站組合體姿態倒扣過來呢？
其實，這並非天宮空間站首次採用此種飛行姿態，早在一個多月前，神舟十三號乘組剛剛進駐天和核心艙那一段時期，也曾有類似的姿態調整。這一調整最大的好處還是最佳化組合體太陽翼的發供電能力。
神舟十三號對接天和核心艙後組合體進行的姿態調整
核心艙在上面影響整個神舟十三號，核心艙在下面則隻影響自身一個區域性，太空授課期間核心艙自身能耗是比較大的，比如照明系統全開，情景照明啟用了亮度最高的“精細工作模式”，控制力矩陀螺也將全程使用，加上大容量的資料傳輸，這個時候核心艙對於神舟十三號的反向供電能力是下降的，所以需要調整姿態讓神舟十三號在上，天和核心艙在下。
天和核心艙受到的部分影響，還可以透過兩艘天舟貨運飛船的反向供電加以彌補。
太空授課期間天和核心艙照明系統調至最亮模式
再有半個月時間我們就將告別2021年迎來嶄新的2022年，明年天宮空間站將全面開啟在軌建造階段任務，問天號實驗艙與夢天號實驗艙將在明年年中接連由長征五號B遙三與長征五號B遙四兩枚大型運載火箭發射升空。這兩個重量級艙段除了攜帶有大量高精尖的在軌實驗裝置，還帶來了面積更大的柔性太陽翼，屆時天宮空間站組合體的發供電能力將進一步增強，也許到那時再進行太空授課就不再需要如此大幅度的姿態調整。
到明年這張效果圖將由設想變為現實
當前天宮空間站的連續測控覆蓋率約為90%，在西半球上空存在測控盲區。而隨著兩個大噸位實驗艙一道入軌的還有兩部偏裝中繼天線，屆時三部中繼通線融合使用將補上這一測控盲區，實現近100%的連續測控覆蓋，屆時我們將有條件組織更長時間的太空授課活動。
