主頁（http://www.by236.com）：《流浪地球》中的信息通信工作淺析

2019年，基于科幻小說作家劉慈欣原著改編的國產(chǎn)科幻大片《流浪地球》橫空出世，開啟了中國科幻電影元年，在2020年院線疫情復工后又被列為第一批重新上映的影片，總票房達46億。片中展現(xiàn)了因地球偏離行進軌道，一支突擊小隊奉命完成行星發(fā)動機啟動裝置“火石”運送任務的主線故事，其中硬核的科技設置與豐富的宇宙空間知識讓科幻迷們振奮不已，筆者試圖從信息化建設及通信保障角度去解析此部電影,驚訝地發(fā)現(xiàn)：此次解救地球突破“洛希極限”走出“木星危機”，本質(zhì)上是信息通信工作的全面勝利。

一、 通信環(huán)境

電磁波在星球上的傳播，大體上可分為天波，地波，空間波，外層空間微波幾種方式，依據(jù)頻率的增加，波長減小，直線傳播力減弱。

電磁波類型

普通手持對講機工作在VHF130-170MHz，UHF300-500MHz頻段，可以達到城域范圍內(nèi)通信； 而使用0-30MHZ短波頻段，在天線調(diào)諧與功率放大情況下，經(jīng)過電離層的多次折射，可以實現(xiàn)全球范圍內(nèi)的通信。

電磁波傳輸示意

影片中地球停轉(zhuǎn)，偏離原有的太陽系軌道，地表溫度降到零下80度，人類被迫移居地下5公里的地下城。電離層消失，導致天波通訊失效；海平面上升，地表原有的基礎通信設施全部故障；在軌同步衛(wèi)星在經(jīng)過行星帶時墜毀全部失效，原有的衛(wèi)星通訊，全球定位系統(tǒng)失效，因此人類制造了領航員國際空間站作為領航與通信中繼衛(wèi)星伴隨保障。

領航員國際空間站

二、 通信方式

根據(jù)分析，需要實現(xiàn)的是地下城與地下城，地下城內(nèi)部，地下城與地面，地面與領航員空間站，民用、軍用車輛之間，單兵與車輛，單兵與單兵的通信聯(lián)絡。

《流浪地球》通信方式示意圖

車載兩種型號短波電臺，分別是工作在短波頻段的艾可幕IC7200與工作在UV頻段的拓鵬TP780，兼顧覆蓋了所有通訊頻段。

車載通信設備

單兵使用VHF與UHF實現(xiàn)近距離通聯(lián)，遠距離通過車載轉(zhuǎn)信臺進行中繼，超遠距離采用宏基站進行中繼，開辟軍用加密信道與民用信道，設置總調(diào)度臺。先進的數(shù)字制式能夠?qū)崿F(xiàn)用戶身份識別，便捷呼叫，人員定位，狀態(tài)信息發(fā)送功能。單兵通訊系統(tǒng)按一下，兩下，三下分別對應群呼、組呼、單呼三種模式。

通信器材操作

從電影畫面看到隊員并沒有使用入耳式的耳機，因此很可能使用的是戰(zhàn)術型“骨傳導”耳機，安全舒適牢固，不占用耳道，不影響聽取環(huán)境音。

骨傳導耳機

操作員使用5G頻段對無人機進行遠程控制與高清圖像實時傳輸，傳輸距離可達80公里，一個手持遙控器不能達到如此遠的距離，從運兵車車頂天線與電影設定分析，車頂應設置有雙工器與功率放大器。

無人機控制器

行星發(fā)動機依山而建，高度在8公里至11公里，以此高度架設天線傳輸效率很高，作為宏基站組成蜂窩網(wǎng)絡。在冰天雪地，斷層嚴重的地面鋪設光纜困難重重且不利于維護，所以宏基站之間不能采用傳統(tǒng)光攬進行連接，更有可能使用微波進行組網(wǎng)，以多頻并發(fā)的技術形式提升帶寬。宏基站敷設5公里的光纜垂直到地下城，實現(xiàn)地面與地下城的通信，地下城內(nèi)部采用微基站分布架設，為城內(nèi)個體移動終端之間的通信提供服務保障。

微波中繼塔

領航員號與地面使用2.4GHz微波頻段進行空間通訊，帶寬大，傳輸效率高。預留了高權限的全球廣播信道，而電影中也正是劉培強中校在最后緊急關頭申請為韓朵朵開啟了預留的全球廣播信道，為凝聚救援力量起到了關鍵作用。

接通全球廣播

劉培強中校在空間站直接用私人信道與駕駛運載車的韓子昂建鏈通話，車輛與領航員號的通信，可以用兩種方式實現(xiàn)，一種是使用“動中通”天線結合功率放大裝置，使用微波頻段直接與領航員號通聯(lián)，一種是用VHF與UHF頻段接入到最近的宏基站，由宏基站微波接力轉(zhuǎn)信與領航員號實現(xiàn)通聯(lián)。無線通信由于環(huán)境的不可控因素，至少要保證兩種以上通聯(lián)方式，以上兩種通聯(lián)方式都應該存在。

接通私人頻道

領航員國際空間站具有導航，預警，通信保障功能，具有不可替代性，爆炸之后只能再造一顆進行部署。

劉培強駕駛領航員空間站自毀

三、 幾點啟示

1.處于零下84度低溫下的各類電子設備均能正常工作，說明電子元件能在溫差巨大的工況下工作，半導體技術取得了大幅進展；電池技術取得了突破，不僅大幅提高了能質(zhì)比，也解決了低溫條件下電池能效低活性差的問題。

地表溫度

2.點燃木星，跳線鏡頭。老王提醒需要采用“硬件輔助”的方式進行破解。加載“春節(jié)十二響”破解程序?qū)嵸|(zhì)上是給發(fā)動機的底層ROM重新安裝驅(qū)動程序，就是通常所說的“刷新固件”，固件作為硬件設備的基礎引導程序，對穩(wěn)定性要求極高，因此刷新時都要通過專門設置的按鈕或者跳線進行刷新，并有相應的操作指示圖（電影中的應急對應表），防止誤操作。

加載發(fā)動機破解程序

3、劉慈欣本人曾是計算機工程師，有很強的科學素養(yǎng)，寫過號稱《三體》前傳的《球狀閃電》，而讀過他《全頻帶阻塞干擾》這一本書時，我恍然大悟，原來大劉是位通信專業(yè)的隱藏人物。P.S.最新消息《全頻帶阻塞干擾》也將被拍成電影，非常期待。

全頻帶阻塞干擾

四、 軍事彩蛋

1、空間站俄羅斯宇航員祝賀劉培強服役期滿，將一瓶珍藏的伏特加白酒遞給劉培強中校時被婉拒，露出驚訝的眼神，怎么也想不到他會揮手拒絕。

劉培強拒酒

這正說明2073年禁酒令依然深入軍心，值班期間不飲酒，即便明天就退休，劉中校乃作風優(yōu)良紀律過硬典范！

禁酒令

2、電影的最后，劉啟乘坐電梯時，特寫鏡頭顯示其佩戴一枚空軍胸標，這與劉培強放在空間站的那枚一樣。

空軍胸標

參照《軍人撫恤優(yōu)待條例》，劉培強屬因公犧牲，劉啟是被優(yōu)先批準入伍的。

撫恤優(yōu)待條例