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衛星的發展歷程
來源:    發布時間: 2020-03-26 15:50   196 次瀏覽   大小:  16px  14px  12px
在古代,人們為落后的通信方式而苦惱。我們的祖先曾用“十里烽火臺”來報警,用“驛車”、“驛馬”來傳遞信息。要想收到一封千里之外的平安家信,往往要等上幾十天、甚至幾個月,難怪詩人杜甫發出“家書抵萬金”的感嘆了。 而今天,晚上我們坐在家里,從電視機里收看國際新聞,便能對世界上當天發生的大事了如指掌。這頗有“秀才不出門,便知天下事”的味道。 人類通信技術的突飛猛進,應該歸功于通信衛星。
在古代,人們為落后的通信方式而苦惱。我們的祖先曾用“十里烽火臺”來報警,用“驛車”、“驛馬”來傳遞信息。要想收到一封千里之外的平安家信,往往要等上幾十天、甚至幾個月,難怪詩人杜甫發出“家書抵萬金”的感嘆了。


而今天,晚上我們坐在家里,從電視機里收看國際新聞,便能對世界上當天發生的大事了如指掌。這頗有“秀才不出門,便知天下事”的味道。

人類通信技術的突飛猛進,應該歸功于通信衛星。

20世紀是無線繽ㄐ攀貝?N尷叩繽ㄐ攀怯玫綺ù?托藕諾?。灾X尷叩綺ǖ某げ?、置{?、稙┄、?灘ê臀⒉ㄎ甯霾ǘ沃校??灘ǎúǔ?0~1米)和微波(波長1米以下)具有傳輸信息容量大、穩定可靠等顯著優點,因此適于遠距離通信。

不過,超短波和微波也有缺點,它們只能在“視距”范圍內直線傳播。也就是說,只有在能看見天線發射塔的地方,才能接收到它們發射出來的電波;而一旦發射塔被高山阻隔或處于地平線之下,電波就裹足不前了。電視臺播放的節目只能傳送方圓六七十千米,就是這個道理。

為了讓優秀的信使——超短波和微波傳播得更遠,人們給它們建立起“驛站”——每隔50千米左右建造起一個中繼通信站。每個中繼通信站都有收信機、發信機和天線鐵塔。電波通過中繼通信站的接力,便可向遠方傳播開來。

在地面上建造中繼站最大的問題是造價昂貴。要把北京的電視節目傳送到上海,須建造十幾個中繼站。此外,海面上無法建造中繼站,洲際通信只能望洋興嘆。

需要尋找理想的“驛站”。人們首先想到了飛機,飛機在萬米以上的高空翱翔,若把中繼通信站建立在它的上面,就等于把發射塔建到幾萬米的高度。這樣,電波覆蓋地面的面積大多了。但是,飛機終歸要返回地面,在空中扎不了“根”。

人們又想到了月亮。月亮是地球的天然衛星,用它作“驛站”,可以向半個地球反射回波。1946年,美國人進行了雷達接收月球表面回波試驗。結果是,由于月亮本身要吸收電波的一部分能量,加之干擾大,回波信號很弱且不清晰。再有,月亮距地球38萬多千米,電波往返路程約77萬千米,會使信息延誤兩秒半鐘??磥?,月亮“驛站”也很不理想。


人造衛星上天后,人們寄希望于它。1960年8月美國發射用鍍鋁塑料薄膜制成的氣球信號“回聲”1號,1963年3月又發射“西福特”衛星把偶極子帶施放在高空上,用以反射通信衛星。與月亮一樣,氣球衛星、偶極子帶均屬無源通信衛星,它們不能補償電波的空間損耗,所以實用價值不大。

從1958年起,曾先后發射過一些不同類型的有源通信衛星。與無源通信衛星不同,有源通信衛星內部具有產生無線電波的能源,它接收到微弱的電波信號后,再把它變成大功率的信號發回地面。不過這些衛星在天空中都不是“固定”的,地面接收天線要隨時跟蹤衛星的行跡。

直到1963年7月,第一顆地球同步軌道通信衛星發射成功,終于為超短波和微波找到了最理想的“驛站”。

地球同步軌道通信衛星第一個特點是高,它距地面35860千米。高,當然地球上能“看見”它的區域就大了,也就是電波的覆蓋面積大了。一顆同步衛星覆蓋面積為1億7千萬平方千米,約為地球表面的三分之一。覆蓋面積大,意味著通信距離遠。在覆蓋區內,無論是地面還是天空,也無論是海上還是山谷,都能夠進行通信。如果在地球同步軌道上均布三至四顆通信衛星,便可實現除南、北兩極之外的全球通信了。

地球同步軌道通信衛星的另一個特點是固定。它位于地球赤道的上空,以每秒3.07千米的速度自西向東繞地球作圓周運動。環繞地球一周的時間為23小時56分4秒,與地球自轉一周的時間恰好相等。從地面上看去,它好像“掛”在空中一樣,所以又稱為“定點衛星”,其軌道又稱為“靜止軌道”。由于“定點”和“靜止”,地面站的天線就不必跟蹤它而整天搖頭擺尾了。


通信衛星技術的發展是異常迅速的,從1945年英國科學家克拉克提出向地球同步軌道發射衛星進行全球通信的設想,到1963年同步衛星首次進行實驗性通信,前后不過20年。特別是近15年來,通信衛星技術更是日新月異,無論是在通信容量方面,還是在轉發器輻射功率及衛星使用壽命等方面,都有了長足的發展。

今天,借助于通信衛星,人們能夠和遠隔重洋的親人通話、通電報;從電視上觀看世界新聞、體育比賽;傳輸報紙整個版面,傳送各種數據資料;醫生給萬里之遙的病人診斷,部隊的將領指揮千里之外的戰爭……總之,通信衛星給人類的社會活動和日常生活帶來巨大的變化。

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