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事实揭露 揭密真相
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通讯卫星英语:Communications Satellite,简称“CS”)是一种通过中继器来传递和放大无线电通信信号的卫星,它创建了地面上发射站与接收站之间的信息通道。通信卫星可用于电视电话广播网络军事领域。地球轨道上有2,000多颗通信卫星,它们由私人和政府机构使用。

无线电通信使用电磁波来传递信号,这些波是直线传播的,因此它们会被地球的弯曲表面挡住。通信卫星的目的是,通过传递地球表面的信号来实现地面远距离的通信。通信卫星使用的无线电和微波的频带较宽。为避免信号干扰,国际组织制定了监管规则来分配各个组织可以使用的频率范围或“频带”。这样的分配降低了信号干扰的风险。

卫星轨道离地很高,天线波束能覆盖地球广大面积,且电波传播不受地形限制,能实现地面远距离通讯。卫星装有由接收和发射设备组成的转发器,将收到的信号经放大、移频后发射给地面;轨道高度和倾角可有多种,但常用的是对地静止轨道;如果用3-4颗对地静止轨道上的通讯卫星组网,可以实现全球实时通讯;这种卫星除了具有人造卫星一般的分系统设备外,还装有通讯转发器、对地姿态稳定控制、对地定向天线、卫星位置保持等分系统设备。

通信卫星是为了补足海底电缆通信的不足,通常用于移动通信。例如只或飞机等远离陆地的交通工具,无法使用有线通信时,便需要通信卫星。

历史

今天的卫星通信可以一直追溯到亚瑟·C·克拉克于1945年2月写给《无线世界》杂志编辑的一封信中。1945年10月,克拉克在《无线世界》发表了题为Extra-Terrestrial Relays – Can Rocket Stations Give Worldwide Radio Coverage的文章,进一步充实了卫星通信的理论。几十年后,美国海军进行了一个名为“月球中继通信”的计划。该计划使用月球作为天然的通信卫星,旨在提供一种安全可靠的无线电通信。

世界上第一颗人造地球卫星是苏联的Sputnik1号,该卫星于1957年10月4日发射入轨[1]。它装载了星上无线电发射器,该发射器的工作频率为20.005 MHz和40.002 MHz。Sputnik 1号的成功发射,迈出了太空探索的第一步。虽然它在太空中不是用来传递地球上两点之间的信号的,但它确实是现代卫星通信的开端。

第一颗专门用于全球通信的人造卫星是美国的Echo 1号。它是世界上第一颗能够传递地面上不同点之间信号的人造通信卫星。Echo 1号于1960年8月12日发射,随后上升到了距离地面1,600 km的高度,但它使用的是人类最古老的飞行方式——气球。美国航空航天局(NASA)发射的Echo 1号是一个表面镀PET膜的气球,直径约为30米,其表面可以作为无源反射器用于无线电通信。正如它的非正式名称“气球卫星”(satelloon)那样,Echo 1号是世界上第一颗充气卫星,它奠定了现代卫星通信的基础。卫星通信的原理很简单:发送数据到太空中,然后再把这些数据送回地面上的另一点。Echo1号就像一面有10层楼高的巨大镜子,把发送到太空中的数据反射到地球上的另一点,以此来实现卫星通信。

美国第一颗进行中继通信的卫星是1958年发射的SCORE卫星,它使用磁带录音机来存储并转发声音信号。该卫星曾向世界发送了美国总统艾森豪威尔的圣诞贺词 。Philco 公司建造的Courier 1B,是世界上第一颗有源中继卫星,于1960年发射升空。

通信卫星的种类主要有两种,无源和有源的。无源通信卫星只是把来自发射站的信号反射到接收器的方向。对于无源卫星,其反射的信号没有经过卫星的增强,因此只有少部分的信号能量到达了接收器。卫星距离地球表面很远,由空间路径损耗(freepath lost)导致的无线电信号衰减十分严重,因此接收器接收到的信号实际上相当微弱。相反的,有源卫星在转发其收到的信号前会对信号进行放大处理 或者改变频率。世界上第一颗通信卫星就是无源卫星,但是现在已经很少使用这种卫星了。Telstar是世界上第二颗有源中继卫星,该卫星由AT&T公司所有,作为AT&T、贝尔实验室、美国航空航天局、英国邮政总局和法国电信(邮政)共同签署的发展通信卫星的国际协议的一部分。美国航空航天局(NASA)于1962年7月10日在卡纳维拉尔角发射了Telstar卫星,这也是世界上第一次私人赞助的航天发射。1962年12月13日,美国发射了Relay 1号[2],它在1963年11月22日成为了世界上第一颗横跨太平洋进行广播的卫星。

地球静止卫星的前身是休斯公司于1963年7月26日发射的卫星Syncom 2。Syncom 2是第一颗位于地球同步轨道的通信卫星。Syncom 2每天以恒速绕地球一周,但由于它相对地面还有南北运动,所以需要特殊的设备来跟踪它的运动。Syncom 3是Syncom 2的升级版,是世界上第一颗静止轨道通信卫星。它运行在一条没有南北运动的地球同步轨道上,因此从地面远看去它在天空中静止不动。

从美国的火星探测漫游者计划开始,火星表面的巡视器使用火星轨道飞行器来作为通信卫星,把巡视器的信号发送给地球。使用轨道器来进行信号中继是为了节省巡视器的能量消耗。轨道器有太阳电池板阵列、较大的天线和很强的转发器,相对于巡视器直接从火星表面发送信号到地球来说,轨道器的这些设备使得其向地球发送的信号更强也更清晰。

视频

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参考文献