风雅的智慧——琴棋书画诗酒花

4. 设在太空的同步通信卫星

　　无线通信能沟通两地之间的联系， 但是通信的范围有限， 这是因为无线电波传播时， 沿直线行进。地球是一个半径为6400 千米的大圆球。从地球表面上一点发射的电磁波， 在地面传播几千米后就会跑到天空中。想让电磁波传到比较远的地方， 加大通信范围， 就必须把发射天线架在比较高的地方。现在的广播电台、电视台都有一个架在高处的发射天线， 目的就是使更大范围内的用户接收到电磁波。把发射天线架在几十米的空中， 就能使几十千米内的用户收到电磁波信号。发射天线越高， 能接收电磁波的区域就越大。如果把天线架在太空中， 可以让非常大的区域用户接收到电磁波。

　　在地球上架设几百米高的天线， 是一件十分不容易的事情。要把天线架到几十千米、几百千米的空中， 更是非常困难。人们根据相对运动的理论， 巧妙地解决了这个难题。我们知道， 地球在不停地自转， 地面上的物体绕着地轴一天转一圈。如果在空中有一个物体， 绕地轴转动的情况与地面物体相同， 也是一天转一圈， 那么地面上的人就会认为空中的这个物体是“静止在空中”不动的物体。通信卫星就是依据这种设想发射的。

　　通信卫星位于赤道上方35800 千米的太空， 卫星绕地心运动的速度3. 07 千米/ 秒。在地球引力的作用下， 卫星的运动方向不断改变， 恰好绕地心作圆周运动， 一天转一圈。对于地球上的人来说， 卫星“静止”的太空不动， 是一个架设在太空的发射天线。

　　通信卫星上的设备主要是天线、接收器、发射器和电源。通信卫星实际上是一个电磁波的“中继站”或“转发站”。地面上的工作站把声音或图像加在载波上， 发射至通信卫星。通信卫星上的天线、接收器接到电磁波， 对信号加以放大后， 再由发射器射至地面的接收站。

　　通信卫星工作的示意图。若地球上的M、N 两处有人需要通话， 这两处都在同一颗通信卫星A 的覆盖区域内。M 处的人将电磁波发往A， A 再将信号转发至N， N 处人就可听到M 处人所发的信号； 反之，N 处发出信号至A， 经A 转发后M 处的人可以接收。若M 处人想与O 处的人联系，M、O 分别在卫星A 、B 的覆盖区域内， 可以将信号由M 发至A， 再由A 转发到B， 由B 再转发至O； 沿相反的顺序可由O 到M。

　　一颗通信卫星所覆盖的区域， 两点间的最大距离为1. 8 万千米。从理论上讲， 只要有2. 2 个通信卫星， 就可以实现全球通信。实际上， 用三颗通信卫星组成了全球通信系统。三颗通信卫星都在赤道平面上， 距地面35800 千米， 相差120°角。我们现在给远在日本、美国、欧洲的朋友打电话， 多数都使用通信卫星沟通联系。打电话时， 我们仍采取有线通信的方法， 先将声音信号传到了卫星地面工作站， 再由地面工作站发出电磁波， 经通信卫星中转， 被对方的地面工作站接收， 最后通过电话线送至通话的对方。

　　通信卫星的寿命大约为7 ～10 年， 一个通信卫星能包含3. 3万条声音通路，4 条彩色电视通路。通信卫星位于太空中， 覆盖面宽、容量很大， 又能自动转播， 不需维修， 安全可靠， 所以受到各国的极大重视， 发展很快。自从美国于1958 年发射第一颗试验通信卫星以来， 世界各国共发射了200 多颗地球同步卫星。现在还有近百颗通信卫星在不停地工作。

　　在海湾战争中， 通信卫星起了十分重大的作用。多国部队使用军事近代卫星和租用民用通信卫星， 共有十几颗在工作。美国总统、五角大楼与战场的联系， 95% 是通过通信卫星进行的。在军事行动中， 多国部队靠印度洋上空的国防通信卫星、舰队卫星和租赁的卫星进行指挥、联络和协调。没有通信卫星， 无法实现现代战斗的统一指挥和协调。

　　§§第二章 明察秋毫的立体侦察