通讯卫星 (墨子号量子通讯卫星)

在古代，人们为落后的通信方式而苦恼。我们的祖先曾用“十里烽火台”来报警，用“驿车”、“驿马”来传递信息。要想收到一封千里之外的平安家信，往往要等上几十天、甚至几个月，难怪诗人杜甫发出“家书抵万金”的感叹了。而今天，晚上我们坐在家里，从电视机里收看国际新闻，便能对世界上当天发生的大事了如指掌。这颇有“秀才不出门，便知天下事”的味道。人类通信技术的突飞猛进，应该归功于通信卫星。世纪是*缤ㄐ攀贝Ｎ尴叩缤ㄐ攀怯玫绮ù托藕诺摹Ｔ谖尴叩绮ǖ某げā⒅胁ā⒍滩ā⒊滩ê臀⒉ㄎ甯霾ǘ沃校滩ǎúǔ?0～1米）和微波（波长1米以下）具有传输信息容量大、稳定可靠等显著优点，因此适于远距离通信。不过，超短波和微波也有缺点，它们只能在“视距”范围内直线传播。也就是说，只有在能看见天线发射塔的地方，才能接收到它们发*的电波；而一旦发射塔被高山阻隔或处于地平线之下，电波就裹足不前了。电视台播放的节目只能传送方圆六七十千米，就是这个道理。为了让优秀的信使——超短波和微波传播得更远，人们给它们建立起“驿站”——每隔千米左右建造起一个中继通信站。每个中继通信站都有收信机、发信机和天线铁塔。电波通过中继通信站的接力，便可向远方传播开来。在地面上建造中继站最大的问题是造价昂贵。要把北京的电视节目传送到上海，须建造十几个中继站。此外，海面上无法建造中继站，洲际通信只能望洋兴叹。需要寻找理想的“驿站”。人们首先想到了飞机，飞机在万米以上的高空翱翔，若把中继通信站建立在它的上面，就等于把发射塔建到几万米的高度。这样，电波覆盖地面的面积大多了。但是，飞机终归要返回地面，在空中扎不了“根”。人们又想到了月亮。月亮是地球的天然卫星，用它作“驿站”，可以向半个地球反射回波。年，美国人进行了雷达接收月球表面回波试验。结果是，由于月亮本身要吸收电波的一部分能量，加之干扰大，回波信号很弱且不清晰。再有，月亮距地球万多千米，电波往返路程约万千米，会使信息延误两秒半钟。看来，月亮“驿站”也很不理想。人造卫星上天后，人们寄希望于它。年8月美国发射用镀铝塑料薄膜制成的气球信号“回声”1号，年3月又发射“西福特”卫星把偶极子带施放在高空上，用以反射通信卫星。与月亮一样，气球卫星、偶极子带均属无源通信卫星，它们不能补偿电波的空间损耗，所以实用价值不大。从年起，曾先后发射过一些不同类型的有源通信卫星。与无源通信卫星不同，有源通信卫星内部具有产生监听电波的能源，它接收到微弱的电波信号后，再把它变成大功率的信号发回地面。不过这些卫星在天空中都不是“固定”的，地面接收天线要随时*卫星的行迹。直到年7月，第一颗地球同步轨道通信卫星发射成功，终于为超短波和微波找到了最理想的“驿站”。地球同步轨道通信卫星第一个特点是高，它距地面千米。高，当然地球上能“看见”它的区域就大了，也就是电波的覆盖面积大了。一颗同步卫星覆盖面积为1亿7千万平方千米，约为地球表面的三分之一。覆盖面积大，意味着通信距离远。在覆盖区内，无论是地面还是天空，也无论是海上还是山谷，都能够进行通信。如果在地球同步轨道上均布三至四颗通信卫星，便可实现除南、北两极之外的全球通信了。地球同步轨道通信卫星的另一个特点是固定。它位于地球赤道的上空，以每秒3.千米的速度自西向东绕地球作圆周运动。环绕地球一周的时间为小时分4秒，与地球自转一周的时间恰好相等。从地面上看去，它好像“挂”在空中一样，所以又称为“定点卫星”，其轨道又称为“静止轨道”。由于“定点”和“静止”，地面站的天线就不必*它而整天摇头摆尾了。通信卫星技术的发展是异常迅速的，从年英国科学家克拉克提出向地球同步轨道发射卫星进行全球通信的设想，到年同步卫星首次进行实验性通信，前后不过年。特别是近年来，通信卫星技术更是日新月异，无论是在通信容量方面，还是在转发器辐射功率及卫星使用寿命等方面，都有了长足的发展。今天，借助于通信卫星，人们能够和远隔重洋的亲人通话、通电报；从电视上观看世界新闻、体育比赛；传输报纸整个版面，传送各种数据资料；医生给*之遥的病人诊断，部队的将领指挥千里之外的战争……总之，通信卫星给人类的社会活动和日常生活带来巨大的变化。