通信衛星，人類的太空信使

顏士州

如今，當你用手機入神地觀看衛星轉播的國際新聞節目，或者收看奧運會和其他國際體育比賽衛星實況轉播時，你可曾想到，就在60年前，這種情景還只是一個幻想而已。

只能利用短波和微波

第二次世界大戰以后，隨著國際交流的加強，人們迫切需要遠距離通信。當時的遠距離通信手段主要是利用短波和微波。可是它們各有各的缺點：短波的性能不穩定，而且頻率范圍太窄。微波雖然頻率較寬，但它只能像光一樣沿直線傳播，而地球的表面是弧形的，微波傳播的有效范圍只有50千米左右。于是，人們只好每隔50千米左右建立一個中繼站，像接力賽跑一樣，把信號一站一站地依次傳下去。后來，為了減少中繼站的數目，加大兩站之間的距離，人們架起了一座座高聳云天的天線塔，可是，傳播的距離依舊是在有限的范圍內。況且，要實現跨越海洋的洲際通信，在波濤洶涌的海洋上架設一座座天線塔，更是無法想象的。

有人提出，能不能利用衛星，在太空中建立無線電轉播系統呢？

有人發現，同步通信衛星的公轉周期正好跟地球的自轉周期相同。這樣，對地面上的通信站來說，衛星就好像是鑲嵌在太空中不動的一顆星星一樣，地球轉過多少角度，它也跟著轉上那么多角度。它成了建立在太空的一個固定轉播站，在通信時間上不受任何限制和約束，源源不斷地把信號轉播到世界各地的地面站去。

由于通信衛星具有通信容量大、可靠性高、傳輸距離遠和不受地勢環境影響等優點，因而引起世界各國的重視。新型工具旺盛的生命力

新型工具旺盛的生命力

大地在顫抖，烈焰在翻滾，隨著震耳欲聾的轟鳴聲，一支銀色的火箭噴吐著火舌升上天空，轉眼之間就消失在那茫茫太空之中了。這是1984年4月8日，我國成功地發射第一顆試驗通信衛星時的壯麗場景。

同步衛星的公轉周期跟地球的自轉周期完全一致，它跟地面上的某一點步調一致地繞著地球的中心轉動。為了使衛星達到這種“亦步亦趨”的狀態，發射技術比其他衛星的要困難得多。請想一想吧，要把幾百千克重的衛星送到36000千米的高空，又要使它按照人類的意志跟上地球的步伐，進入規定的軌道，那該有多麻煩啊。可是，別以為一旦把它送上預定軌道就能一勞永逸了。發射難，要使衛星長久地在軌道上保持同步更難。因為除了衛星內部的因素以外，外部“世界”影響衛星運動的因素還有很多很多呢。

在茫茫太空，除了流星和宇宙塵外，還存在著一些比原子還小的粒子，它們同樣會對衛星產生一定的阻力。不僅如此，連太陽也會擾亂它的步伐。天文學家指出，除了光和熱外，太陽還會不斷地發射出一些粒子流，叫做太陽風。太陽風的作用力雖然不算大，卻也足以使彗星的尾巴彎曲。這些阻力會使衛星慢慢地飄離原來的軌道。為了讓衛星保持準確的姿態，科學家們想了許多的辦法。

最簡單的辦法是從自行車的原理發展而來的。你一定看過，自行車靜止時光靠這兩個輪子是“站不住”的，可是當人們騎上自行車前進時就不會再摔倒了。人們還聯想到小孩玩的陀螺，一旦轉動起來，它也就不會倒下。顯然，旋轉的物體穩定性好。人們設計火箭的時候，有計劃地作了安排，使它在發射到第三級時，將帶著衛星一起旋轉，轉速大約在每分鐘10轉到100轉之間，這就叫做自旋穩定。為了讓通信衛星的天線能夠始終對著地球，就把天線部分設計成單獨反方向旋轉，這樣，就能抵消衛星自旋的影響。

天線反方向旋轉雖然能解決一些問題，但畢竟太簡單，而且還有危險，一旦自旋速度變慢，衛星就會“性命難保”。中國科學家又提出了另一個方案，這個方案是從雜技演員在旋轉平臺上的表演得到啟發的。當表演“水流星”節目的演員站在旋轉平臺上時，演員的身體會照著“水流星”的轉動，不由自主地跟平臺中心一起朝著相反方向旋轉，物理學上把這個原理叫做動量矩守恒。于是，科學家在人造衛星內三個互相垂直的軸上都裝上飛輪，用馬達來帶動。如果要衛星反方向轉動，只要使飛輪加速就行了;反過來，要使衛星順向轉動，就應該使飛輪減速。很顯然，這個方法比單純的自旋穩定要容易控制得多了。

通信衛星的美好前景

1986年2月20日，我國發射的第一顆實用通信廣播衛星準確定點于東經103度赤道上空，這次試驗表明我國已完全掌握了衛星通信的所有技術。

這次試驗出現了一種更好的噴氣控制方法。它是在衛星的不同部位裝上噴氣發動機，用噴氣時得到的反作用力來保持衛星的正常軌道和準確姿態。比如，如果要使衛星向西移動，只要讓衛星東面的噴氣發動機工作;要使衛星向上運動，就應該讓衛星下部的噴氣機工作。衛星上的噴氣機很小，不過，噴氣速度相當高，有的高達2000米/秒，只要每秒鐘噴出1克氣體，能產生200多克推力，在太空就已經很可觀了。這個方法能夠把衛星控制自如。還有一些穩定衛星姿態的方法，如重力梯度穩定和磁力穩定等，通過科學家的摸索，以后陸續都使用了。

目1970年我國成功發射了第一顆人造地球衛星以來，到1984年第一顆通信衛星升空，我國迄今共計發射衛星400余顆，在軌衛星超200顆。我國通信衛星事業發展將近50年，受到全球的矚目。目前，我國已形成固定通信廣播、移動通信和數據中繼等衛星通信技術服務體系，建成了連接南亞、非洲、歐洲和美洲的衛星，基本形成了全球化的衛星通信服務能力。

2017年4月12日，我國“實踐十三號衛星”成功發射，它是我國首顆高通量通信衛星。通信衛星發展的各項技術都已經相對成熟，無論你是在高鐵上還是遠洋航行或是身處偏遠山區，信號全覆蓋將成為現實，GPS導航、衛星電視等更是走進了干家萬戶。中國通信衛星能力實現了重大跨越，開啟了中國通信衛星新時代。通信衛星正在向著高功率、長壽命、低成本、大容量的方向發展，它已成為人們生活中不可缺少的朋友了。