杨钟濂杨放春
此曲只应天上有
“锦城丝管日纷纷，半入江风半入云。此曲只应天上有，人间能得几回闻？”我国唐朝著名诗人杜甫的这首诗，以浪漫主义的手法把当时成都的艺人所演奏的美妙动听的音乐比喻成天上仙乐。其实，在公元8世纪杜甫所生活的那个时代，“天上”——我们这个星球的外层空间哪会有音乐呢？那个时候，即使天上有音乐，人间也不可能听到。就这个意义来说，“人间能得几回闻”倒是真实地反映了当时的科学水平的。到了20世纪50年代，人造地球卫星出现，才把“天上”和人间科学地联结了起来。1970年4月24日，我国成功地发射了第一颗人造地球卫星，雄伟、嘹亮的《东方红》乐曲从天上飞到了人间。
但那时，我国发射的这颗卫星，不是通信卫星。它的椭圆形的运行轨道平面对地球赤道平面的倾角是68.5°，绕地球一圈需时114分钟，同地球自转的方向、速度都不一致，或者说不“同步”。只有当它飞临我们上空的时候，才能通过接收设备听到它奏出的《东方红》乐曲。现在，实现卫星通信和广播大都用同步卫星。
同步卫星运行在赤道上空的圆轨道上，轨道平面与赤道平面重合，或倾角接近零度。这种轨道称为赤道轨道。卫星环绕地球的速度同它离地面的高度有关。只要把卫星射入离地面约36000公里的赤道轨道上，它环绕地球一圈的时间就大约是24小时，和地球自转的速度一样，方向也一致。这样的卫星就叫同步卫星。从地球上看，同步卫星就像静止不动，所以也称静止卫星。利用静止卫星转发电波，就能实现地面上的无线电通信和电视广播。
1963年7月，美国国家航空航天局以“辛康—2”卫星射入倾斜的同步轨道（轨道平面与赤道平面不重合），进行试验。1964年8月，它成功地把“辛康—3”卫星送入靠近国际日期变更线的同步赤道轨道，并于这年秋天通过这颗卫星把正在东京召开的奥林匹克运动会的实况以电视转播到美国，从此打开了以同步卫星进行跨洋通信和广播的新道路。1984年4月8日，我国第一次发射了同步通信卫星，使我国成为能以本国制造的运载火箭发射同步通信卫星的少数几个国家之一。
同步通信卫星的特点
卫星通信用的无线电波是微波。微波的波长在1米至1毫米之间，频率为300兆赫至300千兆赫。由于频谱宽，通信容量较大，能进行多路通信或传输宽频带的电视信号。但微波和光波相似，是直线传播的。在地面上进行远距离的微波通信时，就要设置若干中继站，用接力的办法传递电波。相邻中继站之间的距离一般不超过50公里；如距离过长，地球的曲面就把电波挡住了。要求的通信距离越长，需要增设的中继站也就越多，投入的人力物力也越大。如进行越洋通信，接力的办法就无能为力了。而利用同步卫星作为中继站进行通信，就可以避免上述的缺陷。同步卫星居高临下，它能“看”到的地球表面比整个地球表面面积的三分之一还要多。卫星在地球上覆盖区的跨度有18000多公里。所以同步卫星通信就成为越洋通信的新型工具。如在地球赤道上空等距离地配置三个同步卫星，就能组成全球通信网。
在同步卫星所覆盖的广阔地区内，任何一地的地面站都可以利用卫星同四面八方、不同距离上的地面站进行通信。卫星的这种多址联接的特性给通信带来了很大的机动性、灵活性。
卫星通信由于靠微波穿过大气层在自由空间传播信息，不像短波通信受昼夜和季节的更替以及气象条件变化的影响，所以通信稳定可靠。卫星通信通常采用1至10千兆赫的频率。因为，频率高于1千兆赫，则宇宙噪声很小；频率低于10千兆赫，则电波被大气层吸收而形成的衰减和产生的噪声很小。
总之，同步卫星通信是一种容量大、距离远、机动性强、可靠性高、便于保密的新型通信手段，无论在军用或民用方面都有很大的发展前途。
但是，同步卫星通信也有一些弱点。它独处空间，无从维护；由于受电源和元器件寿命的限制，花了大量资金，但用不上几年，寿命就告结束。这就必须研究如何提高卫星的寿命。再说，使用卫星的单位总希望卫星有较大的通信容量，并希望地面接收站收到的信号不致过于微弱。为此必须增加卫星的辐射功率，从而就要增加电源的重量，加大卫星天线的口径。这样一来，卫星就要做得很笨重。事实上，卫星的重量要受火箭运载能力的限制。所以现在一般通信卫星在一条信道上只容许发射几瓦到几十瓦的功率。这样，地面站能接收到的信号自然是微弱的。要想有良好的接收质量，地面站必须采用方向性强、效率高、噪声低的天线和噪声低的接收机以及大功率的发射机。
(选自《五光十色的电子世界》，1990年)