風雅的智慧——琴棋書畫詩酒花

4. 設在太空的同步通信衛星

　　無線通信能溝通兩地之間的聯係， 但是通信的範圍有限， 這是因為無線電波傳播時， 沿直線行進。地球是一個半徑為6400 千米的大圓球。從地球表麵上一點發射的電磁波， 在地麵傳播幾千米後就會跑到天空中。想讓電磁波傳到比較遠的地方， 加大通信範圍， 就必須把發射天線架在比較高的地方。現在的廣播電台、電視台都有一個架在高處的發射天線， 目的就是使更大範圍內的用戶接收到電磁波。把發射天線架在幾十米的空中， 就能使幾十千米內的用戶收到電磁波信號。發射天線越高， 能接收電磁波的區域就越大。如果把天線架在太空中， 可以讓非常大的區域用戶接收到電磁波。

　　在地球上架設幾百米高的天線， 是一件十分不容易的事情。要把天線架到幾十千米、幾百千米的空中， 更是非常困難。人們根據相對運動的理論， 巧妙地解決了這個難題。我們知道， 地球在不停地自轉， 地麵上的物體繞著地軸一天轉一圈。如果在空中有一個物體， 繞地軸轉動的情況與地麵物體相同， 也是一天轉一圈， 那麽地麵上的人就會認為空中的這個物體是“靜止在空中”不動的物體。通信衛星就是依據這種設想發射的。

　　通信衛星位於赤道上方35800 千米的太空， 衛星繞地心運動的速度3. 07 千米/ 秒。在地球引力的作用下， 衛星的運動方向不斷改變， 恰好繞地心作圓周運動， 一天轉一圈。對於地球上的人來說， 衛星“靜止”的太空不動， 是一個架設在太空的發射天線。

　　通信衛星上的設備主要是天線、接收器、發射器和電源。通信衛星實際上是一個電磁波的“中繼站”或“轉發站”。地麵上的工作站把聲音或圖像加在載波上， 發射至通信衛星。通信衛星上的天線、接收器接到電磁波， 對信號加以放大後， 再由發射器射至地麵的接收站。

　　通信衛星工作的示意圖。若地球上的M、N 兩處有人需要通話， 這兩處都在同一顆通信衛星A 的覆蓋區域內。M 處的人將電磁波發往A， A 再將信號轉發至N， N 處人就可聽到M 處人所發的信號； 反之，N 處發出信號至A， 經A 轉發後M 處的人可以接收。若M 處人想與O 處的人聯係，M、O 分別在衛星A 、B 的覆蓋區域內， 可以將信號由M 發至A， 再由A 轉發到B， 由B 再轉發至O； 沿相反的順序可由O 到M。

　　一顆通信衛星所覆蓋的區域， 兩點間的最大距離為1. 8 萬千米。從理論上講， 隻要有2. 2 個通信衛星， 就可以實現全球通信。實際上， 用三顆通信衛星組成了全球通信係統。三顆通信衛星都在赤道平麵上， 距地麵35800 千米， 相差120°角。我們現在給遠在日本、美國、歐洲的朋友打電話， 多數都使用通信衛星溝通聯係。打電話時， 我們仍采取有線通信的方法， 先將聲音信號傳到了衛星地麵工作站， 再由地麵工作站發出電磁波， 經通信衛星中轉， 被對方的地麵工作站接收， 最後通過電話線送至通話的對方。

　　通信衛星的壽命大約為7 ～10 年， 一個通信衛星能包含3. 3萬條聲音通路，4 條彩色電視通路。通信衛星位於太空中， 覆蓋麵寬、容量很大， 又能自動轉播， 不需維修， 安全可靠， 所以受到各國的極大重視， 發展很快。自從美國於1958 年發射第一顆試驗通信衛星以來， 世界各國共發射了200 多顆地球同步衛星。現在還有近百顆通信衛星在不停地工作。

　　在海灣戰爭中， 通信衛星起了十分重大的作用。多國部隊使用軍事近代衛星和租用民用通信衛星， 共有十幾顆在工作。美國總統、五角大樓與戰場的聯係， 95% 是通過通信衛星進行的。在軍事行動中， 多國部隊靠印度洋上空的國防通信衛星、艦隊衛星和租賃的衛星進行指揮、聯絡和協調。沒有通信衛星， 無法實現現代戰鬥的統一指揮和協調。

　　§§第二章 明察秋毫的立體偵察