美國民眾突然聽到艾森豪威爾總統的衛星講話,興奮不已。天哪,衛星能模仿總統講話!1959年1月21日,“斯科瑞”衛星重返地球大氣層燒毀。“斯科瑞”衛星的應用更廣泛地證明了衛星的軍事意義。它也體現了一個衛星的無線電中繼係統與實際操作能力。
通信衛星是太空中的郵局,是鑲嵌在空中的一顆珍珠。地球上的通信站,簡稱地麵站。通信衛星主要有3種通信方式:地麵站—衛星;衛星—衛星;地麵站—衛星—地麵站。通信衛星上的轉發器和天線,接收地麵站發送的信號,然後發射回另一個地麵站或轉發給其他衛星。通信衛星部署在高軌道、中軌道和低軌道上,衛星—衛星之間的通信稱為星間通信。
衛星是怎樣進行兩個地點的通信的呢?如地麵站有很大的發射天線,發送電話、電報、傳真、數據和電視等信號;通信衛星上的接收天線收到微弱的信號後,通過轉發器進行放大、變頻,再通過發射天線把信號發射回地麵,另一個地麵站接收信號,實現兩個地點的通信。
通信衛星種類最多。根據軌道分為靜止軌道通信衛星和低軌道通信衛星。根據通信特點分為國際通信衛星、國內通信衛星、中繼通信衛星、海事通信衛星、移動通信衛星、軍事通信衛星等。根據用途分為用於電話、衛星電話、手機、數據傳輸的電信衛星;用於互聯網的寬帶多媒體衛星、互聯網衛星、手機衛星;用於廣播電視的廣播衛星、電視衛星、直播衛星、高清電視衛星以及已經研製成功的立體電視衛星。
“風語戰士”的密碼
在許多著名的曆史事件中,密碼破譯的成功都起到了極其重要的作用。密碼保密和破譯都有其重要地位和意義。自從20世紀60年代通信衛星上天,密碼學也飛上了太空。密碼學成為衛星通信的護身符。
密碼學是研究編製密碼和破譯密碼的科學技術,是一門綜合性的尖端技術科學。研究密碼變化的客觀規律,應用於編製密碼以保守通信秘密的,稱為編碼學;應用於破譯密碼以獲取通信情報的,稱為破譯學,總稱密碼學。密碼學與語言學、數學、電子學、聲學、信息論、計算機科學等有著廣泛而密切的聯係。各國都集中了最優秀的哲學家、數學家、計算機學家、邏輯學家、仿真學家等,為自己國家的通信衛星進行密碼編製,同時研究敵對方衛星的破譯技術與藝術。隨著衛星通信技術的發展,對語音、圖像、數據等都可實施加密、解密的密碼通信。
太空中的“風語戰士”,不但有通信衛星、廣播電視衛星、軍事通信衛星等通信衛星,連導航衛星、氣象衛星、偵察衛星、預警衛星等各種衛星也都加入到了“風語戰士”的行列,在太空組成一道密不透風的黑幕、看不見摸不著的黑屏。
靜止軌道通信衛星
靜止軌道通信衛星運行在克拉克提出的地球靜止軌道上。衛星在赤道緯度0°的圓軌道,圍繞地球同步運行,高度約36000千米,可覆蓋地球40%的麵積。
在靜止軌道上運行的衛星從地麵上看好像一點都不動,所以稱為地球靜止軌道衛星。其實這種衛星並不是真的不動,隻是衛星沿與地球自轉相同的方向運轉,而且環繞地球飛行一圈的時間和地球的自轉周期相同,所以在地球上看衛星就好像是不動的。
目前大多數的通信衛星都是采用克拉克靜止軌道。它可以定點在赤道某一個地區的上空,使衛星天線指向固定的地區,從而實現兩地的連續通信。如果在地球靜止軌道上每隔120°放置3顆衛星的話,就能實現除兩極以外的全球通信。也就是說,可以利用3顆等間隔放置的地球靜止軌道衛星實現全球通信。
低軌道通信衛星
低軌道通信衛星離地球近、路徑短,能克服地球靜止軌道衛星存在的種種缺陷。不過,低軌道通信衛星飛得低、信號覆蓋地麵麵積小,為了覆蓋全球,需要用較多顆衛星組成係統才能進行全球通信。
低軌道通信衛星主要用於移動通信,可為衛星手機,衛星電話,車載、船載、飛機等移動電話在任何時間、任何地點提供全球通信服務,十分方便,通信質量也好。美國摩托羅拉公司的“銥星”衛星移動通信係統有66顆衛星,分布在6條高度為780千米的軌道上,信號覆蓋全球,包括南北兩極。