空间转播：卫星站能对全球进行无线电转播吗？

文章内容：空间转播卫星站能对全球进行无线电转播吗?[英]..克拉克焱所用知,箍一个有源越讯卫星于162年发射成功,】063勺又发射.立功第,个刊步通卫星英着名科幻作家克拉克早在1945年就提出了嗣步轨道概念,提出了利ⅲ1三星越讯ⅱ蛀直奎间站的设想,现在这些设想正在成为现实.克拉克适端1945年的文章,预言观空洲通讯曲征概,右助于了解现代空间通讯史的发展通过选择台适的频道和路径,可以在地球:相距很远的任何两点或两个地区之阃设置通话线路,尽管如此,由于电离层的特殊性质,长距通讯仍受到极大限制,因此这种方式虽然必要,很可能是难以实现的.一种能在全球范围并在所有时间内发出连续场强的真正广播设施,对世界文明来酷,苗不能说是必不可少的,但也是极有价值的.电话和电报的状况令人难以满意,电视情况更糟,因它根本不能经由电离层传送,即使占据非常有利的地形,电视的有效接收范围也只能是数百英里而已,所以要想复盖象英国这样小的国家,也需要设置由同轴电缆,波导管或甚高频中继线路联通起来的传送网.最近的理论研究表明,最好每隔50英里设置一个这种传送系统.但采用这种系统即使要想对那怕是一个小幽家进行全国范围的电视传播,也会占用相当大资垒.菪在一个大国中采用它,那几乎是不可能的,只有一些主要的人口聚居地.才能够包括在这个传送网内.蔚仗陶把世界各地电视联系起来,问题姚更为严霜'.在数千英里内迎进肯教燃站网造价为数百万元,而要跨越大洋更是币町能.宽频带调制装置.按共蕴只限于超频范围的高速传设施,也0有问样问题.许多人可能认为,这里讨沦提出的解决办法也是难以具体实现的.这种看法足没有道理的,因为这里提出的一切都是过去十年来各项发展的继续,特别是远程火箭的完善,可以作为例予.写作本文时已经有报导说.德国人正在研究类似课题,认为在50一0年内.这项计划就可以实现.在进一步阐述之前,有必要简短地讨论一下火箭发动机和宇宙航行学的一些基本定律.在地球大气层外以足够大速度飞行的火箭,将不会返回地球,选个"轨道"速度是8公里/秒,达到这一速度的火箭,挑会成为一颗真正的人造卫星,它可以无能量损耗地绕地球飞行,成为第二个月亮.德国飞越火西洋的火箭已达到了这个速度一半以上.在多几年内,就有可能建成无线电控制的火箭,穿越大气层进入这种轨道内,并将科学信息送同地面.稍后戡人火箭将进行类似行,它将有足够动力离丌轨道返回地球.?95?耋鬻ⅱ担【,_.,\//\&;&;//.,,/蓖地球中心蓖离盐里)轨道周期,速度和距地球中心距离的变化曲线有无数可能的圆形和椭圆形稳定轨道,如果初始条件正确,火箭就会保持在这些轨道上.8公里秒的速度只是适用于距地球最近的轨道,它恰好在大气层外,运转周期约为90分钟.当轨道半径增加时,速度减少,因为引力减小了,只需要较小的离心力来与它保持平衡,如图1所示,月亮当然是一个特例,如将图中曲线延长,它将处在这些曲线上.计划中的德国空间站,运行周期约为4.,时由图1可以看出半径为42.000公里的一条轨道,周期恰好为24小叫.在这样一条轨道上的飞行物,如果它的轨道平面与地球办道面一致,就会与地球同步旋转.因住地球上方静止不动一直处于地球某半球:空,而不象其它天体那样有升有藩.在某一稍小轨道上的物体,会旋转得比地球稍快,正象火星内侧的月亮所发生的现象一样.通过火箭运送材料,有可能在这种轨道上建造空间站".空间站内有宿舍.实验室及实验人员所需的一切,并由定期的火箭运送替换的工作人员和生活必需品.从纯科学需要,也应着手研究这项课题,因为它将大大丰富我们天文学,物理学和气象学的知识.目前已就这个澡题发表了许多研究文献.虽然这项计划似乎是异想天的.因为要实现这项任务,火箭速度必须是日前设?96?计中的二僻.由于空间站受到地球的引力可忽略不计.只需要极轻的材料,而空问站大小也可按要求设计.现在假设在轨道上建成了这种空间站,站内装有接收和传送设备,利用能穿透电离层的频率,就可以把它用作地球上任何两个地点之间的中继转播.如果使用定向天线阵,4町用平直接电视转播,所用功率十分之小.更重要的是,地面上天线阵一旦建立起来,就可以无限期地使用.而且从地球任何地点接收到的信号,可以传播到地球整个可见的地方,以满足各种要求(圈2,.圈2典型空间中继站传送示意图牝的传送信号传递点和地区;来自点的々送信号向整十地球传播.,;.,人们可能认为,到目前为止还未找到直接证据明在地球表面和外层空间之问可以直接传送无线电波.但我们能昭肯定地回答.较短的漩挺是不能反射回到地球的.地球火气层上方场拦的直接敬据_用一2火箭设备获得,因此希望有人在这方面立日开展研究.一方面,着传送功率足够强大,我们通过探测月球浊,就可能获得必要证据.同时我们已有了目视汪据,越光谱兜端,除了某些产生共振效应的频宰外,其它频率都叮以无吸收地通过:中『颁从层反射,两扶通过层.堰已按敉硎采冉层内或层的斌星漩.一点能乎是'分船定的是:轧些颇宣例如兑从0#确秒到100,秒.^量或乜离内没有过分我牧因而,._上使用它们.?个空间中继站只能复盖半个地球,要图3三个卫星鲥,-确垒球复盖进行吐界范围的转播,则需要三个空间中继站,尽管多一些更方便.圈3绐出了最简单布置,这些中继站应分布任地球空大致相等的距离上,下列的经度分布似乎是合适的;东经30.,复盖非洲和欧洲;东经150.,复盖中国和大洋洲西经90.,复盖美洲.这些中继站依靠无线电或光束联系,可以提供各种光束通讯或广播.设计这些空间站的有黄技术问题,也是非常令人感兴趣的,但只有极少数问题能在这里讨论.应该有一组抛物柱面反射镜,孔径太小取决于所使用频率,假定使用电渡频率是3,周/秒,直径约1米的反射镜就会把几乎所有功率辐射回地球.为了对少数国家或地区进行保密服务,可以使用较大反射镜,功率消耗更少.使用较高频率,产生宽度小于1度的波束并不困难.正象前面提到的,这时对反射镜大小不存在任何物理限制(从空问站看去,地球圆面宽度几乎超过7瘦)如果采取避免交扰调制的预防措施,姚叮对不同的传输采用同一组反射镜.

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