空间通信技术：“天籁”之音

中国在1970年4月发射了第一颗人造地球卫星“东方红”1号，它向地球发回了乐曲和遥测信号，被当时的人们激动地称呼为“天籁”之音，也迈出了我国空间通信的第一步。那么，什么是空间通信呢？

空间通信，是指利用电磁波在星体（包括人造卫星、宇宙飞船等航天器）之间进行的通信，又称宇宙通信。它包括地球站与航天器、航天器与航天器之间的通信，以及地球站之间通过卫星转发的卫星通信。地球站与航天器之间的通信分近空通信和深空通信。近空通信指地球站与地球卫星轨道上的航天器之间的通信，通信距离为数百至数十万千米；深空通信指地球站与离开地球卫星轨道的航天器之间的通信，通信距离达几亿至几十亿千米。空间通信通常工作在微波波段，靠直射波来传播信号。一个地球站跟踪航天器的范围有限，为了使传输的信号不中断，须设置由多个地球站组成的地面跟踪网。空间通信主要用途是：以卫星为中继站，实现地球上各地之间的通信以及广播、导航等信号的传输；航天器与地球站之间声音、图像、遥测和遥控数据等信号的传输。

空间通信距离远，信号极其微弱。为了保证可靠的通信，地球站必须装备高增益的抛物面天线，大功率的发信机，高灵敏度的低噪声收信机。航天器上的通信设备必须重量轻、体积小、耐辐射、寿命长、可靠性高、能经受冲击和振动。为了传输高速率的数据，航天器上需要一个高增益的定向天线并通过姿态控制系统保证其辐射方向指向通信对象。传输低速信号（如信标等），则用一个全向天线。传送探测数据、遥控指令及跟踪信号通常采用脉码调制时分多路通信方式。高分辨率的图像多采用数字通信方式。在深空通信中，为了实现从强噪声背景中提取信息，须采用特种编码和调制、相干接收及频带压缩等先进技术。

1946年，美国陆军进行了月球反射的通信试验。1957年10月，苏联成功地发射了世界上第一颗人造地球卫星，从而开始了利用航天器进行空间通信的历史。1959年10月，苏联“月球”3号探测器传回月球背面的第一张照片。自1965年国际通信卫星组织利用“晨鸟”号对地静止通信卫星首次进行商用通信以来，卫星通信已成为国际通信的主要手段，在军事上也得到了广泛的应用。1980年，美国“旅行者”1号探测器掠过土星，通过空间通信向地球发回了大量的土星照片和资料。

我国于1984年4月8日发射了第一颗对地静止通信卫星，并于4月16日定点于东经125度赤道上空，进行了通信、广播和电视传输等试验。1988年3月7日、12月22日，1990年2月4日，1991年12月18日，中国相继发射了4颗“东方红”-2A实用通信卫星，除最后1颗因火箭故障未能入轨外，前3颗均运行良好，使中国的卫星通信和电视转播跨入一个新阶段，大大改变了边远地区收视难、通信难的状况，尤其是促进了卫星电视教育的发展。1997年5月12日“长征”-3A火箭成功发射了首颗“东方红”-3通信卫星，使中国通信卫星水平一下跨越了20年。“东方红”-3卫星载有24台C频段转发器，其中6台是16W中功率转发器，用于传输电视，其余18台是5W低功率转发器，用于传输电话、电报和电传及数据。至少可连续向全国同时传输6路彩色电视节目和15000路电话，工作寿命达8年。2006年，首颗采用“东方红”-4卫星平台的鑫诺-2电视直播卫星升空。该卫星发射质量为5100千克，整星功率需求7.6kW，有效载荷功率为5.6kW。它载有22台使用150W行波管放大器的大功率Ku频段转发器和5副天线，每台转发器至少可传输6～10套电视节目，整颗卫星可以传输150～200余套电视节目。