[科普中国]-主动卫星

发展历史

地球静止通信卫星的概念首先由亚瑟·克拉克（Arthur C. Clarke）在康斯坦丁·奇瓦尔科夫斯基（Konstantin Tsiolkovsky）的工作基础上提出。 1945年10月，克拉克在英国“无线世界”杂志上发表了一篇题为“地外继电器”的文章。该文章描述了在对地静止轨道上部署人造卫星的基本原理，以便中继无线电信号。因此，Arthur C. Clarke经常被引用为通信卫星的发明者，并将“Clarke Belt”一词用作轨道的描述。

几十年后，一个名为Communication Moon Relay的项目是美国海军进行的电信项目。其目的是通过使用月球作为被动反射器和自然通信卫星，开发出一种安全可靠的无线通信方法。

第一颗人造地球卫星是Sputnik 1.在1957年10月4日由苏联投入轨道，它配备了一个工作在两个频率：20.005和40.002 MHz的车载无线电发射机。 Sputnik 1作为探索太空和火箭发展的一步发起。虽然令人难以置信的重要，但它并没有放置在轨道上，目的是将数据从地球上的一个点发送到另一个点。而这是今天卫星通信领域的第一颗人造卫星。1

唯一用于进一步推进全球通信的人造卫星是一个名为Echo 1的气球。Echo 1是世界上第一颗能够将信号传递到地球上其他点的人造通信卫星。 1960年8月12日发射后，它在地球上方飞行了1600多公里（1000英里），而依靠人类最古老的飞行技术。 Echo 1由美国航空航天局推出，是一个30米（100英尺）镀铝的PET膜气球，用作无线电通信的无源反射器。世界上第一个充气卫星 - 或“卫星”，因为它们是非正式的知道 - 帮助奠定了今天卫星通信的基础。通信卫星背后的想法很简单：将数据发送到太空，并将其传送到全球另一个地点。回声1完成了这一点，基本上是作为一个巨大的镜子，高10层，可以用来反映通信信号。

第一台美国中转通信卫星是1958年的SCORE项目，该机使用录音机来存储和转发语音信息。美国总统德怀特·艾森豪威尔（Dwight D. Eisenhower）曾经向世界发送圣诞贺卡; 由Philco于1960年推出的Courier 1B是世界上第一台有效的中继卫星。

通信卫星有两大类，被动和主动。被动卫星仅反射来自信号源的信号，朝向接收机的方向。对于被动卫星，反射信号在卫星上不被放大，只有非常少量的发射能量实际上到达接收机。由于卫星远高于地球，无线电信号由于自由空间路径损耗而衰减，因此在地球上接收的信号非常弱。另一方面，有源卫星在将接收信号重发到地面接收机之前放大接收信号。被动卫星是第一颗通信卫星，但现在很少使用。 Telstar是第二个主动的直接中继通信卫星。作为AT&T，贝尔电话实验室，美国航空航天局，英国邮政总局和法国国家PTT（邮政局）开展卫星通信的多国协议的一部分，ATAT是由美国航空航天局于7月从卡纳维拉尔角发射的1962年10月，在第一个私人赞助的太空发射。继电器1于1962年12月13日发射，并于1963年11月22日成为第一颗透过太平洋传输的卫星。

地球静止卫星的直接先例是1963年7月26日发射的休斯飞机公司的Syncom 2。Syncom 2是地球同步轨道上的第一颗通信卫星。它以每天一次的速度恒定地绕地球旋转，但由于仍然有南北运动，需要专门的设备进行跟踪。它的继任者，Syncom 3是第一颗对地静止通信卫星。 Syncom 3获得了一个没有南北运动的地球同步轨道，使其从地面看起来像天空中的静止物体。

从火星探险之旅开始，火星表面上的着陆器将轨道航天器用作通信卫星，将其数据传送到地球。着陆器使用UHF发射机将其数据发送到轨道，然后使用X波段或Ka波段频率将数据中继到地球。这些更高的频率，以及更强大的发射机和更大的天线，允许轨道者发送数据比着陆器快得多。

结构通信卫星通常由以下子系统组成：

通信有效载荷：通常由转发器，天线和交换系统组成；

发动机：将卫星带到所需的轨道；

站保持跟踪稳定子系统：用于将卫星保持在右轨道，其天线指向正确的方向，其电力系统指向太阳；

电源子系统：用于为通常由太阳能电池组成的卫星系统供电，以及在日食期间保持电力的电池；

指挥和控制子系统：与地面控制站保持通信。地面控制地球站在其生命周期的各个阶段监测卫星的性能并控制其功能；

卫星可用的带宽取决于卫星提供的转发器的数量。每个服务（电视，语音，互联网，无线电）需要不同的带宽传输。这通常被称为链接预算，并且可以使用网络模拟器来获得确切的值。2

卫星系统频率分配将频率分配给卫星服务是一个复杂的过程，需要国际协调和规划。 这是在国际电信联盟（ITU）的主持下进行的。 为了促进频率规划，世界分为三个区域：区域1：欧洲，非洲，以前是苏联，蒙古地区2：南美洲和格陵兰地区3：亚洲（不包括1区），澳大利亚和西南太平洋。

在这些区域内，尽管给定的服务可以在不同的区域中被分配不同的频带，频带被分配给各种卫星业务。 卫星提供的一些服务有：

固定卫星业务（FSS）

广播卫星业务（BSS）

卫星移动业务

卫星无线电导航业务

气象卫星服务

卫星业余业务3