通訊衞星

通訊衞星

通訊衞星（英文：Communications satellite，簡稱「 CS 」）係一種透過中繼器嚟傳遞同放大無線電通訊訊號嘅衛星，佢建立咗地面上發射站同接收站之間嘅資訊通道。通訊衛星可以用喺電視、電話、廣播、網絡同軍事領域。地球軌道上有2，000多顆通訊衛星，佢哋由私人同政府機構使用 [1]。

無線電通訊用電磁波嚟傳遞訊號，呢啲波係直線傳播嘅，所以佢哋會被地球嘅彎曲表面擋住。通訊衛星嘅目的係，通過傳遞地球表面嘅訊號嚟實現地面遠距離嘅通訊 [2] 。通訊衛星使用嘅無線電同微波嘅頻帶較寬。為咗避免訊號干擾，國際組織制定咗監管規則嚟分配各個組織可以使用嘅頻率範圍或者「頻帶」。噉樣嘅分配降低咗訊號干擾嘅風險 [3] 。

衛星軌道離地好高，天線波束可以覆蓋地球廣大面積，而且電波傳播唔受地形限制，可以實現地面遠距離通訊。衛星裝有由接收同發射裝置組成嘅轉發器，將收到嘅訊號經過放大、移頻後發射畀地面；軌道高度同傾角可有多種，但常用嘅係對地靜止軌道；如果用3-4顆對地靜止軌道上嘅通訊衛星組網，可以實現全球即時通訊；呢種衛星除咗具有人造衛星一般嘅分系統裝置之外，仲裝有通訊轉發器、對地定姿態等穩定分線、對地定姿態等穩定控制嘅裝置。

通訊衛星係為咗補足海底電纜通訊嘅不足，通常用於流動通訊。例如船隻或飛機等遠離陸地嘅交通工具，無法使用有線通訊時，就需要通訊衛星。

歷史

今天的衛星通訊可以一直追溯到亞瑟·C·克拉克於1945年2月寫給《無線世界》雜誌編輯的一封信中。1945年10月，克拉克在《無線世界》發表了題為Extra-Terrestrial Relays – Can Rocket Stations Give Worldwide Radio Coverage的文章，進一步充實了衛星通訊的理論。幾十年後，美國海軍進行了一個名為「月球中繼通訊」的計劃。該計劃使用月球作為天然的通訊衛星，旨在提供一種安全可靠的無線電通訊。

世界上第一顆人造地球衛星是蘇聯的史普尼克1號號，該衛星於1957年10月4日發射入軌。它裝載了星上無線電發射器，該發射器的工作頻率為20.005 MHz和40.002 MHz。Sputnik 1號的成功發射，邁出了太空探索的第一步。雖然它在太空中不是用來傳遞地球上兩點之間的訊號的，但它確實是現代衛星通訊的開端。

第一顆專門用於全球通訊的人造衛星是美國的Echo 1號。它是世界上第一顆能夠傳遞地面上不同點之間訊號的人造通訊衛星。Echo 1號於1960年8月12日發射，隨後上升到了距離地面1,600 km的高度，但它使用的是人類最古老的飛行方式——氣球。美國航空航天局（NASA）發射的Echo 1號是一個表面鍍PET膜的氣球，直徑約為30米，其表面可以作為無源反射器用於無線電通訊。正如它的非正式名稱「氣球衛星」(satelloon)那樣，Echo 1號是世界上第一顆充氣衛星，它奠定了現代衛星通訊的基礎。衛星通訊的原理很簡單：傳送數據到太空中，然後再把這些數據送回地面上的另一點。Echo1號就像一面有10層樓高的巨大鏡子，把傳送到太空中的數據反射到地球上的另一點，以此來實現衛星通訊。

美國第一顆進行中繼通訊嘅衛星係1958年發射嘅 SCORE 衛星，佢用磁帶錄音機嚟儲存同轉發聲音訊號。該衛星曾經向世界傳送咗美國總統艾森豪威爾嘅聖誕賀詞 [4] 。 Philco 公司建造嘅 Courier 1B ，係世界上第一顆有源中繼衛星，喺1960年發射升空。

通訊衛星嘅種類主要有兩種，冇源同有源嘅。冇源通訊衛星只係將嚟自發射站嘅訊號反射到接收器嘅方向。對於冇源衛星，佢嘅反射嘅訊號冇經過衛星嘅增強，所以只有少部分嘅訊號能量到達咗接收器。衛星距離地球表面好遠，由空間路徑損耗（ freepath lost ）導致嘅無線電訊號衰減十分嚴重，所以接收器接收到嘅訊號實際上相當微弱。相反，有源衛星喺轉發佢收到嘅訊號之前會對訊號進行放大處理 [5] 或者改變頻率。世界上第一顆通訊衛星就係冇源衛星，但係而家已經好少用呢種衛星喇。 Telstar 係世界上第二顆有源中繼衛星，該衛星由 AT & T 公司所有，作為 AT & T 、貝爾實驗室、美國航空航天局、英國郵政總局同法國電信（郵政）共同簽署嘅發展通訊衛星嘅國際協定嘅一部分。美國航空航天局（ NASA ）喺1962年7月10日喺卡納維拉爾角發射咗 Telstar 衛星，呢個亦係世界上第一次私人贊助嘅航天發射。 1962年12月13日，美國發射咗 Relay 1號，佢喺1963年11月22日成為咗世界上第一顆橫跨太平洋進行廣播嘅衛星 [6]。

地球靜止衛星嘅前身係休斯公司喺1963年7月26日發射嘅衛星 Syncom 2。 Syncom 2係第一顆位於地球同步軌道嘅通訊衛星。 Syncom 2每日以恆速繞地球一周，但由於佢相對地面仲有南北運動，所以需要特殊嘅裝置嚟追蹤佢嘅運動。 Syncom 3係 Syncom 2嘅升級版，係世界上第一顆靜止軌道通訊衛星。佢執行喺一條冇南北運動嘅地球同步軌道上面，所以從地面遠睇佢喺天空中靜止唔動。

從美國嘅火星探測漫遊者計劃開始，火星表面嘅巡視器使用火星軌道飛行器嚟作為通訊衛星，將巡視器嘅訊號傳送畀地球。使用軌道器嚟進行訊號中繼係為咗節省巡視器嘅能量消耗。軌道器有太陽電池板陣列、較大嘅天線同好強嘅轉發器，相對於巡視器直接從火星表面傳送訊號去地球嚟講，軌道器嘅呢啲裝置令到佢向地球傳送嘅訊號更強亦更清晰。 [7]

1974年7月，蘇聯發射咗一顆閃電型通訊衛星，係蘇聯第一顆靜止軌道同步通訊衛星。1976年10月26日，蘇聯發射咗全世界第一顆入戶直播通訊衛星 Ekran 。

1983年2月4日日本喺種子島宇宙中心用 N-II 運載火箭發射咗第一顆靜止軌道同步通訊衛星 CS-2a 。

1984年4月8日19點20分02秒，喺西昌衛星發射中心長征三號火箭搭載「東方紅二號」試驗通訊衛星發射入軌成功。

1984年8月4日喺法屬圭亞那庫魯航天中心法國用阿麗亞娜3號運載火箭發射咗第一顆靜止軌道同步通訊衛星電信1A （ Télécom 1A ） 衛星發射重量1185kg ，入軌重量695kg ，其中通訊裝置佔140kg 主承包商為馬特拉公司。 。