3.3　连接世界的星桥

人造卫星的一大应用，是在高空建一座无线电中转站，架设起天涯海角的通信桥梁。卫星高挂苍穹，不受任何阻挡，不管多么遥远都能相互联系。按照英国著名科普作家阿瑟·克拉克的预言，在地球上空35860千米的轨道上等距部署3颗卫星就可以组成全球通信网。

1958年12月18日，美国首先发射第一颗“斯科尔号”通信卫星，在太空发送了美国总统的圣诞节祝辞，试验了卫星通信的可能性。这颗通信卫星在近地点184千米、远地点1462千米的轨道上运行，寿命只有13天。1961年7月10日美国发射“电星1号”通信卫星，成功地进行了横跨大西洋的美国与法国、英国的首次电话通信、图片传真和电视中继转播试验。1963年2月14日，美国发射第一颗试验同步轨道通信卫星“辛康1号”，但因卫星上无线电设备发生故障，通信未获成功。同年7月26日发射辛康2号通信卫星，进入地球同步轨道，但其轨道平面与地球赤道平面之间的夹角并不是零度，最终没有成为地球静止轨道卫星，仅在美国与非洲、拉丁美洲之间做了短暂的通信试验。1964年8月19日发射辛康3号卫星，定点在赤道上空36000千米的西经170度静止轨道上，成为世界上第一颗真正的对地静止轨道通信卫星。这颗卫星首次向全世界转播了1964年10月在日本东京举办的奥运会开幕式电视实况。

国际通信卫星

1965年4月6日，美国发射成功一颗“晨鸟号”静止通信卫星，后改称“国际通信卫星1号”，成为世界上首颗商业通信卫星。卫星呈圆柱体，高0.6米，直径0.72米，质量39千克，设计寿命1.5年。它采用自旋稳定方式，载有2台转发器，拥有240路双向电话和1路电视的通信容量，正式开通了北美和欧洲之间的通信业务，标志着通信卫星进入实际应用阶段。1965～2003年，国际通信卫星发展了10代。1997年2月28日，第一颗国际通信卫星8号升空，星上有44台转发器，其中C频段38台、Ku频段6台，可以互联，总容量达22500条话路、112500条数字电话和3个电视频道。2001年6月9日发射的第一颗国际通信卫星9号，装有42台C频段转发器和14台Ku频段转发器。2003年发射的国际通信卫星10号第一颗星，载有56台C频段和23台Ku频段转发器，提供了更大的覆盖率和更强的信号，满足了全球对数字业务和特定通信业务日益增长的需求。

苏联/俄罗斯的通信卫星

1965年4月23日苏联发射第一颗闪电号通信卫星，共发展了三代闪电号通信卫星。卫星呈圆柱形，头部为锥形，底部装6个可折叠的太阳电池翼和2副互成180度的抛物面天线，质量为1～1.5吨，采用大椭圆轨道，通常由8颗卫星组网工作。1978年苏联开始发射“地平线号”静止轨道通信卫星，覆盖范围从大西洋中部到太平洋中部，用于国内和国际通信服务。此后又建成“彩虹号”地球同步轨道卫星通信系统，卫星部署在印度洋上空的地球同步轨道的4个轨道面上，1989年投入运营。此外，苏联/俄罗斯还发射了“射线号”数据中继卫星和“荧光屏号”电视直播卫星。

国际移动通信卫星

1976年2月19日，美国发射世界上第一颗静止轨道移动通信卫星“海事卫星”。1982年开始发射第一代国际海事卫星，它运行在静止轨道上，具有所需卫星少、星座控制简单、不需跟踪卫星和星间链路便能完成远距离通信的优点。1990年10月开始发射第二代国际海事卫星，一共发射4颗，分别定点于东经64.5度、西经15.5度、东经178度和西经55度的地球静止轨道上，组成覆盖大西洋、印度洋和太平洋三大洋区域的全球卫星通信网，为陆地、海洋和航空移动用户提供全方位服务。国际海事卫星3号共发射5颗，每颗卫星质量为1.9吨，设计寿命13年。国际海事卫星3号开展了陆地和航空移动通信业务，故现改名为“国际移动卫星”。整个卫星系统能使移动用户与世界各地的用户相互通信，包括紧急救援和导航等。

国防通信卫星

这是美国最重要的全球性军事通信卫星，已发展三代。第一代发射4批，每批7或8颗，均在地球静止轨道上运行。1966年6月16日发射第一批，每颗卫星质量约45千克，设计寿命3年，主要解决了远程战略通信问题。第二代国防通信卫星于1971年开始服役。卫星为高3.9米、直径2.7米的圆柱体，质量约590千克，设计寿命5年。1982年10月29日开始发射第三代国防通信卫星，卫星为长2米、宽1.9米、高1.9米的箱体，由5颗工作星和3颗备用星组成的标准星座，能提供两极外全球所有地区24小时不间断通信服务。第三代国防通信卫星改进后，增加了极高频通信能力和抗干扰能力。

铱卫星移动通信系统

1997年5月5日，美国成功发射第一批铱卫星，1998年11月1日由66颗铱卫星组成的全球个人卫星移动通信系统投入运营，为全球任何地点、任何时间提供话音、数据和定位信息服务。铱卫星星座由66颗工作星和6颗备用星组成，每颗卫星质量只有320千克，卫星均匀地部署在南北方向765千米高的6条极轨轨道上，每条轨道均匀配置11颗卫星。它是一种利用低轨道卫星群实现全球个人卫星移动通信的系统。1998年2月14日，美国开始发射“全球星”，2000年5月组成“全球星”星座投入运营。这个全球星星座由48颗工作星和4颗备用星组成，分布在8个轨道平面上，每个平面有6颗星，卫星轨道高度为1414千米，每颗星质量为420～440千克，设计寿命7.5年。“全球星”系统充分考虑与地面通信系统实现对接的问题，从而形成一个地面与空间一体化的网络。

跟踪与数据中继卫星

1983年4月4日，美国用挑战者号航天飞机施放成功第一颗跟踪与数据中继卫星。第一代跟踪与数据中继卫星共发射6颗，每颗质量2120千克，卫星为六棱柱体，高4.6米，直径2.4米，装有不同类型的天线，能自动跟踪航天器，实现中继通信服务。2000年6月30日，美国发射第一颗第二代跟踪与数据中继卫星8号。2002年又先后发射第二代跟踪与数据中继卫星9号和10号，卫星质量约3175千克，太阳能电池翼（板）展开20.7米，两副天线展开直径4.6米，能同时中继来自18个航天器的数据，提供各种航天器连续的高带宽天地通信服务。2013年1月31日，美国发射第三代第一颗跟踪与数据中继卫星11号，卫星增强了Ka频段中继卫星的通信能力和灵活性，并允许更高的数据速率。它的中继功能更强大，设计寿命更长，能提供连续、全天候通信服务。

直播卫星

1993年12月17日，美国成功发射第一颗数字式电视直播卫星。这种电视直播卫星运行在地球静止轨道上，装有16台120瓦的Ku波段转发器，其中5台直播20套有线电视节目，6台直播电影、体育和特殊服务节目。2001年3月18日，美国发射第一颗XM数字音频广播卫星，每颗卫星有100个数字声音频道。直接转播电视和声音的直播卫星，为最广大的用户提供电视和播音服务。