第5版()
专栏：
我国航天技术的重大突破
北京航空学院院长 曹传钧
在欢庆我国同步通信卫星发射成功的时候，我愿向读者简要地介绍一下通信卫星的知识，并且谈一谈这一技术成就的意义。
通信卫星是能够接收和转发无线电信号、起通信中继站作用的人造地球卫星。本来，沿任何轨道环绕地球运转的卫星，只要装有必要的无线电信号接收和转发装置，就能作为通信卫星使用。例如：1962年7月10日美国发射的一颗卫星，在九千公里的高空，以5小时16分的周期环绕地球运转，就起了无线电通信中继站的作用。但是，由于这种卫星运转周期与地球自转周期不相等，它对于地面站没有固定的相对位置，即从地面上看去它是活动的，因而只能在一部分时间内转发通信。借助于这种卫星来实现地面站之间的通信是不方便的，效率也不高，实用价值不大。目前，在世界上得到广泛应用的通信卫星是在地球赤道平面内，在三万五千八百六十公里的高空上运转的“同步卫星”。这种卫星的运转与地球的自转不仅方向相同，而且运转周期也相等，也就是说卫星与地球“同步”地运动，因而从地面上看去，卫星好象是“静止地”悬挂在高空。世界上第一颗同步通信卫星是美国于1963年7月26日发射的。
一颗同步卫星的通信覆盖面积大约为地球表面面积的40％。象我国这样一个幅员辽阔的国家，只要拥有一颗位置适宜的同步卫星就足以保证全国范围内的通信。在赤道平面内每相隔120°均匀地布置三颗同样的同步卫星，它们就能覆盖地球的几乎全部表面（除了北极和南极附近的两块很小的近似三角形的“盲区”以外），并且有三块相当大的西瓜皮状的地区是重叠覆盖（即同时被两颗卫星所覆盖）的地区，这样就能实现几乎全球范围内的通信。
发射同步卫星的运载火箭不仅必须装有非常强大的火箭发动机，而且必须具有比普通卫星运载火箭高得多的控制精度，因为如果在火箭发动机工作结束时通信卫星所具有的高度、速度大小和速度方向这三项之中任何一项稍有误差，就不能完成现代通信卫星的使命。此外，通信卫星的位置（即所处的地理经度）也必须符合预定位置。由此可见，把卫星准确地运送到指定位置的同步轨道上是一个难度非常大的精确多维控制问题。现在，我国已经发射成功，标志着我国的航天技术，其中包括火箭发动机及其燃料、火箭的结构及其材料、飞行自动控制技术、电子技术等，朝着世界先进水平又胜利地迈进了一大步。这是我国航天技术的重大突破。
通信卫星本身也是一个非常复杂和精密的电子—机械系统。为了保证正常工作，它至少应包括：纠正由各种干扰因素造成的位置飘移和姿态偏离，维持卫星正确位置和姿态的自动控制和稳定系统；保证与地面站或其它卫星进行联络的天线系统；接收从地面站发来的微波信号，将它放大后以另一频率转发到另一地面站的高灵敏度空间转发系统；供给各系统工作的、由太阳能电池和化学电池组成的电源系统，等等。
通信卫星的发射为我国通信事业的现代化开拓了极其广阔的前景。因为，利用通信卫星和足够数量的地面站，就可以在全国范围内（包括边远地区）迅速地传送电话、电报、传真图片、广播节目和电视节目等。还有可能通过通信卫星建立计算机网络，从而提高计算机的利用率。利用通信卫星加上可靠的保密设施，进行军事上的联络和指挥也是很有效的。此外，通信卫星还能为船只和飞机的导航和救援工作服务。通信卫星不仅能用于地面站之间的通信，还能用于地面站与宇宙飞船之间以及地面站与其它卫星之间的通信。（附图片）
载着试验通信卫星的大型运载火箭，竖立在发射塔架上。
新华社记者 杨武敏摄
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专栏：
通信卫星是怎样工作的？
傅炳辰
卫星通信是一种现代化通信技术。通常我们把能够转发或反射无线电信号实现地面站之间或地面站与航天器之间通信的人造地球卫星叫做通信卫星。
通信卫星的运行轨道有两种。一种是低或中高轨道的。在这种轨道上运行的卫星相对于地面，是运动的。它能够用于通信的时间短，卫星天线覆盖照射区域也小，并且地面天线还必须随时跟踪卫星。另一种轨道是高达约三万六千公里的同步定点轨道，即在赤道平面内的圆形轨道，卫星的运行周期与地球自转一圈的时间相同，在地面上看这种卫星好似静止不动，称之为同步定点通信卫星。它的特点是覆盖照射面积大，三颗卫星就可以覆盖地球的几乎全部面积，可以进行二十四小时全天候通信。（见图一）
随着航天技术日新月异的发展，通信卫星的种类也愈来愈多。按服务区域划分，有全球、区域和国内通信卫星。按用途分，有一般通信卫星、广播卫星、海事卫星、跟踪和数据中继以及各种军用通信卫星。
卫星通信系统是由空间部分——通信卫星和地面部分——通信地面站两大部分构成的。在这一系统中，通信卫星实际上就是一个悬挂在赤道上空静止不动的通信中继站。它居高临下，视野开阔，只要在它的覆盖照射区以内，不论距离远近都可以通信，通过它转发或反射电报、电话、电视、广播和数据等无线电信号。
通信卫星工作的基本原理如图二所示，从地面站1发出无线电信号，这个微弱的信号被卫星通信天线接收后，首先在通信转发器中进行信号放大、变频和功率放大，最后再由卫星的通信天线把放大后的无线电信号重新发向地面站2，从而实现两个地面站或多个地面站之间的远距离通信。举一简单例子：如北京市某用户要通过卫星与大洋彼岸的某用户打电话，先要通过长途电话局，由它把用户电话线路与卫星通信系统中的北京地面站接通。地面站把电话信号发射到卫星。卫星接到这个信号后通过功率放大器，将信号放大再转发到大洋彼岸的地面站，地面站把这个电话信号取出来，送到受话人所在的城市长途电话局转接到用户。
电视节目的转播与电话传输相似。但是由于各国的电视制式标准不一样，在接收设备中还要有相应的制式转换设备，将电视信号转换成本国标准。电报、传真、广播、数据传输等业务也与电话传输过程相似，不同的是需要在地面站中采用相应的终端设备。（附图片）
图一：同步定点卫星覆盖全球的配置示意图
图二：通信卫星通信工作原理
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专栏：
能直接收看卫星转播的电视吗？
问：通信卫星是怎样实现广播电视通信的？
答：电报、电话和电视节目是由电波传送的。电视台等的发射塔架越高，播送的距离越远。但是，靠增加发射架的高度来扩大播送的范围是有限的。怎么办？这就要求助于通信卫星了。
通信卫星就象是一座建在高空的转播台。卫星上的转发器和天线配合，接收地面发送上去的电波，经过放大和变频，再发回地面，实现电视节目和电报、电话的远距离转播。比如，过去新疆乌鲁木齐人民看中央电视台新闻节目，比北京晚一个星期，现在通过我国的通信卫星，当天就能看到了。
问：我国的试验通信卫星能否转播国外体育比赛？
答：同步通信卫星发回地面的电波，可覆盖三分之一多一些的地球表面。在这个范围内，都可收到它转播的电视节目和电报、电话。我国的试验通信卫星定位在东经一百二十五度的赤道上空。所以，国防部长张爱萍同志，能在东经约一百一十六度的北京，通过通信卫星同在东经约八十八度的乌鲁木齐的王恩茂同志通电话。同样道理，从技术原理上说，凡是在我国试验通信卫星覆盖范围以内的地区，包括国外体育比赛在内的任何电视节目等，都可以转播。但在没有地面站的地方，电视台还无法收到卫星转播的电视节目。
问：家庭电视机能否直接收看我国试验通信卫星转播的节目？
答：由于卫星的无线电设备的频率较大，家庭电视机的功率很小等原因，暂时还无法直接收看通信卫星转播的电视节目，需要通过电视台的转播。随着直接广播卫星的发展，只要在家用电视机上增加一些必要的专门设备，就可以直接收看卫星转播的电视节目了。这一天是很快能到来的。
中国宇航学会 黎成龙
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专栏：
卫星通信好处多
匡永成
卫星通信同现在常用的电缆通信、微波通信等相比，有较多的优点，基本可概括为以下几个字。
远：是指卫星通信的距离远。俗话说，“站得高，看得远”。同步通信卫星可以“看”到地球最大跨度达一万八千余公里。在这个覆盖区内，任意两点都可通过卫星进行通信。而微波通信一般是五十公里左右设一个中继站。一颗同步通信卫星的覆盖距离相当于三百多个微波中继站。
多：指通信路数多、容量大。一颗现代通信卫星，可携带几个、十几个转发器，可提供几路电视和成千上万路电话。
好：指通信质量好、可靠性高。卫星通信的传输环节少，不受地理条件和气象的影响，可获得高质量的通信信号。
活：指运用灵活、适应性强。它不仅能实现陆上任意两点间的通信，而且能实现船与船、船与岸上、空中与陆地之间的通信。它可以结成一个多方向、多点的立体通信网。
省：是指成本低。在同样容量、同样距离的条件下，卫星通信和其他通信设备相比，所耗的资金少。卫星通信系统的造价并不随通信距离的增加而提高。随着设计和工艺的成熟，成本还在降低。
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专栏：
从幻想到现实
——通信卫星的发展现状
吴学仁
三十多年前，英国人Ａ·克拉克在他的科学幻想小说中首先提出了利用卫星进行通信的设想。他还建议采用三颗相互等间隔的同步卫星组成除两极地区以外的全球通信网。经过各国科学家的艰苦探索，克拉克的幻想已变成了现实。
1962年7月美国发射成功一颗近地轨道通信卫星“电星—1号”。这种近地轨道卫星因绕地球周期短，只能和地面短时间间断通信。
美国于1963年2月14日发射了同步通信卫星“辛康—1号”，因发生故障，无法通信。1963年7月又发射“辛康—2号”，实现了美、欧、非三洲的通信和电视转播。这颗同步卫星因与赤道有倾角（卫星轨道平面和赤道平面的夹角），故非静止，而是在同步轨道上某点作南北大幅度漂移。直到1964年8月19日，美国才发射成功真正的第一颗静止的同步卫星“辛康—3”。这颗卫星转播了东京奥运会实况，图象良好。1965年4月，以美国为首组成的“国际通信卫星组织”，成功发射半实验半商业同步通信卫星“晨鸟”，后改名为“国际通信卫星—1号”，可传输240路双向电话或240路电视。这标志同步通信卫星开始进入实用阶段。
目前，国际通信卫星已发展到第五代即国际通信卫星—5，容量为二万四千路电话和两套彩色电视，地面天线直径仅五米。国际跨洋通信业务的40％已由卫星承担。现在，正在研制通信容量更大的国际通信卫星—6，计划在1986年发射。
苏联于1974年7月29日发射了一颗同步卫星“闪电—１Ｃ”，进行电视和电信试验。至今，苏联已发射二十多颗。
日本1981年8月11日发射同步气象卫星ＧＭＳ—2成功。今年1月，日本又发射成功一颗广播通信卫星。
以法国为主的西欧于1981年6月19日发射同步卫星成功。同年12月19日把海事通信同步卫星送入同步轨道。
1984年4月8日，我国发射成功第一颗同步通信卫星。
截至目前，利用自己的运载火箭发射同步卫星的，除了我国之外，只有美、苏、欧洲空间组织、日本四家。据预测，在今后六七年内，世界各国将要发射一百多颗同步卫星，用于通信、电视和军事应用方面。
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专栏：
致读者
应读者的要求，《科学园地》从这一期起，由半个版扩大到整版，每周一期。
本专刊的主要任务是，传播科技信息，普及科技知识，宣传科学思想。文字力求通俗易懂，形式生动活泼。
我们恳切欢迎广大读者和科技工作者、科普工作者踊跃撰稿和提出意见。
——编者
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专栏：
全球通信的新设想
贺平
曾参与制定美国空间试验室和阿波罗计划的美国设计师古尔德设想了一种新的全球通信系统，即在大气层外放置十个同步卫星形成一个全球通信网。各卫星之间用激光通信。空间站上装有这个系统的计算机化资料库，负责存储和处理地质、气象、医学等资料。当国家、公司和个人想使用这个系统获取信息时，只须使用特定的无线电波，把要求发送到空间站，计算机收到信号后从该系统的资料库中取出所需信息，用激光送到用户上空的同步卫星，再转换成无线电信号发送给用户。通过这个系统，持有袖珍电话的用户能与地球上任何地方通话。
美国还有人计划建立一个地球卫星系统，约从1987年起在美国大陆上提供一种前所未有的通信服务：当有人遇到危险时，他只须在随身携带的发射器上按几下电键，这个系统的三颗卫星就根据信号到达的时间以一米左右的误差范围确定发信者的位置，然后报告离他最近的警察局。利用地面的大型计算机，该系统从定位到传输信息完毕只须几微秒。这个系统还可用于报告火警等。
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专栏：国际科技
塗料型鱼类保鲜防腐剂
苏联莫斯科肉乳工业工艺研究所等科研单位共同研制成功一种新的涂料型鱼类保鲜防腐剂。涂上这种防腐剂，可使鲜鱼或鱼类制品长期保鲜而不腐败。
防腐剂的成份是：甘油百分之一—百分之二十，羟乙基酰胺百分之零点一五—百分之零点三，山梨酸百分之一—百分之五，聚乙烯醇百分之零点三—百分之三十，余皆为水。鲜鱼涂上一层这种防腐剂后，由于减缓氧化作用，从而延长了鱼类的保存期。这种涂料型防腐剂对人体健康无害。摘自《农业科技要闻》
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专栏：国际科技
一种新的食品保鲜法
瑞典研制成功一种利用微波加温消毒食品的方法。采用这种方法消毒后，小虾、牡蛎、肉丸子和其他许多食品能在室温下保鲜数月，其美味、外型和浓度不变，比鲜冻的要好。加工成本和电能消耗也较低。
这一工艺已经在许多国家获得专利权。瑞典已建立了股份公司从事这一工艺的商业经营，用它保存肉、鱼、蔬菜、水果、大米做的各种菜、调料、调味汁以及各种饮料。采用这种方法加温消毒的食品，包装应注意严格密封，不能透气，以防脂肪产生异味；也不能透水，以免保鲜食物干瘪。摘自《农业科技要闻》
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专栏：国际科技
不易腐烂的番茄新品种
番茄易烂，在通常情况下采摘后三四天内必须卖出。而美国和英国的科学家，已分别使用不同的方法，利用变种番茄进行杂交，各自选出可以存放四十天以上的“长寿”番茄。
美国康奈尔大学的研究人员用一种具有始终不会完全成熟特性的巴西野生番茄进行杂交实验。英国小汉普顿市的暖房作物研究中心的科学家，以部分变种番茄进行实验，这种变种番茄具有缓慢成熟的特性。“长寿”番茄的研究开发工作尚未完善，还需培育出其它应有的优点，如色泽鲜红、形状圆润等。
陈孝英摘自《台湾农业经济》
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专栏：国际科技
手提式呼救信号灯
近年来，美、英、加拿大及欧洲一些国家，陆续采用一种新型手提式呼救信号灯，来代替海上舰船和采油平台上通常使用的巨型探照灯。
这种手提式信号灯是英格兰沃特福德市一家灯具有限公司发明的，仅有八英寸长，直径为一点五英寸，外形类似一种电子照相机的闪光装置。每秒一次的光波发自一种极其明亮的元素——氙，其能源则是由一种锂电池供给。这种新型信号灯发出的遇险信号，天气晴朗时可在六英里外的海域见到。它的最大优点是：即使贮存十年也不会报废。由于它体积小、重量轻、寿命长，可以长期放置在各类船只甚至救生衣中，以便随时急用。
于夫
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专栏：国际科技
泥炭可加工成肥料或饲料
泥炭亦称草炭，是煤化程度最低的煤。它是由沼泽植物残骸在空气不足和大量水分存在的条件下，经过不完全的分解而形成的。它可用作燃料、化学工业原料，在农业上可用作肥料和饲料等。
泥炭用于农业生产，在苏联已有二十年的历史。苏联一九八三年制备了三十万吨泥炭混合肥料，一九八四年计划七十万吨。为了提高土壤肥力，今后泥炭混合肥料的用量还将逐年增加。
中国农科院情报所 王宝珍
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专栏：
地面测控站在跟踪目标，实施对卫星控制。
梁德明摄