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科普-中华学生百科全书-第412章

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自动起爆,将微型摄像机弹出,微型摄像机在随着降落伞旋转下降的同时,
将周围的景物及人员的活动自动俯拍下来,同时把画面用无线电发射机传送
回指挥中心,其作用丝毫不亚于一个出色的侦察兵。
    (6)空间通信平台——未来的空间通信站
    空间通信平台是一种大型的航天器,相当于把许多普通通信卫星上的各
种仪器设备集中在一起而构成的一个多功能的通信卫星。它的最大优点是可
以通过不断的补充燃料并提供对上面的各种仪器设备的维修服务,而使它具
有很长的寿命。
    目前,世界各国发射升空的通信卫星大都是为了单一目的而设计的小型
卫星,如地球同步卫星、导航卫星、海事卫星、气象卫星以及各种军用的系
列卫星等等,它们应用范围窄、功能单一、寿命有限,而影响卫星在轨道上
停留时间长短的主要因素取决于卫星所带的燃料。由于卫星上都装有若干小
型火箭,当卫星在太空轨道上环绕地球运行时,要不断地点火启动随身携带
的微型火箭,以纠正因太阳和月球对卫星的吸引力所造成的卫星姿态偏斜和
运行轨道的偏离,而在卫星升入太空以后,这有限的燃料又无法得到补充。
因此,对每颗卫星来说,一旦燃料用尽,星体就失去控制,人们只能眼睁睁
地看着它随意飘移,沦为太空垃圾。此外,卫星上的电源问题和成千上万种
电子器件的老化以及各种各样的通信设备和机械装置的故障、损坏等问题都
直接影响了通信卫星的寿命。不少通信卫星尚未达到设计寿命便早早地“夭
折”了,而地面测控人员对此却无能为力。目前,在地球同步轨道上,已经
挤满了各种各样的通信卫星,对于那些失去通信能力、如同废物的通信卫星,
人们还得想方设法地将它“赶”出同步轨道,以便把这宝贵的位置让位于新
到来的伙伴。例如,我国的 1990 年 4 月发射升空的亚洲 1 号同步通信卫星预
计到 1999 年 4 月,燃料将会用尽,这时剩下的工作就是启动最后的推冲火箭,
将这颗卫星从同步轨道推入黑暗的太空任其飘移,而将轨道留给新的卫星。
早期发射的通信卫星寿命较短,约为 1.5 年左右,目前通信卫星的设计寿命
为 5~10 年。尽管如此,这样的寿命也极不合算。
    空间通信平台的问世,将使上述问题迎刃而解。由于在太空通信平台上
安装了对接位置,且它的重量和尺寸均不受限制。因此,可以通过航天飞机、
宇宙飞船和太空工作站向空间通信平台随时补给燃料或化学电池,修理或更
换已经损坏或老化的部件,并可安装新的仪器设备,延长航天器的使用寿命,

并最终使之成为永久性的空间通信工作站。目前,这一宏伟的工程已经开始
研制并付实施,计划将在 2000 年以前投入使用。
    (7)星间链路
    迄今为止,卫星通信一直是作为地面通信的补充。随着卫星通信技术的
不断发展,人们开始认识到通信卫星的潜力和通信特点并没有得到充分的利
用。当两地通信距离超过一颗卫星所覆盖区域时,信号需从一地发向一颗卫
星,然后从这颗卫星转发到另一个中转的地面站,再由这个地面站发向另一
颗卫星,最后将信号送到用户。这样繁琐的上下跳跃式转发信号的工作方式
会产生较大的信号延时,影响通信的质量。此外,低轨道卫星每次通过地面
站时只有几分钟,而且每天也只通过几次,因此,每颗卫星所能传送的信息
是有限的。当卫星不经过地面站上空时,就不能进行通信,为此还必须把这
些信息保存起来,这样,卫星的存储设备就要增大;此外,为了提高通信的
质量,在采用低轨道卫星通信时,为开发卫星的潜在能力,科学家们开始发
展卫星间的联通技术,以使卫星与卫星之间可以相互转发信息,完成由地面
→卫星 卫星→用户的信号转发方式,避免目前采用的卫星与地面站间的
信号多次上下跳跃式转发,从而构成一个地面与空间的综合通信网。科学家
们发现,激光和毫米波在空间不存在大气衰减,是非常理想的大容量通信的
空间传输形式。目前,这项被称作空间“信息走廓”的星间链路试验已经开
始,它的成功将使卫星通信进入一个新的阶段。

      通信之曙光——光纤通信

    光是我们再熟悉不过的自然现象了,对光的研究也有着久远的历史。然
而,利用光来进行通信却是在本世纪 70 年代才迅速发展起来的新技术。1960
年,美国科学家用红宝石棒制成了世界上第一个崭新的光源——激光。在此
以后又过了十年,能够传输光信号的低损耗光导纤维研制成功,从此宣告了
光纤通信时代的开始。经过十多年的研究和发展,光纤通信技术的突飞猛进,
终于打破了数十年徘徊不前的局面,目前已经相当发达。今天,跨越大西洋
的 6500公里的海底光缆可供大洋两岸18万人同时通话。跨越太平洋的13000
公里的海底光缆线路已交付使用,跨越大西洋和太平洋的海底光缆线路也于
1994 年正式开通使用。目前,世界上已有的光纤通信线路已超过 1000 万公
里。
    光纤通信系统是以光为载波,利用纯度极高的玻璃拉制成极细的光导纤
维作为传输媒介,通过光电变换,用光来传输信息的通信系统。是什么魅力
吸引着各国科学家们如此热衷于光纤通信的研究呢?这是因为在通信中,信
息的传输需要占据一定的频率范围,也叫做频带宽度。例如,电报信号比较
简单,只需要上百赫的频带宽度就足够了,这里的“赫”是指电信号频率单
位,1 秒钟振荡一次叫 1 赫。电话传输的语言相对复杂些,需占据的频带宽
度在 2~4 千赫之间;而电视就更复杂,不仅有语言,还有图象和色彩信息,
需要的频带宽度约 6 百万赫(6 兆赫)。由此可以看出,对于一个通信系统
来说,频带越宽,它的传输容量就越大,能传输的信息也就越多。这好比一
条马路,马路越宽,能够同时通行的车辆也就越多的道理一样。科学家们研
究发现,激光的波长很短,只有约一微米左右,频率可高达 300 亿万赫,比
微波还高出 10 万到 100 万倍。也就是说,它的通信能力是微波的 100 万倍。

而且用来传输光的光导纤维虽然细如人的头发丝,但传输信息的本领却大得
惊人。从理论上讲,一条光纤可以同时传输 1000 万套高质量的电视节目或
100 亿路电话而相互间毫无干扰,即使全世界的人在同时通电话,也还绰绰
有余。目前,已实际做到在一对单模光纤上同时传送 33,000 路电话,而一
对铜线至多才传送 24 路。光纤体积小,重量轻,它的外径才 125 微米,几百
条光纤制成一条光缆,其外形也不过一支普通的铅笔粗细;1 千米长的光纤
重量只有 27 克重,制成的光缆也不过 100 公斤左右,而同样长度的铜电缆则
重达好几吨。制造光纤的主要材料是二氧化硅,其资源极为丰富,取之不尽,
用之不竭。虽然光纤每个单位的制造成本目前比铜线要高出几倍,但由于光
纤的通信容量很大,损耗又低,传输信号的距离很远,因而可以减少传输线
路中的中继设备。若按每个信息话路来计算的话,它的成本反而远比铜电缆
低的多。
    不仅如此,科学家们还发现,光纤维在传输信号时不仅损耗小,而且对
多种形式的电磁干扰具有很强的抗干扰性,特别是在通过高电磁干扰区时,
不必配备复杂的屏蔽装置和过多的辅助设备,而效果却比一般电缆传输信号
的效果要好得多。此外,用光缆传输信息不会出现像电子通过金属导体时会
产生电磁场,因此不会产生信号的泄漏,当然也就更不会被感应所窃取,因
此保密性极好。尤其是光纤中传输的信号是光而不是电,所以在如化学工厂
或核反应堆等危险环境中使用时,就不会发生火花放电的危险,十分安全。
    在光纤通信系统中,输入的声音、图像等消息变为电信号后,直接将信
号在光波上调制,然后把输出的光信号送入光纤进行传输,在接收端的光接
收机把从光纤中收到的光信号再转换为电信号,经处理后送给用户。光通信
传输方式中的中继机与通信系统中的中继机有相同的作用。作为光纤通信系
统中光源的激光器有一种特殊的本领,它发出的
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