科幻作家的幻想实现了

20世纪50年代,无线电通信由长波、短波发展到微波。微波“跑”得又快又远,而且十分灵活。可是它也有不少缺点,比如:当它射向电离层时,它不是像短波那样被电离层反射,而是穿越电离层而去;它是沿直线在空中传播,遇到大的障碍物,就无法前进,即使没有遇到障碍物,由于地球表面是球面,所以当它传播距离较远时,往往被拱形的地面阻隔。因此,要让微波“跑”得更远些,必须把天线架得高高的,但这增加的传播距离也很有限。高达600米的电视发射天线,其传播距离也只有150多公里。

为了克服微波通信的这一缺陷,科学家从运动会上的接力赛跑中得到启发,创立了一种微波接力通信的方式。它的具体做法是:每隔50公里左右,建立一个微波接力站(即中继站)。微波接力站的任务是自动地把前一站发来的微波信号接收下来并加以放大,然后再转给下一站。如此像接力赛跑一样,一站一站地把信号转送到远方。

这个办法基本上还能解决问题。但是它也有两个不尽如人意的地方:建造微波接力站,需要投入许多的人力物力,尤其在通信距离较远时,这问题显得更为突出;中间有障碍物或处于地平线以下的地方,还是没有办法通信。这两大难题困扰着科学家。

正是在这种情况下,许多科学家不约而同地想起了英国科普作家克拉克的幻想和建议。克拉克既有作家善于幻想的浪漫情怀,又有科学家严密的思维方式。他在他的一部科学幻想小说中大胆地写道:高悬在天空中的月亮,真是天造地设的通信中间站,将它作为接收和反射地面信号的中间站,就可以实现远距离通信和跨海通信。

克拉克意识到:这种过于超前的幻想只能出现在小说中,因为月球与地球相距太远了,而且月球与地球的相对位置在不停地变化。但是,他认为如果人工发射月球,让它在空中扮演中间站的角色是完全可行的。1945年,克拉克提出了这一设想,并建议采用三颗相互等距离间隔的同步卫星,组成除两极以外的全球通信网。

科学家们对克拉克的设想与建议颇感兴趣。他们知道,卫星将从根本上解决微波远距离传播问题。但是,要让卫星上天,绝非一朝一夕所能办到的事。他们在等待航天领域有新的突破……

1957年10月4日,前苏联成功地发射了第二颗人造地球卫星。这使从事电信科学研究的专家欣喜若狂。他们明白,克拉克的设想即将成为现实了。

1960年,美国贝尔电话公司的皮尔斯等科学家,利用涂铝气球卫星“回声1号”接受和反射无线电话信号,首次成功地完成了人造卫星通信的实验。

皮尔斯以及此后许多科学家的实验表明,在卫星上设置自动微波接收装置,既可接收地面发去的信号,又可把这些信号放大处理后,再转发到另一个地面站,以实现两地间的通信。这样,可以省去两地间设立的微波接力站。而且,在卫星所覆盖的地区之内,在任何两个地方都可通过卫星实现通信,不论这两个地方之间横亘着高山大川,还是两个地方不处于一个地平线上。这彻底解决了关于微波传播的两大难题。此外,卫星通信容量大,一个通信卫星可提供许多路电话和电视。科学家们对卫星寄予厚望。

1964年8月19日,美国成功发射了世界上第一颗静止同步卫星“辛康——3号”。这颗卫星与地球自转同步,在人们看来,它好像是停在空中一样。它在发射后不久,就成功地转播了在东京举行的奥运会。处在不同地区的人们通过电视屏幕,看到了激动人心的比赛场面。

此次转播的成功,证明静止同步卫星是理想的通信卫星。同时,也证明克拉克的建议是完全可行的。

1965年4月,以美国为首的国际通信卫星组织,成功地发射了既具有实验性又具有商业性的“国际通信卫星—1”。它可传输240路双向电话或240路电视。这标志着同步通信卫星有了应用价值。此后,不少国家发射了通信卫星。卫星通信事业得到蓬勃发展。

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