微波在大气层中会因为各种因素的干扰而逐渐衰弱

　　欧洲杯如火如荼，球迷热情高涨。

　　当你坐在电视机旁一边看球赛，一边津津有味地吃着夜宵的时候，有没想过欧洲杯与航天有什么关系？

　　我们这些亚洲球迷能够大饱眼福，很大程度上靠得是通信卫星转播的功劳。我们在欣赏几个欧洲强队在绿茵场上竞技的同时，不妨了解一下通信卫星这位幕后的功臣。

　　一没有卫星看欧洲杯就是天方夜谭

　　光线沿直线传播，通信电波自然也是如此，更糟糕的是，电波波长越短，就越容易被地面吸收，可地球是圆的，怎么实现远距离的无线通信呢？

　　人们发现，电波波长较长，不仅被吸收程度弱，而且可以沿着地面传播，这就是俗称的地波。

　　中长波为主的地波传播距离可以到几百甚至几千公里外，也是早期主要的远程通信方式，遗憾的是，长波传输的信息容量小，长波很容易受到地面环境的影响而失真。如果要用它转播欧洲杯，我们恐怕只能听解说员的讲解了。现在导航和紧急通信等特殊场合，人们已经很少使用长波通信方式了。

　　通信卫星主要作用是实现对地面的“无缝隙”覆盖

　　既然如此，最简单的办法还是建立高架的电视塔和转播站，通过这些转播站中继接力，信息内容就可以传播出去。然而，这种做法建设成本高，而且容易被干扰，虽然事倍功半，却也是最常用的办法。不过面对高山和海洋，建立中继站的办法就鞭长莫及了。

　　正因为如此，人们在很长一段时间里都无法看到远方的节目。今天，我们身在亚洲东部观看欧洲西部举办的欧洲杯，对当年的观众来说无异于天方夜谭。

　　通信卫星只是整个系统的一部分

　　波长较短的电波容易被大地吸收，不过大气高层受到太阳辐射作用形成了电离层，它会吸收、折射和反射短波。人们利用电离层对短波进行一次或多次反射，实现了远距离通信，这种方式被形象的称为天波。

　　然而，大家别高兴得太早，电离层在昼夜、季节，甚至不同地理位置都会有不同，它既然是太阳的恩赐，也深受太阳活动的影响，尤其是太阳活动剧烈起来更是如此。

　　波音生产的通信卫星

　　一有知识想象更可贵

　　利用天波进行远距离通信，算是货真价实的“靠天吃饭”，同样很不稳定。

　　爱因斯坦曾经说过，“想象力比知识更重要”，对现实世界来说，建立在知识基础上的想象力才更可贵。科幻大师阿瑟·克拉克就是一位有知识的幻想大师，他的想象改变了世界：他作为皇家空军的雷达军官撰写了一篇文章，指出距离地面约36000公里高度存在一条周期24小时的轨道，卫星在这里相对地面静止，是部署全球通信中继站的理想之地。

　　通信卫星一般都会“顶着一个大锅或者打着一把打伞”

　　这个跨时代的构想，为我们带来了静止轨道通信卫星这个概念。一颗卫星可以覆盖大约40%的地球表面，如果各自相隔120度放置静止中继卫星，足以建立覆盖全球的通信网络。这个方案避开了建立地面中继站的开销，也避开了无法在大海中建立中继站的难题，而且信号受到的干扰少，可以说是一个事半功倍的方案。

　　静止轨道通信卫星使用的超短波比天波通信的短波波长更短，可以畅通无阻地通过电离层进行天地通信，它也是人类找到的最好的远距离通信手段之一。

　　静止轨道只有一条，卫星要进入静止轨道并不容易。美国几经努力，1964年8月19日发射的辛康3号试验通信卫星成功进入轨道，它为欧洲和北美的观众转播了当年10月10日的日本东京奥运会开幕式盛况，天方夜谭终于美梦成真！

　　这颗通信卫星即将上天

　　一卫星转播其实也有遗憾

　　感谢通信卫星，否则我们无法和那些法国赛场上的运动员和观众同呼吸，共忧喜。可惜，卫星转播也不是万能的，它有时也令人恨得咬牙切齿，这又从何说起呢？爱看赛事的人都知道，卫星电视有时会出现马赛克和卡顿现象，实在令人烦躁不已。

　　通信卫星使用的是波长更短的微波，因为微波波长短，传输的信息容量大。这些微波穿过电离层通过通信卫星接收处理和放大后转发。

　　这一切看起来很美，可惜事情总是有两面性的。微波波长短所以可以穿过电离层，但它由于波长短、频率高所以在大气中衰弱更快。微波在大气层中会因为各种因素的干扰而逐渐衰弱，其中包括大气吸收、云雨雾吸收等。氧分子和水汽决定了微波传播波长的下限，而电离层决定了波长的上限。简单地说，微波被吸收和干扰的因素还不少。

　　通信卫星也有自己缺陷

　　中国海军派出首批亚丁湾护航编队时，随舰记者使用海事卫星电话进行现场直播虽然十分精彩，可是图像传到一半突然停顿了，怎么回事？原来是马六甲海峡那一带下雨了。热带大雨对卫星信号的衰减作用自不必说，让所有人只能哀叹天公不作美。

　　其实，不仅是热带大雨会严重削弱微波信号，如果大家使用卫星电视的话就会发现，在阴雨天气下，接收机的工作就会“开小差”，马赛克甚至图像停顿屡见不鲜。

　　电离层的影响也不可小觑，虽然微波可以穿过电离层，但仍有一定的吸收折射和散射现象。更不要说由于电离层时间和空间分布上的不规则性，还会产生微波振幅和相位随机起落的现象，如果人眼能看到微波的话，这种情况就像星光般忽明忽暗闪烁不定，所以天文学家形象地称其为电离层闪烁。

　　正接受测试的通信卫星

　　在太阳活动活跃时，不仅通信卫星转播的电视和国际长途电话会大受影响，就连地面的手机通话质量都有明显下降。这么说来，要想看到高清的卫星电视转播，其实还真有几分“听天由命”的意思。

　　当然，人类是绝不甘心束手无策的。现在，人们除了研究各种抗干扰措施，还一直在研究和预测太阳活动。就在欧洲杯开幕前两天，我国中科院的太阳极轨望远镜通过型号验收评审，它顺利升空的话，将极大地扩展我们对太阳活动的认识，这样我们收看卫星电视转播就更有保证了。（张雪松）