為了讓你暢看歐洲杯，它們忙上了天

歐洲杯如火如荼，球迷熱情高漲。

當你坐在電視機旁一邊看球賽，一邊津津有味地吃著夜宵的時候，有沒想過歐洲杯與航天有什麼關係？

我們這些亞洲球迷能夠大飽眼福，很大程度上靠得是通信衛星轉播的功勞。我們在欣賞幾個歐洲強隊在綠茵場上競技的同時，不妨了解一下通信衛星這位幕後的功臣。

一

沒有衛星

看歐洲杯就是天方夜譚

光線沿直線傳播，通信電波自然也是如此，更糟糕的是，電波波長越短，就越容易被地面吸收，可地球是圓的，怎麼實現遠距離的無線通信呢？

人們發現，電波波長較長，不僅被吸收程度弱，而且可以沿著地面傳播，這就是俗稱的地波。

中長波為主的地波傳播距離可以到幾百甚至幾千公里外，也是早期主要的遠程通信方式，遺憾的是，長波傳輸的信息容量小，長波很容易受到地面環境的影響而失真。如果要用它轉播歐洲杯，我們恐怕只能聽解說員的講解了。現在導航和緊急通信等特殊場合，人們已經很少使用長波通信方式了。

通信衛星主要作用是實現對地面的「無縫隙」覆蓋

既然如此，最簡單的辦法還是建立高架的電視塔和轉播站，通過這些轉播站中繼接力，信息內容就可以傳播出去。然而，這種做法建設成本高，而且容易被干擾，雖然事倍功半，卻也是最常用的辦法。不過面對高山和海洋，建立中繼站的辦法就鞭長莫及了。

正因為如此，人們在很長一段時間裡都無法看到遠方的節目。今天，我們身在亞洲東部觀看歐洲西部舉辦的歐洲杯，對當年的觀眾來說無異於天方夜譚。

通信衛星只是整個系統的一部分

波長較短的電波容易被大地吸收，不過大氣高層受到太陽輻射作用形成了電離層，它會吸收、折射和反射短波。人們利用電離層對短波進行一次或多次反射，實現了遠距離通信，這種方式被形象的稱為天波。

然而，大家別高興得太早，電離層在晝夜、季節，甚至不同地理位置都會有不同，它既然是太陽的恩賜，也深受太陽活動的影響，尤其是太陽活動劇烈起來更是如此。

波音生產的通信衛星

一

有知識

想像更可貴

利用天波進行遠距離通信，算是貨真價實的「靠天吃飯」，同樣很不穩定。

愛因斯坦曾經說過，「想像力比知識更重要」，對現實世界來說，建立在知識基礎上的想像力才更可貴。科幻大師阿瑟·克拉克就是一位有知識的幻想大師，他的想像改變了世界：他作為皇家空軍的雷達軍官撰寫了一篇文章，指出距離地面約36000公里高度存在一條周期24小時的軌道，衛星在這裡相對地面靜止，是部署全球通信中繼站的理想之地。

通信衛星一般都會「頂著一個大鍋或者打著一把打傘」

這個跨時代的構想，為我們帶來了靜止軌道通信衛星這個概念。一顆衛星可以覆蓋大約40%的地球表面，如果各自相隔120度放置靜止中繼衛星，足以建立覆蓋全球的通信網路。這個方案避開了建立地面中繼站的開銷，也避開了無法在大海中建立中繼站的難題，而且信號受到的干擾少，可以說是一個事半功倍的方案。

靜止軌道通信衛星使用的超短波比天波通信的短波波長更短，可以暢通無阻地通過電離層進行天地通信，它也是人類找到的最好的遠距離通信手段之一。

靜止軌道只有一條，衛星要進入靜止軌道並不容易。美國幾經努力，1964年8月19日發射的辛康3號試驗通信衛星成功進入軌道，它為歐洲和北美的觀眾轉播了當年10月10日的日本東京奧運會開幕式盛況，天方夜譚終於美夢成真！

這顆通信衛星即將上天

一

衛星轉播

其實也有遺憾

感謝通信衛星，否則我們無法和那些法國賽場上的運動員和觀眾同呼吸，共憂喜。可惜，衛星轉播也不是萬能的，它有時也令人恨得咬牙切齒，這又從何說起呢？愛看賽事的人都知道，衛星電視有時會出現馬賽克和卡頓現象，實在令人煩躁不已。

通信衛星使用的是波長更短的微波，因為微波波長短，傳輸的信息容量大。這些微波穿過電離層通過通信衛星接收處理和放大後轉發。

這一切看起來很美，可惜事情總是有兩面性的。微波波長短所以可以穿過電離層，但它由於波長短、頻率高所以在大氣中衰弱更快。微波在大氣層中會因為各種因素的干擾而逐漸衰弱，其中包括大氣吸收、雲雨霧吸收等。氧分子和水汽決定了微波傳播波長的下限，而電離層決定了波長的上限。簡單地說，微波被吸收和干擾的因素還不少。

通信衛星也有自己缺陷

中國海軍派出首批亞丁灣護航編隊時，隨艦記者使用海事衛星電話進行現場直播雖然十分精彩，可是圖像傳到一半突然停頓了，怎麼回事？原來是馬六甲海峽那一帶下雨了。熱帶大雨對衛星信號的衰減作用自不必說，讓所有人只能哀嘆天公不作美。

其實，不僅是熱帶大雨會嚴重削弱微波信號，如果大家使用衛星電視的話就會發現，在陰雨天氣下，接收機的工作就會「開小差」，馬賽克甚至圖像停頓屢見不鮮。

電離層的影響也不可小覷，雖然微波可以穿過電離層，但仍有一定的吸收折射和散射現象。更不要說由於電離層時間和空間分布上的不規則性，還會產生微波振幅和相位隨機起落的現象，如果人眼能看到微波的話，這種情況就像星光般忽明忽暗閃爍不定，所以天文學家形象地稱其為電離層閃爍。

正接受測試的通信衛星

在太陽活動活躍時，不僅通信衛星轉播的電視和國際長途電話會大受影響，就連地面的手機通話質量都有明顯下降。這麼說來，要想看到高清的衛星電視轉播，其實還真有幾分「聽天由命」的意思。

當然，人類是絕不甘心束手無策的。現在，人們除了研究各種抗干擾措施，還一直在研究和預測太陽活動。就在歐洲杯開幕前兩天，我國中科院的太陽極軌望遠鏡通過型號驗收評審，它順利升空的話，將極大地擴展我們對太陽活動的認識，這樣我們收看衛星電視轉播就更有保證了。（張雪松）

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