航天器如何發送信息到地球

㈠ 衛星是如何在太空中傳輸數據的

衛星數據傳輸的方式可分 4類：①利用通信衛星作為中繼站實現地球上點與點之間的數據傳輸，稱為衛星通信。這是用得最多的衛星數據傳輸方式。處於同步軌道上的通信衛星大約能覆蓋地球表面的40%，使覆蓋區內的任何地面、海上、空中的通信站都能同時相互通信。在赤道上空的同步軌道上等間隔地分布 3顆靜止衛星可實現除兩極部分地區外的全球通信。高緯度地區還採用大傾角、遠地點達 4萬公里的大橢圓軌道通信衛星。衛星通信系統由衛星部分和通信站組成。衛星部分還包括處於地面的衛星測控站，用於控制衛星相對地球靜止不動，以簡化通信站的天線跟蹤系統。對通信衛星的姿態須進行較精確的控制，以保證天線波束始終對准覆蓋區。實現信號轉發（即由甲地通信站把信號發往衛星，再由衛星發向乙地通信站,實現甲乙兩地的通信）的關鍵設備是轉發器，多採用行波管功率放大器。衛星通信的主要發展趨勢是採用頻率復用技術、引入更高頻段和發展衛星上的信息處理技術。通信衛星可以傳輸電話、電報、傳真、數據和圖像，廣泛用於國際、國內或區域通信、軍用通信、海事通信和電視廣播以及航天器的跟蹤和數據中繼等方面。到80年代初期，衛星通信已承擔三分之二的洲際通信業務和幾乎全部的洲際電視傳輸。②將衛星感測到的數據信息傳輸到地面，包括衛星遙測和衛星遙感。衛星遙測是將衛星及其內部主要的工作狀態、性能參數實時或延時地發射到地面的技術。各種科學衛星、技術試驗衛星和應用衛星都向地面發射遙測數據，以便地面上及時了解衛星工作情況。衛星遙感是將裝在衛星上的遙感裝置和觀測儀器所獲取的信息傳輸到地面接收點的技術。氣象衛星用遙感器探測地球大氣的氣象要素和天氣數據；天文衛星用科學儀器觀測宇宙天體和其他空間物體；資源衛星用遙感器獲得地球資源的圖像信息；偵察衛星利用光電遙感器或無線電接收機搜集地面、海洋或空中目標的情報。③地面測控站向衛星發送指令信息的數據傳輸，又稱衛星遙控。一般衛星都需通過無線電多路信道向其傳輸控制信息，用以控制衛星的工作狀態和參數變化，保證衛星按地面要求工作。④各類航天器經過數據中繼衛星與地面之間的數據傳輸。處於地球靜止軌道上的跟蹤和數據中繼衛星轉發地球站對中、低軌道航天器的跟蹤、遙控信息，同時又實時轉發人造衛星、太空梭、載人飛船和空間站等各類航天器發回地面的遙測、遙感和通信的數據。

㈡ 人造衛星的信號為什麼可以傳到地球上

人造地球衛星

環繞地球在空間軌道上運行（至少一圈）的無人航天器，簡稱人造衛星。人造衛星是發射數量最多、用途最廣、發展最快的航天器。人造衛星發射數量約占航天器發射總數的90％以上。完整的衛星工程系統通常由人造衛星、運載器、航天器發射場、航天控制和數據採集網以及用戶台（站、網）組成。人造衛星和用戶台（站、網）組成衛星應用系統，如衛星通信系統、衛星導航系統和衛星空間探測系統等。 一、發展概況 1957年10月4日蘇聯發射了世界上第一顆人造地球衛星。在50年代末到60年代初期，各國發射的人造衛星主要用於探測地球空間環境和進行各種衛星技術試驗。60年代中期,人造衛星開始進入應用階段,各種應用衛星先後投入使用。從70年代起，各種新型專用衛星相繼出現，性能不斷提高。到1984年底，世界各國共發射了3022顆人造衛星。 美國於1958年2月1日首次發射人造地球衛星（「探險者」1號）,60～70年代法國、日本也發射了本國的衛星。中國於1970年4月24日發射了人造地球衛星「東方紅」1號，到1984年9月共發射了16顆不同類型的人造地球衛星。 二、衛星種類 人造衛星按運行軌道區分為低軌道衛星、中高軌道衛星、地球同步衛星、地球靜止衛星、太陽同步衛星、大橢圓軌道衛星和極軌道衛星（見人造地球衛星運行軌道）。人們更多的是按用途把人造衛星分為科學衛星、應用衛星和技術試驗衛星。 1、科學衛星 用於科學探測和研究的衛星，主要包括空間物理探測衛星和天文衛星。科學衛星使用的儀器包括望遠鏡、光譜儀、蓋革計數器、電離計、壓力測量儀和磁強計等。藉助這些儀器可研究高層大氣、地球輻射帶、地球磁層、宇宙線、太陽輻射和極光，觀測太陽和其他天體。 2、技術試驗衛星 進行新技術試驗或為應用衛星進行試驗的衛星。航天技術中的新原理、新技術、新方案、新儀器設備和新材料往往需要在軌道上進行試驗，試驗成功後才投入實用。這類衛星數量較少，但試驗內容廣泛，如重力梯度穩定試驗，電火箭試驗，生物對空間環境適應性的試驗，載人飛船生命保障系統和返回系統的驗證試驗，交會對接試驗,無線電新頻段的傳輸試驗,新遙感器的飛行試驗和軌道上截擊試驗等。 3、應用衛星 直接為國民經濟和軍事服務的衛星。在所有人造地球衛星中其種類最多，發射數量也最多。應用衛星按用途可分為通信衛星、氣象衛星、偵察衛星、導航衛星、測地衛星、地球資源衛星、截擊衛星和多用途衛星等。按其是否專門用於軍事目的又可分為軍用衛星和民用衛星，有許多應用衛星都是軍民兼用的。應用衛星主要有三大用途： ①無線電信號中繼：這類衛星發展很快,有「國際通信衛星」、國內通信衛星、軍用通信衛星、海事衛星、廣播衛星、跟蹤和數據中繼衛星和搜索營救衛星。這些衛星上裝有工作在各種頻段的轉發器和天線，它們轉發來自地面、海上、空中和低軌道衛星的無線電信號，用於傳輸電話、電報和電視廣播節目以及數據通信。這類衛星大部分運行在靜止軌道上。還有一些採用大橢圓軌道，如蘇聯的「閃電」號通信衛星。 ②對地觀測平台：這類衛星有氣象衛星、地球資源衛星、偵察衛星，稱為對地觀測衛星。在這些衛星上裝有對地觀測的從紫外光到遠紅外光各種波長的遙感儀器或其他探測儀器，收集來自陸地、海洋、大氣的各種頻段的電磁波，從中提取有用的信息，分析、判斷、識別被測物體的性質和所處的狀態。這些衛星可以直接服務於氣象、農林、地質、水利、測繪、海洋、環境污染和軍事偵察等方面。這類衛星許多採用太陽同步軌道，也有使用靜止軌道和其他軌道的。 ③導航定位基準：這類衛星有導航衛星、測地衛星等。在這些衛星上裝有光信標燈、激光反射器和無線電信標機、應答機等。這種衛星的空間位置、到地面的距離和運行速度都可以預先確定，因而可用作定位、導航和大地測量的基準。地面固定的或移動的物體、空中飛機和海上艦艇，都可以利用這類衛星確定自己的坐標。這類衛星的軌道大多為極軌道。 人造地球衛星基本按照天體力學規律繞地球運動。但是實際運動情況要復雜得多，主要原因是受非球形地球引力場的影響，而低軌道衛星還要受大氣阻力的影響；高軌道衛星，特別是靜止軌道衛星還要受日、月引力和光壓的影響（見航天器軌道攝動）。衛星運動的軌道決定於衛星的任務。軌道的形狀和高低取決於運載器賦予衛星的速度大小和方向。 三、組成 人造衛星由包含各種儀器設備的若干係統組成，這些系統可分為專用系統和保障系統兩類。專用系統是指與衛星所執行的任務直接有關的系統，大致可分為探測儀器、遙感儀器和轉發器三類。科學衛星使用各種探測儀器（如紅外天文望遠鏡、宇宙線探測器和磁強計等）探測空間環境和觀測天體；通信衛星經過通信轉發器和通信天線傳遞各種無線電信號；對地觀測衛星使用各種遙感器（如可見光照相機、側視雷達、多光譜相機等）獲取地球的各種信息。保障系統主要有結構系統、熱控制系統、電源系統、無線電測控系統、姿態控制系統和軌道控制系統。有些衛星還裝有計算機系統，用以處理、協調和管理各分系統的工作。返回型衛星還有返回著陸系統，它由制動火箭、降落傘和信標機組成。 四、衛星應用 人造衛星觀測天體不受大氣層的阻擋，它可以接收來自天體的全部電磁波輻射，實現全波段天文觀測。人造衛星的飛行速度高，一天繞地球飛行幾圈到十幾圈，能夠迅速獲取地球的大量信息，這是地面勘察和航空攝影無法比擬的。人造衛星在幾百公里以上高度飛行，不受領土、領空、地理和氣候條件限制，視野廣闊。一張地球資源衛星照片拍攝的面積達幾萬平方公里，在靜止軌道上衛星可以「看到」百分之四十的地球表面，這對通信非常有利，可實現全球范圍的信息傳遞和交換。人造衛星能飛越地球任何地區，特別是人跡罕至的原始森林、沙漠、深山、海洋和南北兩極，並對地下礦藏、海洋資源和地層斷裂帶等進行觀測。因此人造衛星可用於天文觀測、空間物理探測、全球通信、電視廣播、軍事偵察、氣象觀測、資源普查、環境監測、大地測量、搜索營救等方面。 （閔桂榮 何正華）

資料來源；中國運載火箭研究院
科學技術衛星

從地球到大同的廣闊空間中，發生著各種各樣的自然現象。這些現象都影響著地球上人類的活動。太陽跟人類的活動最為密切，它給地球以陽光和溫暖，使生命賴以生存和發展；它也經常給地球以干擾，太陽黑子的爆發會擾亂地球的磁場，破壞電高層，使地球上的無線電通信減弱甚至中斷。因此，人類研究太陽的特性和它的活動情況是十分重要的。同時，研究地球的磁場和重力場，研究地球的大氣結構，對於了解地球的形成、設計導彈或空間飛行器的控制系統和進行天氣預報等都有很大的用處。但是，對這些現象的研究，在人造衛星上天以前．人們只能在地球上進行。地球被一層厚厚的大氣包裹著。這層大氣擋住了人們的視野，使我們不能很好地研究太陽，觀察宇宙。因此，人們早就盼望著有朝～日把研究儀器進入空間，"撥開"大氣層直接觀察宇宙。
科學衛星就是這樣一種極好的研究工具。它攜帶各種研究儀器，作為空間科學研究的尖兵，深入到遙遠的空間，去揭示那裡的奧秘。
30多年來，世界各國先後發射了500多領科學衛星，如日本的"新星"和英國的"羚羊"科學衛星。這些科學衛星已經得到了許多十分寶貴的科學資料和新的發現。例如，發現了在離地面600～40000公里存在著兩個輻射帶；發現太陽不斷噴出等離子體（叫做太陽風）'；發現高地面1000公里左右高度上有一個由氛、氦組成的地冕；還觀測到除太陽以外的許多紫外線和X射線的輻射源。
1981年我國發射了"實踐二號"科學實驗衛星。衛星質量為250公斤，衛星主體為一個外接圓直徑1.23米、高1.1米的八面稜柱體，在側面有4塊太陽電池板，共有5188塊電池片，輸出功率約140瓦。
"實踐二號"衛星是一個空間物理探測兼新技術試驗衛星。星上攜帶11種探測儀器，包括磁強計、半導體質子探測播、半導體電子探測器、閃爍計數器、紅外輻射計、大氣紫外輻射計、太陽X射線探測器和熱電離氣壓計等。該星用於探測地球附近空間的帶電粒子，預報太陽質子事件，為改進我國無線電通信、導航、測量高空大氣密度及衛星軌道預報服務。
氣象衛星

氣象和人類的生存密切相關。一場暴雨或一次台風沒有及時預報，就會摧毀一年的收成，甚至危及人們的生命。航行的船艦和飛機，沒有氣象預報的保證，後果更是不堪設想。
我國勞動人民從生產斗爭的實踐中，很早就學會了從觀天察地中來推測未來天氣變化的本領。以後，氣球和無線電探測儀器的出現，特別是現代的氣象火箭把氣象儀器送到了幾百公里的高空，使氣象觀測前進了一大步。但是，無論用氣球、無線電設備，還是用氣象火箭進行氣象觀測，都有局限性。例如，氣球只能探測低空的氣象狀況；氣象火箭只能得到一個地區短時間的氣象資料。此外，用氣球或氣象火箭進行氣象觀測還受到地理條件的限制，許多人跡未到的地方的氣象很難進行探測。
氣象衛星的出現就彌補了上面所說的這些氣象觀測方法的不足。近地氣象衛星離地面的高度一般在800公里左右。氣象衛星上裝有電視攝像機。它能夠拍攝全球的雲圖。以前，我們只能從下往上拍攝雲圖，由於上層雲被下層雲遮住，所以往往拍攝不到上層雲。有了氣象衛星，就可以從上往下拍攝雲圖。
氣象衛星上還裝有掃描輻射計。掃描輻射計的探頭，能敏感地探到一定波段的電磁輻射。當它對雲層和大氣掃描時，就能記下雲層和大氣在各個波段可見光、紅外、微波的輻射強度，轉變成電信號以後，通過無線電波發送給地面。地面站接收以後，經過計算機處理，就可以得到雲的形狀、雲頂高度，大氣溫度和濕度，海面溫度和冰雹覆蓋面積等。
把氣象衛星獲得的氣象資料跟其他探測方法獲得的氣象資料一起進行綜合分析後，就可以准確地預報天氣。
自1960年美發射"泰羅斯1號"第一顆氣象衛星以來，世界上發射了許多類型的氣象衛星，至今，美國和蘇聯已經發射了100多顆氣象衛星。
70'年代中期，根據世界氣象組織和國際科學協會制定的"全球大氣研究計劃"，由美國、歐洲、日本和蘇聯發射各種氣象衛星，組成全球氣象衛星觀測網。觀測網由五顆地球同步軌道氣象衛星和兩顆離地面800～900公里高度的極軌道氣象衛星組成。5顆地球同步軌道氣象衛星的位置為 0。、東經140°和70°、西經75°和135°，分別由歐洲空間局、日本和美國發射。
1977年發射的位於東經140"赤道上空的日本靜止氣象衛星能觀測從東經8°到西經 160°，南、北緯各 5°的廣大地區，包括太平洋、印度洋東部、東亞大陸和大洋洲。我國也在日本靜止氣象衛星的觀測范圍內。我國已經研製成接收裝置，接收日本靜止氣象衛星的雲圖，用於我國的天氣預報。
日本發射第一顆靜止氣象衛星以後，又相繼發射了3顆靜止氣象衛星，其中1984和1989年發射的兩顆衛星目前正在工作中。兩顆衛星的質量分別為304公斤和325公斤。
我國於1988年9月首次發射太陽同步軌道試驗氣象衛星"風雲一號"。"風雲一號"衛星軌道高度900公里，軌道傾角99°，衛星質量為 750公斤，星體呈盒子形，高回1.76米。星體兩側各有一塊太陽電池翼，翼展寬8.6米。太陽電池翼上共貼有 2 X 2平方厘米的硅太陽電池 14256片。衛星上裝有可見光和紅外輻射計，工作夜 5個波段，其中1個波段為紅外，其餘4個波段均在可見光范圍內。可以日夜觀測雲層、陸地和海面溫度等。輻射計獲得的圖像地面中心解析度為1.l公里，邊緣解析度4公里。之後，又成功發射了風雲二號氣象衛星。
對地觀測衛星
對地觀測衛星包括地球資源衛星、軍事偵察衛星、海洋衛星和測地衛星等。

（1）地球資源衛星
由於工業生產飛速發展和人口不斷增加，人類對於各種自然資源的需要量越來越大。然而，由於受到自然條件的限制，極其豐富的自然資源到現在還沉睡在人跡未到的深山密林、茫茫沙漠和浩瀚大洋之中。這就迫切要求我們採用有效的方法去勘測那些資源。用人造衛星去勘測地球資源就是一種有效的方法。我們把這種衛星叫做地球資源衛星。
地球資源衛星離地面的高度一般在700公里左右，這樣的高度比飛機的飛行高度大上百倍。用地球資源衛星普查我國全境的資源，只需要拍攝300～500張照片，而用飛機普查我國全境的資源就需要拍攝50～100萬張照片。
地球資源衛星可以勘測地球上所有地區偽資源，而不受地形等自然條件的限制。同時，地球資源衛星還可以在不同的季節對同一地區進行反復勘測，這十分適合於對一些隨季節變化的農作物等進行觀測。
1972年7月美國發射了第一顆實驗型的"地球資源衛星I"，後改稱"陸地I"。這顆衛星是在"雨雲"氣象衛星的基礎上改成的。它的外形和"雨雲"完全一樣。這顆衛星進入軌道工作後，獲得了許多很重要的資料；它發現了世界上許多重要的礦藏資訊，如確認巴基斯坦某地有兩個班岩銅礦；糾正了一些地理參數，如我國西藏改則縣的塔克錯湖原標95.8平方公里，實際應該是495.5平方公里；發現了日本大飯灣海面和美國紐約州的一條河流的嚴重污染狀況；還拍攝了我國首都的照片。在它拍攝的北京地區的照片上，可以清晰地看出故宮、北京大學、東郊機場、密雲水庫和長城等建築物。
法國政府於1978年決定研製"斯波特（SPOT）"地球資源衛星，用以調查自然資源、如礦藏資源、植物資源和作物產量等。"斯波特1號"從1986年起已開始服務。
"斯波特"衛星發射時質量為1850公斤，長2米，寬2米，高4.5米，兩塊太陽電池板展開後寬三5.6米，輸出電功率1800瓦。
"斯波特"衛星上裝有兩台高解析度攝像機。攝像機焦距長l米，孔徑f／3.5。它們工作在可見光和近紅外波段，分為四個光譜帶：0.50～0.59微米、0．61～0．68微米、0．79～0．89微米和0.51～0.73微米。前三個波段的地面解析度為20米，最後一個波段的地面解析度為10米。"斯波特"衛星運行在太陽同步軌道上，軌道高832公里，傾角98.7°。兩台攝像機同時工作，26天內可以覆蓋全球。
我國於1977年開始發射返回式對地觀測衛星。衛星質量約1800公斤，軌道傾角59．5°，近地點180公里，遠地點490公里。衛星由儀器艙和返回船兩部分組成。儀器艙內安裝一台可見光地物相機和一台星空相機。他物相機在軌道上對國內預定地區進行攝影。星空相機對星空攝影，用於分析衛星對地攝影時的姿態誤差。返回艙內裝有返回用的制動火箭、自收系統和膠片盒等。近日艙的形狀為球頭一圓錐台一球底形。

（2）軍事偵察衛星
要贏得一場現代戰爭的勝利，首先摧毀敵方的戰略目標，在軍事行動中是十分重要的。戰略目標包括兩種：一種是直接軍事目標，如導彈核武器基地、海空軍基地、彈葯倉庫和主要指揮控制中心等；另一種是和軍事有關的經濟實力目標，如重要軍事工廠、發電廠和交通樞紐等。
要摧毀敵方的戰略目標，首先要知道這些目標的情況。在現代科學技術發展的今天，*深入敵方腹地進行偵察是十分困難的。人造衛星出現以後，蘇美兩國就把軍事偵察衛星放在優先發展的地位。據不完全統計，30多年來。蘇聯已經發射了近千顆軍事偵察衛星。現在，軍事偵察衛星已經成為戰略武器不可缺少的夥伴。
根據不同的偵察手段和偵察任務，偵察衛星可以分為照相偵察、電子偵察和預警等不同種類。
照相偵察衛星。這種衛星裝有可見光照相機、多光譜照相機、多光譜掃描儀和電視攝像機等各種不同遙感器。按照衛星所拍到的照片的處理方法不同，照相偵察衛星有返回型和傳輸型兩種。返回型衛星拍攝的膠卷由暗道送入衛星的回收艙，隨回收艙一起返回地面。如"發現者"照相偵察衛星就是用這種方法。這種方法一般用於可見光照相偵察手段。返回型照相偵察衛星必須解決衛星從軌道上返回地面的技術。傳輸型照相偵察衛星把拍到的照片直接用無線電發回地面。因此，這種偵察衛星傳遞情報迅速，可以把一些活動的軍事目標，如兵力調動、導彈核潛艇航向等資料立即報告地面。這種方法通常用電視攝像機、多光譜照相機和多光譜掃描儀等作偵察手段。
為了盡可能使衛星上的相機"看清"地面目標，照相偵察衛星的運行軌道不高，一般離地面為200公里左右。
早期裝有可見光相機的偵察衛星，尺寸小、質量小、攜帶的膠卷少，在軌道上飛行的時間不長，一般飛行幾天以後，就返回地面。隨著航天技術的不斷發展，照相偵察手段的改進，照相偵察衛星的"壽命"越來越長。如美國的"大鳥"衛星，壽命已接近一年，KH－11衛星的壽命已經超過三年。
照相偵察衛星為蘇，美兩國提供了許多極其重要的軍事情報。
電子偵察衛星。電子偵察衛星是一種利用衛星上的無線電接收設備去接收敵方預警雷達和軍用電台所發出的無線電波的偵察衛星。分析這些無線電信號，可以知道預警雷達所用的脈沖頻率。脈沖寬度等重要參數和軍用電台的通信情報。此外，還可以確定預警雷達和軍用電台的位置。
電子偵察衛星的運行軌道比照相偵察衛星的軌道要高一些通常離地面500公里左右。
電子偵察衛星的"壽命"很長，只要衛星上的無線電接收機和天線不出故障，並有充足的電源，衛星就能日夜不停地工作，一般可工作5年左右。
預警衛星。隨著戰略核武器的發展，出現了一種預警衛星。這種衛星是設在地球同步軌道上的一個忠於職守的哨兵。裝在預警衛星上的無線電雷達和紅外探測器日夜監視著敵方洲際彈道導彈和核潛艇，一旦敵方導彈起飛，預警衛星在一分半鍾之內就能發現，並且通知地面指揮中心，以便採取相應的應戰措施。

（3）測地衛星
人類雖然祖祖輩輩生活在地球上，但是，由於受到各種自然條件的限制，未能全部認識地球的真正面貌。面弄清楚地球的真正面貌，對於發展經濟、科學和軍事來說，都是非常重要的。測地衛星就是為了弄清楚地球的真正面貌而發展起來的一種衛星。
它可以精確地測量出地理坐標。由於過去測量手段的限制，或者出於某些保密上的原因，目前各國出版的世界地圖中有不少地理坐標並不確切，應該通過測地衛星來更正。
測地衛星能夠測量出地球的重力場的精確分布。在導彈的命中精度和人造衛星的軌道計算中，經常需要用到地球重力場的精確數據。
測地衛星還可以測量出地殼的漂移情況。地殼的漂移往往和地震相聯系，因此，測出地殼的漂移情況，可以為地震預報提供依據。
1975年以前，有的國家發射的測地衛星，它的地理坐標的定位誤差小於10米。1976年發射的測地衛星，利用了先進的激光測距技術，甚至可以測量出每年只漂移5厘米這樣小的地殼運動的情況。
通信衛星

通信衛星是用來進行遠距離無線電通信的衛星。
在通信衛星出現之前，地球上遠距離的兩地之間要進行通信有兩種方法；一種是利用電纜，另一種是用地面無線電設備。用電纜進行通信，保密性好，傳輸也比較穩定，但是敷設和維護電纜的成本昂貴。用無線電進行通信，按照無線電波波長的不同，可以分為三種。最早使有的是長波波段（波長從10000米到1000米）。這種波主要是沿地面傳播，由於大地對電波的吸收作用，使電波強度隨傳播距離的增加而迅速衰減。為了彌補這種衰減損失，發射機的發射功率必須高達幾千瓦，還要把天線架設在幾百米高的塔上，所以長波通信工程巨大。此外，長波傳輸的信息容量很小，還會產生嚴重失真，因此，現在已經很少採用無線電長波進行通信。後來人們利用無線電短波（波長從100米到10米）進行通信，這種電波是依*地球上空的電離層的反射進行傳播的。可是，電離層隨晝夜、季節和地理位置而變化；另外，電離層還受到太陽活動的影響，因此，短波通信很不穩定。最近幾十年來，人們開始廣泛採用無線電微波進行通信。無線電微波（波長從1米到1毫米）能傳輸的信息容量很大，又比較穩定。但是，這種電波像光線一樣只能在視距（"看得見"）范圍里直線傳播，地球上兩地相隔很遠，不在視距范圍里，就無法利用無線電微波進行直接通信。為了克服這種弱點，人們想出了像接力賽跑那樣的中繼方法，每隔50公里左右設立一個中繼站，中繼站接收到前一站發來的無線電信號後，進行放大，然後再發向下一站，這樣，可以把信息傳到很遠很遠的地方。但是，設置許多中繼站，也要耗費巨大的資金，特別是要在崇山峻嶺和浩瀚的大洋上建立中繼站，就更加困難了。
50年代末，人造地球衛星上天以後，人們很快就想到，在遠距離通信中可以利用人造衛星。美國於1960年8月發射了第一顆這樣的衛星。這顆衛星直徑是30米，取名"回聲1號"。實際上它是一顆鍍鋁塑料薄膜製成的氣球。由於從這顆衛星反射回地面的無線電波仍然很微弱，要接收這樣微弱的無線電波，要求地面接收站設有高靈敏度的接收機，或者要求地面發射站設有大功率的發射機。所以用衛星來反射無線電波進行遠距離通信仍然有很大困難。為了加強從衛星上反射回地面的無線電波，人們就把衛星做成像地面上的微波中繼站一樣，衛星接收到地面發來的無線電波以後，進行放大，然後再發向地面。目前工作的通信衛星都採用這種方法。
最初，人們只能發射離地面幾千公里高的通信衛星。這種通信衛星保持在地雷通信站上空的時間很短，一晝夜裡面可通信時間總共只有幾十分鍾。後來，人們發射了一種大橢圓軌道的通信衛星，把衛星從遠地點拉到離地面30000多公里的高空。這種衛星保持在地面通信站上空的時間一晝夜可以達到十幾小時，但是還不能達到全天通信。1963年2月，美國首先發射了一個地球同步軌道的通信衛星。地球同步軌道衛星能"固定"在地球赤道上空的某一點，當這種衛星在地面通信站上空的時候，就能達到24小時的連續通信。從理論上說，如果沿地球赤道上空均勻布置三顆地球同步軌道的通信衛星，那麼，除兩極地區以外，幾乎可以達到全球連續通信。
由於地球同步軌道通信衛星具有這樣優越的通信條件，因此，它是近40多年來發展最迅速的一種人造地球衛星，並且變成了商用通信工具。1964年8月，正式成立了由8個國家參加的"國際通信衛星財團"。從1965年4月到現在，由這個財團提供經費，由美國研製發射了9種型號的國際通信衛星。使用國際通信衛星的國家已經有100多個。
隨著通信業務的增加和空間技術的發展，各國研製了許多不同用途的通信衛星。例如，適用於某一國家或某一地區的國內通信衛星；專門為軍事服務的國防通信衛星；提供船艦使用的海事通信衛星；提供衛星測軌和數據傳輸的跟蹤和數據中繼衛星；為家庭提供直接電視廣播服務的廣播衛星等等。
美國從 1976年開始研製跟蹤和數據中繼衛星（TDRS）。在地球靜止軌道上適當部署三顆跟蹤和數據中繼衛星，則相當於把三個地面測控通信站搬到了空間，它能對軌道高度在200～12000公里范圍內的所有用戶衛星、載入飛船和空間站實現連續跟蹤和數據通信。
跟蹤和數據中繼衛星質量為2270公斤，六面體，兩塊太陽電池板展開後寬17.4米。可提供1850瓦電功率。星上裝有KU波段和S波段合用的兩個拋物面天線，直徑達4.9米。另外，星上還裝有一個工作在S波段的相控陣天線，可以同時為20個用戶衛星服務。
電視廣播衛星的無線電發射功率比通信衛星要大得多。通信衛星的無線電發射功率通常只有幾瓦到幾十瓦，而電視廣播衛星的無線電發射功率可以達到幾百瓦。由於電視廣播衛星具有這樣大的無線電發射功率，因此地面接收站不需要像通信衛星那樣要有幾十米直徑的拋物面接收天線，而只需要半米或幾米直徑的拋物面接收天線。電視廣播衛星上天，有電視機的家庭都能直接接收從電視廣播衛星上發來的電視節目。電視廣播衛星非常適合於像我們這樣幅員遼闊、人口眾多均國家。例如，只要發射兩顆廣播衛星，不需要像現在這樣龐大的微波干線和許多中繼站，就能把中央電視台的節目送到廣大的農村和山區。這將大大豐富我們的科學文化生活。
我國於1984年發射試驗通信衛星，之後又成功發射了多顆地球同步實用通信衛星。
我國試驗通信衛星發射時質量為900公斤，進入靜止軌道質量為420公斤。從遠地點發動機噴口至天線頂端的最大高度為3.l米，星體直徑2.1米。
我國試驗通信衛星的通信頻段，選用國際電聯規定的頻段，上行6225～6425兆赫茲，下行4000～4200兆赫茲。星上有兩套轉發鍋，可 24小時全天候通信。通信轉發器由 11個部件組成。它構成完整的接收、放大、變頻和發射系統。接收機採用了低雜訊的隧道二極體放大器，為了提高放大增益，採用中頻放大。為了滿足艦船實時通信的需要，在轉發器內除設置轉播電視的寬頻信道之外，還設置窄帶信道，使轉發增益提高6個分貝，末級功率放大器採用行波管放大器
太空千里眼－預警衛星

可能有人對預警衛星這個名字比較陌生。說得通俗一點，它就象一個哨兵，站在空中，隨時注視著地面的某個地區，一旦有什麼風吹草動則及時報告情況。預警衛星一般發射到地球靜止軌道上，在衛星上裝有高精度的探測器。這個探測器在空中定向，始終指向敵對方的地區。一旦敵方發射導彈，在不到幾分種的時間內，衛星就可以探測出來，同時通過對飛行彈道進行計算，可以確定它的落點和攻擊目標，並馬上把信息傳到本部指揮中心，提醒作好反擊准備。一般的洲際導彈要飛行幾十分種的時間，就是一般中程導彈也要飛行幾分種到十幾分種的時間。預警衛星的報警就為自己一方贏得了寶貴的時間。有的衛星上還裝有核輻射探測器如X射線探測器、 射線探測器等來監視大氣層內外的核爆炸。預警衛星是名副其實的千里眼，甚至可以稱為萬里眼。有代表性的預警

㈢ 宇航員與地面交流是利用什麼傳遞信息的

航天器和地面之間是通過無線電波通信，也就是說宇航員和地面交流的載體是無線電波。
如果您對無線電還不是很了解的話 請看http://ke..com/view/19599.htm?fr=ala0_1_1
航天器、天體與地球站相互之間的無線電聯系。又稱空間通信。地球站包括地面、空中和海上的無線電通信站。航天通信距離遠、信號弱，要保證有效通信，地球站須有靈敏度極高的接收設備、大功率的發送設備以及較大有效口徑的天線，還要應用先進的調制技術和編碼技術，如採用以加大帶寬來換取信噪比、降低接收門檻的調制技術和編碼技術。太空目標大多是運動的，因而在必要時，接收天線應對目標定向連續跟蹤。航天器的發射機輸出功率受到限制，地球站須使用大口徑天線和低雜訊放大器。深空通信中，地面使用高增益的、指向可控的拋物面天線，最常用的天線口徑為18米和27米。航天器上的通信設備必須重量輕、體積小、抗輻射、壽命長、能經受沖擊和振動、可靠性高。航天通信使用的頻段很寬，從超長波到毫米波乃至激光。衛星通信常用的頻段是1～15吉赫（GHz），並已開始使用更高的頻段。航天通信按照傳遞的信息內容分為話音通信，圖像通信，數據通信，遙測，指令信息傳輸等。http://ke..com/view/42940.htm

㈣ 月球背面的探測器，是如何給地球傳信號

月球背面是指月球的東經120°以北，在一片平原上，只有兩個著陸點，即阿波羅登月點和月背的馮·卡門撞擊坑。但事實上，在月球正面登陸會面臨比登陸地點更大的風險。在這樣一個不存在「登月基地」的地毀敬方上登陸，可以有效避開地球電磁波波的輻射危害。目前，在美國、俄羅斯等國家已經先後發射了「嫦娥四號」、「嫦娥六號」及中國探測器，均選擇月球背面作為著陸地點。

「嫦娥四號」探測器於2018年12月25日由長征三號乙運載火箭發射，搭載「嫦娥四號(Long-I)」探測器，飛行約2.5萬千米至地球與月球之間，完成近月制動和環繞月面、環月飛行、月面采樣等任務。自2013年12月12日發射以來，「嫦娥四號」已成功在軌交傳數據近400小時（2018年11月11日）。「嫦娥四號」在軌飛行期間經歷了敏源月球和地球的中繼通信和數據中繼兩次高潮。探測器通過中繼衛星將數據傳至地球，並由地面接收端將信息經嫦娥四號返回器發送至正在工作的著陸器上。「嫦娥四號」是我國首次月球探測任務，也是我國開展第二次地外天體采樣返回、著陸探測任務的核心型號，可以說「嫦娥四號」承載著中國人的希望與夢想。「嫦娥四號」上搭載了許多我國首次使用的新技術，如：自動駕駛技術、微波測距技術、測控通信新技術、紫外可見光橋余態成像儀、月面巡視器自主導航定位與避障控制、無人交會對接系統等等。

月球背面的地形、地貌和地質特徵與地球相似，所以它可以為地球提供許多有用的信息。中國嫦娥四號從月球軌道上的著陸器到地球，再到月球的測控與數據傳回，一路走來都受到了地球與空間科學家的高度關注和重視並取得了豐碩的成果。雖然月球背面的著陸器面臨著較大的風險和困難，但是我國的嫦娥五號、嫦娥六號和嫦娥七號等探測任務都已經取得了豐碩的成果，未來隨著嫦娥五號、六號任務的完成或者將於明年正式完成無人登陸月球以及更遠的深空探測，我們就能更加近距離地接觸到地球了。

㈤ 怎麼把信息發回去太空離地球這么遠，接收和發送信

我們將以旅行者號航天飛船為例解釋這一問題：旅行者號航天飛船無疑有著驚人的光輝履歷。它們被派去拍攝木星、土星和海王星等行星的照片，並繼續前進穿越太陽系的邊界。旅行者1號現在距地球約110億公里，仍然在發送信號——信號從航天飛船傳回地球約需要10個小時的時間！

旅行者號航天飛船使用功率為23瓦的電台發射信號（發射電磁波），相對來說，這是一個低功率的發射機。地球上的巨大的無線電基站的發射功率高達上萬瓦，但信號卻仍然很快就衰落了。

因此，接收信號的關鍵並不是電台的功率，而是另外三種因素的綜合：

1. 巨大的天線

2. 彼此正對的定向天線

3. 沒有大量人為干擾頻率

旅行者號航天飛船使用的天線是非常巨大的。您可能見過人們安裝在屋頂上的大型碟式衛星天線。它們的直徑一般為2到3米。旅行者號航天飛船的天線直徑為3.7米，向地面上直徑為34米的天線發射信號。旅行者號的天線和地面天線彼此正對。

另外，旅行者號衛星的發射頻率在8GHz波段，在此波段中干擾不多。因此，地面上的天線使用靈敏度極高的放大器後，便可分辨它接收到的微弱信號。當地面天線向航天飛船返回信號時，它採用極高的功率（上萬瓦）來保證航天飛船可以接收到該信號。

但盡管如此，隨著宇宙飛船與地球之間的距離增大，信號的傳輸速度在逐漸降低，傳輸時間也在增長。以探索冥王星的新視野號為例，其傳回的冥王星高清可謂是掀起了一陣天文風潮。但其實，新視野號在飛躍冥王星的同時還收集了大量的數據，這些數據現在已經開始傳回地球了，數據包括高解像度的照片、光譜數據和大氣數據等，這些寶貴的數據容量達數十GB，看起來好像不是那麼多，但傳送回地球的速度只有每秒1KB到4KB，這對宇宙飛船的探測與飛行造成了巨大的挑戰。