航天器如何发送信息到地球

㈠ 卫星是如何在太空中传输数据的

卫星数据传输的方式可分 4类：①利用通信卫星作为中继站实现地球上点与点之间的数据传输，称为卫星通信。这是用得最多的卫星数据传输方式。处于同步轨道上的通信卫星大约能覆盖地球表面的40%，使覆盖区内的任何地面、海上、空中的通信站都能同时相互通信。在赤道上空的同步轨道上等间隔地分布 3颗静止卫星可实现除两极部分地区外的全球通信。高纬度地区还采用大倾角、远地点达 4万公里的大椭圆轨道通信卫星。卫星通信系统由卫星部分和通信站组成。卫星部分还包括处于地面的卫星测控站，用于控制卫星相对地球静止不动，以简化通信站的天线跟踪系统。对通信卫星的姿态须进行较精确的控制，以保证天线波束始终对准覆盖区。实现信号转发（即由甲地通信站把信号发往卫星，再由卫星发向乙地通信站,实现甲乙两地的通信）的关键设备是转发器，多采用行波管功率放大器。卫星通信的主要发展趋势是采用频率复用技术、引入更高频段和发展卫星上的信息处理技术。通信卫星可以传输电话、电报、传真、数据和图像，广泛用于国际、国内或区域通信、军用通信、海事通信和电视广播以及航天器的跟踪和数据中继等方面。到80年代初期，卫星通信已承担三分之二的洲际通信业务和几乎全部的洲际电视传输。②将卫星感测到的数据信息传输到地面，包括卫星遥测和卫星遥感。卫星遥测是将卫星及其内部主要的工作状态、性能参数实时或延时地发射到地面的技术。各种科学卫星、技术试验卫星和应用卫星都向地面发射遥测数据，以便地面上及时了解卫星工作情况。卫星遥感是将装在卫星上的遥感装置和观测仪器所获取的信息传输到地面接收点的技术。气象卫星用遥感器探测地球大气的气象要素和天气数据；天文卫星用科学仪器观测宇宙天体和其他空间物体；资源卫星用遥感器获得地球资源的图像信息；侦察卫星利用光电遥感器或无线电接收机搜集地面、海洋或空中目标的情报。③地面测控站向卫星发送指令信息的数据传输，又称卫星遥控。一般卫星都需通过无线电多路信道向其传输控制信息，用以控制卫星的工作状态和参数变化，保证卫星按地面要求工作。④各类航天器经过数据中继卫星与地面之间的数据传输。处于地球静止轨道上的跟踪和数据中继卫星转发地球站对中、低轨道航天器的跟踪、遥控信息，同时又实时转发人造卫星、航天飞机、载人飞船和空间站等各类航天器发回地面的遥测、遥感和通信的数据。

㈡ 人造卫星的信号为什么可以传到地球上

人造地球卫星

环绕地球在空间轨道上运行（至少一圈）的无人航天器，简称人造卫星。人造卫星是发射数量最多、用途最广、发展最快的航天器。人造卫星发射数量约占航天器发射总数的90％以上。完整的卫星工程系统通常由人造卫星、运载器、航天器发射场、航天控制和数据采集网以及用户台（站、网）组成。人造卫星和用户台（站、网）组成卫星应用系统，如卫星通信系统、卫星导航系统和卫星空间探测系统等。 一、发展概况 1957年10月4日苏联发射了世界上第一颗人造地球卫星。在50年代末到60年代初期，各国发射的人造卫星主要用于探测地球空间环境和进行各种卫星技术试验。60年代中期,人造卫星开始进入应用阶段,各种应用卫星先后投入使用。从70年代起，各种新型专用卫星相继出现，性能不断提高。到1984年底，世界各国共发射了3022颗人造卫星。 美国于1958年2月1日首次发射人造地球卫星（“探险者”1号）,60～70年代法国、日本也发射了本国的卫星。中国于1970年4月24日发射了人造地球卫星“东方红”1号，到1984年9月共发射了16颗不同类型的人造地球卫星。 二、卫星种类 人造卫星按运行轨道区分为低轨道卫星、中高轨道卫星、地球同步卫星、地球静止卫星、太阳同步卫星、大椭圆轨道卫星和极轨道卫星（见人造地球卫星运行轨道）。人们更多的是按用途把人造卫星分为科学卫星、应用卫星和技术试验卫星。 1、科学卫星 用于科学探测和研究的卫星，主要包括空间物理探测卫星和天文卫星。科学卫星使用的仪器包括望远镜、光谱仪、盖革计数器、电离计、压力测量仪和磁强计等。借助这些仪器可研究高层大气、地球辐射带、地球磁层、宇宙线、太阳辐射和极光，观测太阳和其他天体。 2、技术试验卫星 进行新技术试验或为应用卫星进行试验的卫星。航天技术中的新原理、新技术、新方案、新仪器设备和新材料往往需要在轨道上进行试验，试验成功后才投入实用。这类卫星数量较少，但试验内容广泛，如重力梯度稳定试验，电火箭试验，生物对空间环境适应性的试验，载人飞船生命保障系统和返回系统的验证试验，交会对接试验,无线电新频段的传输试验,新遥感器的飞行试验和轨道上截击试验等。 3、应用卫星 直接为国民经济和军事服务的卫星。在所有人造地球卫星中其种类最多，发射数量也最多。应用卫星按用途可分为通信卫星、气象卫星、侦察卫星、导航卫星、测地卫星、地球资源卫星、截击卫星和多用途卫星等。按其是否专门用于军事目的又可分为军用卫星和民用卫星，有许多应用卫星都是军民兼用的。应用卫星主要有三大用途： ①无线电信号中继：这类卫星发展很快,有“国际通信卫星”、国内通信卫星、军用通信卫星、海事卫星、广播卫星、跟踪和数据中继卫星和搜索营救卫星。这些卫星上装有工作在各种频段的转发器和天线，它们转发来自地面、海上、空中和低轨道卫星的无线电信号，用于传输电话、电报和电视广播节目以及数据通信。这类卫星大部分运行在静止轨道上。还有一些采用大椭圆轨道，如苏联的“闪电”号通信卫星。 ②对地观测平台：这类卫星有气象卫星、地球资源卫星、侦察卫星，称为对地观测卫星。在这些卫星上装有对地观测的从紫外光到远红外光各种波长的遥感仪器或其他探测仪器，收集来自陆地、海洋、大气的各种频段的电磁波，从中提取有用的信息，分析、判断、识别被测物体的性质和所处的状态。这些卫星可以直接服务于气象、农林、地质、水利、测绘、海洋、环境污染和军事侦察等方面。这类卫星许多采用太阳同步轨道，也有使用静止轨道和其他轨道的。 ③导航定位基准：这类卫星有导航卫星、测地卫星等。在这些卫星上装有光信标灯、激光反射器和无线电信标机、应答机等。这种卫星的空间位置、到地面的距离和运行速度都可以预先确定，因而可用作定位、导航和大地测量的基准。地面固定的或移动的物体、空中飞机和海上舰艇，都可以利用这类卫星确定自己的坐标。这类卫星的轨道大多为极轨道。 人造地球卫星基本按照天体力学规律绕地球运动。但是实际运动情况要复杂得多，主要原因是受非球形地球引力场的影响，而低轨道卫星还要受大气阻力的影响；高轨道卫星，特别是静止轨道卫星还要受日、月引力和光压的影响（见航天器轨道摄动）。卫星运动的轨道决定于卫星的任务。轨道的形状和高低取决于运载器赋予卫星的速度大小和方向。 三、组成 人造卫星由包含各种仪器设备的若干系统组成，这些系统可分为专用系统和保障系统两类。专用系统是指与卫星所执行的任务直接有关的系统，大致可分为探测仪器、遥感仪器和转发器三类。科学卫星使用各种探测仪器（如红外天文望远镜、宇宙线探测器和磁强计等）探测空间环境和观测天体；通信卫星经过通信转发器和通信天线传递各种无线电信号；对地观测卫星使用各种遥感器（如可见光照相机、侧视雷达、多光谱相机等）获取地球的各种信息。保障系统主要有结构系统、热控制系统、电源系统、无线电测控系统、姿态控制系统和轨道控制系统。有些卫星还装有计算机系统，用以处理、协调和管理各分系统的工作。返回型卫星还有返回着陆系统，它由制动火箭、降落伞和信标机组成。 四、卫星应用 人造卫星观测天体不受大气层的阻挡，它可以接收来自天体的全部电磁波辐射，实现全波段天文观测。人造卫星的飞行速度高，一天绕地球飞行几圈到十几圈，能够迅速获取地球的大量信息，这是地面勘察和航空摄影无法比拟的。人造卫星在几百公里以上高度飞行，不受领土、领空、地理和气候条件限制，视野广阔。一张地球资源卫星照片拍摄的面积达几万平方公里，在静止轨道上卫星可以“看到”百分之四十的地球表面，这对通信非常有利，可实现全球范围的信息传递和交换。人造卫星能飞越地球任何地区，特别是人迹罕至的原始森林、沙漠、深山、海洋和南北两极，并对地下矿藏、海洋资源和地层断裂带等进行观测。因此人造卫星可用于天文观测、空间物理探测、全球通信、电视广播、军事侦察、气象观测、资源普查、环境监测、大地测量、搜索营救等方面。 （闵桂荣 何正华）

资料来源；中国运载火箭研究院
科学技术卫星

从地球到大同的广阔空间中，发生着各种各样的自然现象。这些现象都影响着地球上人类的活动。太阳跟人类的活动最为密切，它给地球以阳光和温暖，使生命赖以生存和发展；它也经常给地球以干扰，太阳黑子的爆发会扰乱地球的磁场，破坏电高层，使地球上的无线电通信减弱甚至中断。因此，人类研究太阳的特性和它的活动情况是十分重要的。同时，研究地球的磁场和重力场，研究地球的大气结构，对于了解地球的形成、设计导弹或空间飞行器的控制系统和进行天气预报等都有很大的用处。但是，对这些现象的研究，在人造卫星上天以前．人们只能在地球上进行。地球被一层厚厚的大气包裹着。这层大气挡住了人们的视野，使我们不能很好地研究太阳，观察宇宙。因此，人们早就盼望着有朝～日把研究仪器进入空间，"拨开"大气层直接观察宇宙。
科学卫星就是这样一种极好的研究工具。它携带各种研究仪器，作为空间科学研究的尖兵，深入到遥远的空间，去揭示那里的奥秘。
30多年来，世界各国先后发射了500多领科学卫星，如日本的"新星"和英国的"羚羊"科学卫星。这些科学卫星已经得到了许多十分宝贵的科学资料和新的发现。例如，发现了在离地面600～40000公里存在着两个辐射带；发现太阳不断喷出等离子体（叫做太阳风）'；发现高地面1000公里左右高度上有一个由氛、氦组成的地冕；还观测到除太阳以外的许多紫外线和X射线的辐射源。
1981年我国发射了"实践二号"科学实验卫星。卫星质量为250公斤，卫星主体为一个外接圆直径1.23米、高1.1米的八面棱柱体，在侧面有4块太阳电池板，共有5188块电池片，输出功率约140瓦。
"实践二号"卫星是一个空间物理探测兼新技术试验卫星。星上携带11种探测仪器，包括磁强计、半导体质子探测播、半导体电子探测器、闪烁计数器、红外辐射计、大气紫外辐射计、太阳X射线探测器和热电离气压计等。该星用于探测地球附近空间的带电粒子，预报太阳质子事件，为改进我国无线电通信、导航、测量高空大气密度及卫星轨道预报服务。
气象卫星

气象和人类的生存密切相关。一场暴雨或一次台风没有及时预报，就会摧毁一年的收成，甚至危及人们的生命。航行的船舰和飞机，没有气象预报的保证，后果更是不堪设想。
我国劳动人民从生产斗争的实践中，很早就学会了从观天察地中来推测未来天气变化的本领。以后，气球和无线电探测仪器的出现，特别是现代的气象火箭把气象仪器送到了几百公里的高空，使气象观测前进了一大步。但是，无论用气球、无线电设备，还是用气象火箭进行气象观测，都有局限性。例如，气球只能探测低空的气象状况；气象火箭只能得到一个地区短时间的气象资料。此外，用气球或气象火箭进行气象观测还受到地理条件的限制，许多人迹未到的地方的气象很难进行探测。
气象卫星的出现就弥补了上面所说的这些气象观测方法的不足。近地气象卫星离地面的高度一般在800公里左右。气象卫星上装有电视摄像机。它能够拍摄全球的云图。以前，我们只能从下往上拍摄云图，由于上层云被下层云遮住，所以往往拍摄不到上层云。有了气象卫星，就可以从上往下拍摄云图。
气象卫星上还装有扫描辐射计。扫描辐射计的探头，能敏感地探到一定波段的电磁辐射。当它对云层和大气扫描时，就能记下云层和大气在各个波段可见光、红外、微波的辐射强度，转变成电信号以后，通过无线电波发送给地面。地面站接收以后，经过计算机处理，就可以得到云的形状、云顶高度，大气温度和湿度，海面温度和冰雹覆盖面积等。
把气象卫星获得的气象资料跟其他探测方法获得的气象资料一起进行综合分析后，就可以准确地预报天气。
自1960年美发射"泰罗斯1号"第一颗气象卫星以来，世界上发射了许多类型的气象卫星，至今，美国和苏联已经发射了100多颗气象卫星。
70'年代中期，根据世界气象组织和国际科学协会制定的"全球大气研究计划"，由美国、欧洲、日本和苏联发射各种气象卫星，组成全球气象卫星观测网。观测网由五颗地球同步轨道气象卫星和两颗离地面800～900公里高度的极轨道气象卫星组成。5颗地球同步轨道气象卫星的位置为 0。、东经140°和70°、西经75°和135°，分别由欧洲空间局、日本和美国发射。
1977年发射的位于东经140"赤道上空的日本静止气象卫星能观测从东经8°到西经 160°，南、北纬各 5°的广大地区，包括太平洋、印度洋东部、东亚大陆和大洋洲。我国也在日本静止气象卫星的观测范围内。我国已经研制成接收装置，接收日本静止气象卫星的云图，用于我国的天气预报。
日本发射第一颗静止气象卫星以后，又相继发射了3颗静止气象卫星，其中1984和1989年发射的两颗卫星目前正在工作中。两颗卫星的质量分别为304公斤和325公斤。
我国于1988年9月首次发射太阳同步轨道试验气象卫星"风云一号"。"风云一号"卫星轨道高度900公里，轨道倾角99°，卫星质量为 750公斤，星体呈盒子形，高回1.76米。星体两侧各有一块太阳电池翼，翼展宽8.6米。太阳电池翼上共贴有 2 X 2平方厘米的硅太阳电池 14256片。卫星上装有可见光和红外辐射计，工作夜 5个波段，其中1个波段为红外，其余4个波段均在可见光范围内。可以日夜观测云层、陆地和海面温度等。辐射计获得的图像地面中心分辨率为1.l公里，边缘分辨率4公里。之后，又成功发射了风云二号气象卫星。
对地观测卫星
对地观测卫星包括地球资源卫星、军事侦察卫星、海洋卫星和测地卫星等。

（1）地球资源卫星
由于工业生产飞速发展和人口不断增加，人类对于各种自然资源的需要量越来越大。然而，由于受到自然条件的限制，极其丰富的自然资源到现在还沉睡在人迹未到的深山密林、茫茫沙漠和浩瀚大洋之中。这就迫切要求我们采用有效的方法去勘测那些资源。用人造卫星去勘测地球资源就是一种有效的方法。我们把这种卫星叫做地球资源卫星。
地球资源卫星离地面的高度一般在700公里左右，这样的高度比飞机的飞行高度大上百倍。用地球资源卫星普查我国全境的资源，只需要拍摄300～500张照片，而用飞机普查我国全境的资源就需要拍摄50～100万张照片。
地球资源卫星可以勘测地球上所有地区伪资源，而不受地形等自然条件的限制。同时，地球资源卫星还可以在不同的季节对同一地区进行反复勘测，这十分适合于对一些随季节变化的农作物等进行观测。
1972年7月美国发射了第一颗实验型的"地球资源卫星I"，后改称"陆地I"。这颗卫星是在"雨云"气象卫星的基础上改成的。它的外形和"雨云"完全一样。这颗卫星进入轨道工作后，获得了许多很重要的资料；它发现了世界上许多重要的矿藏资讯，如确认巴基斯坦某地有两个班岩铜矿；纠正了一些地理参数，如我国西藏改则县的塔克错湖原标95.8平方公里，实际应该是495.5平方公里；发现了日本大饭湾海面和美国纽约州的一条河流的严重污染状况；还拍摄了我国首都的照片。在它拍摄的北京地区的照片上，可以清晰地看出故宫、北京大学、东郊机场、密云水库和长城等建筑物。
法国政府于1978年决定研制"斯波特（SPOT）"地球资源卫星，用以调查自然资源、如矿藏资源、植物资源和作物产量等。"斯波特1号"从1986年起已开始服务。
"斯波特"卫星发射时质量为1850公斤，长2米，宽2米，高4.5米，两块太阳电池板展开后宽三5.6米，输出电功率1800瓦。
"斯波特"卫星上装有两台高分辨率摄像机。摄像机焦距长l米，孔径f／3.5。它们工作在可见光和近红外波段，分为四个光谱带：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。前三个波段的地面分辨率为20米，最后一个波段的地面分辨率为10米。"斯波特"卫星运行在太阳同步轨道上，轨道高832公里，倾角98.7°。两台摄像机同时工作，26天内可以覆盖全球。
我国于1977年开始发射返回式对地观测卫星。卫星质量约1800公斤，轨道倾角59．5°，近地点180公里，远地点490公里。卫星由仪器舱和返回船两部分组成。仪器舱内安装一台可见光地物相机和一台星空相机。他物相机在轨道上对国内预定地区进行摄影。星空相机对星空摄影，用于分析卫星对地摄影时的姿态误差。返回舱内装有返回用的制动火箭、自收系统和胶片盒等。近日舱的形状为球头一圆锥台一球底形。

（2）军事侦察卫星
要赢得一场现代战争的胜利，首先摧毁敌方的战略目标，在军事行动中是十分重要的。战略目标包括两种：一种是直接军事目标，如导弹核武器基地、海空军基地、弹药仓库和主要指挥控制中心等；另一种是和军事有关的经济实力目标，如重要军事工厂、发电厂和交通枢纽等。
要摧毁敌方的战略目标，首先要知道这些目标的情况。在现代科学技术发展的今天，*深入敌方腹地进行侦察是十分困难的。人造卫星出现以后，苏美两国就把军事侦察卫星放在优先发展的地位。据不完全统计，30多年来。苏联已经发射了近千颗军事侦察卫星。现在，军事侦察卫星已经成为战略武器不可缺少的伙伴。
根据不同的侦察手段和侦察任务，侦察卫星可以分为照相侦察、电子侦察和预警等不同种类。
照相侦察卫星。这种卫星装有可见光照相机、多光谱照相机、多光谱扫描仪和电视摄像机等各种不同遥感器。按照卫星所拍到的照片的处理方法不同，照相侦察卫星有返回型和传输型两种。返回型卫星拍摄的胶卷由暗道送入卫星的回收舱，随回收舱一起返回地面。如"发现者"照相侦察卫星就是用这种方法。这种方法一般用于可见光照相侦察手段。返回型照相侦察卫星必须解决卫星从轨道上返回地面的技术。传输型照相侦察卫星把拍到的照片直接用无线电发回地面。因此，这种侦察卫星传递情报迅速，可以把一些活动的军事目标，如兵力调动、导弹核潜艇航向等资料立即报告地面。这种方法通常用电视摄像机、多光谱照相机和多光谱扫描仪等作侦察手段。
为了尽可能使卫星上的相机"看清"地面目标，照相侦察卫星的运行轨道不高，一般离地面为200公里左右。
早期装有可见光相机的侦察卫星，尺寸小、质量小、携带的胶卷少，在轨道上飞行的时间不长，一般飞行几天以后，就返回地面。随着航天技术的不断发展，照相侦察手段的改进，照相侦察卫星的"寿命"越来越长。如美国的"大鸟"卫星，寿命已接近一年，KH－11卫星的寿命已经超过三年。
照相侦察卫星为苏，美两国提供了许多极其重要的军事情报。
电子侦察卫星。电子侦察卫星是一种利用卫星上的无线电接收设备去接收敌方预警雷达和军用电台所发出的无线电波的侦察卫星。分析这些无线电信号，可以知道预警雷达所用的脉冲频率。脉冲宽度等重要参数和军用电台的通信情报。此外，还可以确定预警雷达和军用电台的位置。
电子侦察卫星的运行轨道比照相侦察卫星的轨道要高一些通常离地面500公里左右。
电子侦察卫星的"寿命"很长，只要卫星上的无线电接收机和天线不出故障，并有充足的电源，卫星就能日夜不停地工作，一般可工作5年左右。
预警卫星。随着战略核武器的发展，出现了一种预警卫星。这种卫星是设在地球同步轨道上的一个忠于职守的哨兵。装在预警卫星上的无线电雷达和红外探测器日夜监视着敌方洲际弹道导弹和核潜艇，一旦敌方导弹起飞，预警卫星在一分半钟之内就能发现，并且通知地面指挥中心，以便采取相应的应战措施。

（3）测地卫星
人类虽然祖祖辈辈生活在地球上，但是，由于受到各种自然条件的限制，未能全部认识地球的真正面貌。面弄清楚地球的真正面貌，对于发展经济、科学和军事来说，都是非常重要的。测地卫星就是为了弄清楚地球的真正面貌而发展起来的一种卫星。
它可以精确地测量出地理坐标。由于过去测量手段的限制，或者出于某些保密上的原因，目前各国出版的世界地图中有不少地理坐标并不确切，应该通过测地卫星来更正。
测地卫星能够测量出地球的重力场的精确分布。在导弹的命中精度和人造卫星的轨道计算中，经常需要用到地球重力场的精确数据。
测地卫星还可以测量出地壳的漂移情况。地壳的漂移往往和地震相联系，因此，测出地壳的漂移情况，可以为地震预报提供依据。
1975年以前，有的国家发射的测地卫星，它的地理坐标的定位误差小于10米。1976年发射的测地卫星，利用了先进的激光测距技术，甚至可以测量出每年只漂移5厘米这样小的地壳运动的情况。
通信卫星

通信卫星是用来进行远距离无线电通信的卫星。
在通信卫星出现之前，地球上远距离的两地之间要进行通信有两种方法；一种是利用电缆，另一种是用地面无线电设备。用电缆进行通信，保密性好，传输也比较稳定，但是敷设和维护电缆的成本昂贵。用无线电进行通信，按照无线电波波长的不同，可以分为三种。最早使有的是长波波段（波长从10000米到1000米）。这种波主要是沿地面传播，由于大地对电波的吸收作用，使电波强度随传播距离的增加而迅速衰减。为了弥补这种衰减损失，发射机的发射功率必须高达几千瓦，还要把天线架设在几百米高的塔上，所以长波通信工程巨大。此外，长波传输的信息容量很小，还会产生严重失真，因此，现在已经很少采用无线电长波进行通信。后来人们利用无线电短波（波长从100米到10米）进行通信，这种电波是依*地球上空的电离层的反射进行传播的。可是，电离层随昼夜、季节和地理位置而变化；另外，电离层还受到太阳活动的影响，因此，短波通信很不稳定。最近几十年来，人们开始广泛采用无线电微波进行通信。无线电微波（波长从1米到1毫米）能传输的信息容量很大，又比较稳定。但是，这种电波像光线一样只能在视距（"看得见"）范围里直线传播，地球上两地相隔很远，不在视距范围里，就无法利用无线电微波进行直接通信。为了克服这种弱点，人们想出了像接力赛跑那样的中继方法，每隔50公里左右设立一个中继站，中继站接收到前一站发来的无线电信号后，进行放大，然后再发向下一站，这样，可以把信息传到很远很远的地方。但是，设置许多中继站，也要耗费巨大的资金，特别是要在崇山峻岭和浩瀚的大洋上建立中继站，就更加困难了。
50年代末，人造地球卫星上天以后，人们很快就想到，在远距离通信中可以利用人造卫星。美国于1960年8月发射了第一颗这样的卫星。这颗卫星直径是30米，取名"回声1号"。实际上它是一颗镀铝塑料薄膜制成的气球。由于从这颗卫星反射回地面的无线电波仍然很微弱，要接收这样微弱的无线电波，要求地面接收站设有高灵敏度的接收机，或者要求地面发射站设有大功率的发射机。所以用卫星来反射无线电波进行远距离通信仍然有很大困难。为了加强从卫星上反射回地面的无线电波，人们就把卫星做成像地面上的微波中继站一样，卫星接收到地面发来的无线电波以后，进行放大，然后再发向地面。目前工作的通信卫星都采用这种方法。
最初，人们只能发射离地面几千公里高的通信卫星。这种通信卫星保持在地雷通信站上空的时间很短，一昼夜里面可通信时间总共只有几十分钟。后来，人们发射了一种大椭圆轨道的通信卫星，把卫星从远地点拉到离地面30000多公里的高空。这种卫星保持在地面通信站上空的时间一昼夜可以达到十几小时，但是还不能达到全天通信。1963年2月，美国首先发射了一个地球同步轨道的通信卫星。地球同步轨道卫星能"固定"在地球赤道上空的某一点，当这种卫星在地面通信站上空的时候，就能达到24小时的连续通信。从理论上说，如果沿地球赤道上空均匀布置三颗地球同步轨道的通信卫星，那么，除两极地区以外，几乎可以达到全球连续通信。
由于地球同步轨道通信卫星具有这样优越的通信条件，因此，它是近40多年来发展最迅速的一种人造地球卫星，并且变成了商用通信工具。1964年8月，正式成立了由8个国家参加的"国际通信卫星财团"。从1965年4月到现在，由这个财团提供经费，由美国研制发射了9种型号的国际通信卫星。使用国际通信卫星的国家已经有100多个。
随着通信业务的增加和空间技术的发展，各国研制了许多不同用途的通信卫星。例如，适用于某一国家或某一地区的国内通信卫星；专门为军事服务的国防通信卫星；提供船舰使用的海事通信卫星；提供卫星测轨和数据传输的跟踪和数据中继卫星；为家庭提供直接电视广播服务的广播卫星等等。
美国从 1976年开始研制跟踪和数据中继卫星（TDRS）。在地球静止轨道上适当部署三颗跟踪和数据中继卫星，则相当于把三个地面测控通信站搬到了空间，它能对轨道高度在200～12000公里范围内的所有用户卫星、载入飞船和空间站实现连续跟踪和数据通信。
跟踪和数据中继卫星质量为2270公斤，六面体，两块太阳电池板展开后宽17.4米。可提供1850瓦电功率。星上装有KU波段和S波段合用的两个抛物面天线，直径达4.9米。另外，星上还装有一个工作在S波段的相控阵天线，可以同时为20个用户卫星服务。
电视广播卫星的无线电发射功率比通信卫星要大得多。通信卫星的无线电发射功率通常只有几瓦到几十瓦，而电视广播卫星的无线电发射功率可以达到几百瓦。由于电视广播卫星具有这样大的无线电发射功率，因此地面接收站不需要像通信卫星那样要有几十米直径的抛物面接收天线，而只需要半米或几米直径的抛物面接收天线。电视广播卫星上天，有电视机的家庭都能直接接收从电视广播卫星上发来的电视节目。电视广播卫星非常适合于像我们这样幅员辽阔、人口众多均国家。例如，只要发射两颗广播卫星，不需要像现在这样庞大的微波干线和许多中继站，就能把中央电视台的节目送到广大的农村和山区。这将大大丰富我们的科学文化生活。
我国于1984年发射试验通信卫星，之后又成功发射了多颗地球同步实用通信卫星。
我国试验通信卫星发射时质量为900公斤，进入静止轨道质量为420公斤。从远地点发动机喷口至天线顶端的最大高度为3.l米，星体直径2.1米。
我国试验通信卫星的通信频段，选用国际电联规定的频段，上行6225～6425兆赫兹，下行4000～4200兆赫兹。星上有两套转发锅，可 24小时全天候通信。通信转发器由 11个部件组成。它构成完整的接收、放大、变频和发射系统。接收机采用了低噪声的隧道二极管放大器，为了提高放大增益，采用中频放大。为了满足舰船实时通信的需要，在转发器内除设置转播电视的宽带信道之外，还设置窄带信道，使转发增益提高6个分贝，末级功率放大器采用行波管放大器
太空千里眼－预警卫星

可能有人对预警卫星这个名字比较陌生。说得通俗一点，它就象一个哨兵，站在空中，随时注视着地面的某个地区，一旦有什么风吹草动则及时报告情况。预警卫星一般发射到地球静止轨道上，在卫星上装有高精度的探测器。这个探测器在空中定向，始终指向敌对方的地区。一旦敌方发射导弹，在不到几分种的时间内，卫星就可以探测出来，同时通过对飞行弹道进行计算，可以确定它的落点和攻击目标，并马上把信息传到本部指挥中心，提醒作好反击准备。一般的洲际导弹要飞行几十分种的时间，就是一般中程导弹也要飞行几分种到十几分种的时间。预警卫星的报警就为自己一方赢得了宝贵的时间。有的卫星上还装有核辐射探测器如X射线探测器、 射线探测器等来监视大气层内外的核爆炸。预警卫星是名副其实的千里眼，甚至可以称为万里眼。有代表性的预警

㈢ 宇航员与地面交流是利用什么传递信息的

航天器和地面之间是通过无线电波通信，也就是说宇航员和地面交流的载体是无线电波。
如果您对无线电还不是很了解的话 请看http://ke..com/view/19599.htm?fr=ala0_1_1
航天器、天体与地球站相互之间的无线电联系。又称空间通信。地球站包括地面、空中和海上的无线电通信站。航天通信距离远、信号弱，要保证有效通信，地球站须有灵敏度极高的接收设备、大功率的发送设备以及较大有效口径的天线，还要应用先进的调制技术和编码技术，如采用以加大带宽来换取信噪比、降低接收门槛的调制技术和编码技术。太空目标大多是运动的，因而在必要时，接收天线应对目标定向连续跟踪。航天器的发射机输出功率受到限制，地球站须使用大口径天线和低噪声放大器。深空通信中，地面使用高增益的、指向可控的抛物面天线，最常用的天线口径为18米和27米。航天器上的通信设备必须重量轻、体积小、抗辐射、寿命长、能经受冲击和振动、可靠性高。航天通信使用的频段很宽，从超长波到毫米波乃至激光。卫星通信常用的频段是1～15吉赫（GHz），并已开始使用更高的频段。航天通信按照传递的信息内容分为话音通信，图像通信，数据通信，遥测，指令信息传输等。http://ke..com/view/42940.htm

㈣ 月球背面的探测器，是如何给地球传信号

月球背面是指月球的东经120°以北，在一片平原上，只有两个着陆点，即阿波罗登月点和月背的冯·卡门撞击坑。但事实上，在月球正面登陆会面临比登陆地点更大的风险。在这样一个不存在“登月基地”的地毁敬方上登陆，可以有效避开地球电磁波波的辐射危害。目前，在美国、俄罗斯等国家已经先后发射了“嫦娥四号”、“嫦娥六号”及中国探测器，均选择月球背面作为着陆地点。

“嫦娥四号”探测器于2018年12月25日由长征三号乙运载火箭发射，搭载“嫦娥四号(Long-I)”探测器，飞行约2.5万千米至地球与月球之间，完成近月制动和环绕月面、环月飞行、月面采样等任务。自2013年12月12日发射以来，“嫦娥四号”已成功在轨交传数据近400小时（2018年11月11日）。“嫦娥四号”在轨飞行期间经历了敏源月球和地球的中继通信和数据中继两次高潮。探测器通过中继卫星将数据传至地球，并由地面接收端将信息经嫦娥四号返回器发送至正在工作的着陆器上。“嫦娥四号”是我国首次月球探测任务，也是我国开展第二次地外天体采样返回、着陆探测任务的核心型号，可以说“嫦娥四号”承载着中国人的希望与梦想。“嫦娥四号”上搭载了许多我国首次使用的新技术，如：自动驾驶技术、微波测距技术、测控通信新技术、紫外可见光桥余态成像仪、月面巡视器自主导航定位与避障控制、无人交会对接系统等等。

月球背面的地形、地貌和地质特征与地球相似，所以它可以为地球提供许多有用的信息。中国嫦娥四号从月球轨道上的着陆器到地球，再到月球的测控与数据传回，一路走来都受到了地球与空间科学家的高度关注和重视并取得了丰硕的成果。虽然月球背面的着陆器面临着较大的风险和困难，但是我国的嫦娥五号、嫦娥六号和嫦娥七号等探测任务都已经取得了丰硕的成果，未来随着嫦娥五号、六号任务的完成或者将于明年正式完成无人登陆月球以及更远的深空探测，我们就能更加近距离地接触到地球了。

㈤ 怎么把信息发回去太空离地球这么远，接收和发送信

我们将以旅行者号航天飞船为例解释这一问题：旅行者号航天飞船无疑有着惊人的光辉履历。它们被派去拍摄木星、土星和海王星等行星的照片，并继续前进穿越太阳系的边界。旅行者1号现在距地球约110亿公里，仍然在发送信号——信号从航天飞船传回地球约需要10个小时的时间！

旅行者号航天飞船使用功率为23瓦的电台发射信号（发射电磁波），相对来说，这是一个低功率的发射机。地球上的巨大的无线电基站的发射功率高达上万瓦，但信号却仍然很快就衰落了。

因此，接收信号的关键并不是电台的功率，而是另外三种因素的综合：

1. 巨大的天线

2. 彼此正对的定向天线

3. 没有大量人为干扰频率

旅行者号航天飞船使用的天线是非常巨大的。您可能见过人们安装在屋顶上的大型碟式卫星天线。它们的直径一般为2到3米。旅行者号航天飞船的天线直径为3.7米，向地面上直径为34米的天线发射信号。旅行者号的天线和地面天线彼此正对。

另外，旅行者号卫星的发射频率在8GHz波段，在此波段中干扰不多。因此，地面上的天线使用灵敏度极高的放大器后，便可分辨它接收到的微弱信号。当地面天线向航天飞船返回信号时，它采用极高的功率（上万瓦）来保证航天飞船可以接收到该信号。

但尽管如此，随着宇宙飞船与地球之间的距离增大，信号的传输速度在逐渐降低，传输时间也在增长。以探索冥王星的新视野号为例，其传回的冥王星高清可谓是掀起了一阵天文风潮。但其实，新视野号在飞跃冥王星的同时还收集了大量的数据，这些数据现在已经开始传回地球了，数据包括高解像度的照片、光谱数据和大气数据等，这些宝贵的数据容量达数十GB，看起来好像不是那么多，但传送回地球的速度只有每秒1KB到4KB，这对宇宙飞船的探测与飞行造成了巨大的挑战。