5、克拉克的同步卫星设想

1945 年 5 月 25 日，英国著名科普作家阿瑟·克拉克向英国星际航行学

会递交了一份报告，描述在地球上空的一条特殊轨道上等距部署 3 颗卫星可以组成全球通信网，并可利用卫星同时向几个地区转播节目。这个关于地球

同步轨道通信卫星的预言，在 20 年后由于航天技术的高度发展而实现了。

克拉克当时发现离地球 35860 公里的高空有一个可使人造物体保持静止不动的地方，也就是说找到了一条可使卫星相对于地球保持静止不动的特殊轨道，后来科学家把这条轨道称做“静止轨道”或“克拉克轨道”。严格地说，要使配置在这条轨道上的卫星保持相对静止状态，它绕地球自西向东旋转一周的时间必须与地球自西向东自转一圈的时间相同，即正好等于 23 小时

56 分零 4 秒，而且其轨道与地球赤道平面的夹角必须等于零度。凡是满足这两个条件的卫星在地面观察者看来，好似是挂在天空中静止不动一样，因此人们把这种卫星叫做“静止卫星”。克拉克关于利用静止卫星通信的新颖设想引起了英国星际航行学会的高度重视，并对它进行广泛宣传。尽管人们有不少怀疑，甚至责难，说这只不过是一种大胆的“幻想”，但它的科学根据充分，只不过是因为当时的技术还不到罢了。航天科学家为把通信中继站建到太空静止轨道而付出了整整 20 年的代价。

从 1958 年开始，美国研制各种轨道高度的有源和无源实验通信卫星，为

克拉克的静止轨道通信卫星设想开辟了道路。 1958 年 12 月 18 日，美国首先发射一颗斯科尔号卫星，这颗卫星携带了美国总统讲话的录音带，试验了卫星向地面发送语音的可行性。1961 年 7 月 10 日发射“电星 1”号通信卫星， 成功地进行了横跨大西洋的美国与法国、英国的首次电视中继转播、照片传真和电话通信实验。

但是，这一时期发射的通信卫星都是近地轨道卫星，用它通信无论通信时间还是地理范围都受到很大限制。它们的轨道周期短，只有 90 多分钟到

100 多分钟，经过某地上空的时间最多只有十几分钟，两地要用同一卫星通信的机会很少。由于高度低，覆盖范围很小，据估算大约要有八九十颗星， 甚至上百颗星才能连续地覆盖地球。

1963 年 2 月 14 日，美国宇航局发射第一颗试验同步通信卫星“辛康 1”

号，但由于在远地点发动机点火 20 秒后，卫星上无线电设备失灵，地面失去联系，通信未获成功。接着，7 月 26 日又发射了“辛康 2”号通信卫星。这颗卫星成功地进入地球同步轨道，但它的轨道平面与地球赤道平面之间的夹角并不是零度，而是 28 度，它在地面上划出了一条呈“8”字形的轨道，所

以它最终没有成为静止通信卫星。尽管如此，它在同年 9 月 13 日与一颗“中继 1”号近地轨道卫星相结合使用，为南美巴西的里约热内卢、非洲尼日利亚的拉各斯和美国新泽西州等三大洲的人们提供了短暂的通信服务。在相隔一年之后，1964 年 8 月 19 日，“辛康 3”号通信卫星发射上天，并成功地进入倾角为零度的地球静止轨道，定点在东经 180 度的赤道上空，为欧洲和北美转播了在日本东京举行奥运会开幕式的盛况。克拉克关于建立地球静止轨道卫星的理想终成现实，全世界开始领略到地球静止轨道卫星的恩惠和作用。

1968 年，国际通信卫星组织按照克拉克提出的基本原理着手建立真正的全球通信网。这时，克拉克在英国星际航行学会会议上又作了一个生动诱人的报告。报告中说，1945 年他曾认为通信卫星将是一种可在轨道上组装的大型载人空间站，但由于在电子设备微型化方面出现了惊人的进展，结果第一批通信卫星原来只是一种像啤酒桶大小的自动装置。然而，他仍然认为，最终的通信卫星将很可能是一种可载人的大型空间平台或轨道天线场，不仅可以对它进行定期检修，而且还可以随时补充必要的燃料，长期工作。从那时

到现在又过了 24 年，国际通信卫星组织利用静止轨道卫星的全球通信网早已建成，许多国家也已建立国内卫星通信系统。现在在静止轨道上的通信卫星已相当拥挤，发展多用途的大型轨道平台是解决静止轨道窄小和太空电波干扰问题的重要途径，因而克拉克的新设想具有重大意义，并会在航天技术的进步与发展中得到实现和证明。