卫星通信之父克拉克的出色预见

一、卫星通信之父克拉克的出色预见

美国人利用月球作为天然的无源反射中继站，成功地进行了地球—月球—地球之间的无线电话传输实验。但是，最早提出设想利用人造卫星作为微波中继站建立地面远距离通信线路的却不是美国人，而是英国人阿瑟·克拉克。即使在当代，每当人们说到卫星通信时，都不能不提及阿瑟·克拉克。正是由于他60多年前提出的天才设想，伟大预言，人类才进入了今天这样一个卫星通信的时代。

1945年，二次大战刚结束，经历了战争创伤的英国正处于百废待兴之际，就在此时，英国《无线电世界》杂志第10期上发表了一篇具有历史意义的卫星通信科学设想论文，题为“地球外的中继”，副标题是“卫星能给出全球范围的无线电覆盖吗？”论文作者署名阿瑟·克拉克。此文详细论证了卫星通信的可行性（图4-1）。

在这篇论文中，克拉克首先从当时的通信情况出发，分析了实现全球范围的全天候通信和电视广播的必要性。继而克拉克对传播的途径和方式进行考察，认为无论采用短波方式还是有线方式，通信都将受到一定条件的限制，且费用十分昂贵。克拉克根据当时科技发展的状况，尤其是太空技术和无线电技术的进展，提出了实现卫星通信的可行性。克拉克称“如果在地球赤道平面离地面35860千米的高空，以120℃的间隔放置三颗卫星，就可以让卫星覆盖全球绝大部分的表面积，这样就可以建立全球性的卫星通信网”。

图4-1　“地球外的中继”一文中的一页

克拉克在对卫星通信的可行性进行论证之后，又详细研究了卫星通信中所涉及的具体技术问题，比如卫星通信的频段、卫星的覆盖、卫星天线、卫星功率以及卫星能源和星蚀问题。最后克拉克得出有关卫星通信技术的四点结论：对所有可能的业务类型来说，卫星是唯一能达到全球覆盖的方式；它能不受限制地使用至少100GHz宽的频带，在使用多波束情况下卫星信道数几乎不受限制；所需功率极小，因为“照度”效率几乎是百分之百，并且功率的成本非常低；虽然卫星的初始投资较大，但也只是整个世界网络费用的一小部分，并且运转费用极低。因此，卫星通信的前景十分喜人。

后来发展起来的现代卫星通信充分证实了克拉克这一出色的预见。

在20世纪40年代中期，地球上空还没有一颗真正的人造卫星，这篇论文的作者居然能提出这样精辟的、超前的科学论证。阿瑟·克拉克是何许人也？他是大学教授？不是！他是英国皇家科学院院士？更不是！那他至少是一个大学生，或是一个通信工程师？都不是！在当时，克拉克还没有进过大学的门，只是英国皇家空军雷达部队的一名普通军官。克拉克主要靠他对科学的酷爱和知识的丰资积累。在通信方面，当时他只能说是个自学成才的“土专家”。

克拉克1917年生于英国。童年时代，他就对科学很感兴趣。稍大一点时，他便开始自己动手制作望远镜，然后对月球仔细观察，并画出了月球的表面图。在校期间，由于勤奋好学，善于思考，克拉克的学习成绩总是名列前茅。

克拉克的设想为卫星通信奠定了理论基础，是世界通信史上的一个伟大创举，后来人们把他誉为“卫星通信之父”。曾经发明了无线电报的意大利发明家马可尼的妻子向克拉克颁发了荣誉很高的马可尼奖，以表彰他在发展卫星通信技术中的特殊贡献。

“地球外的中继”已经发表了60多年，在这60年当中，卫星通信不但早就得以实现，而且发展极为迅速，正在为整个人类社会造福。