空间通信的发展历史概述

空间通信的发展历史概述

目录

（一）空间通信的定义 (2)

（二）空间通信的基础 (2)

（1）现代通信的诞生 (2)

（2）无线电通信技术的发展 (3)

（3）光通信技术的探索发展 (4)

（4）光纤通信技术的高速发展应用 (5)

（三）空间通信的发展和应用 (5)

（1）第一阶段：探索与验证 (5)

（2）第二阶段：应用与发展 (6)

（3）第三阶段：发展与探索、革新 (6)

A 、空间激光通信的探索 (6)

B、空间量子通信的探索 (9)

（一）空间通信的定义

空间通信是一种以航天器（或天体）为对象的无线电通信。航天器亦称空间飞行器或宇宙飞行器，它是在地球大气层以外的空间，按天体力学的规律运行的飞行器。空间通信的基本形式有地球站和卫星之间的通信，航天器相互之间的通信，通过航天器转发或反射电磁波进行的地球站之间的通信。航天器有人造地球卫星、空间探测器、载人飞船、航天站和航天飞机。地球站是指设在地球表面（包括陆地、水上和大气层中）的通信站。

（一）空间通信的基础

（1）现代通信的诞生

1880年美国科学家贝尔发明了用光波作为载波传送语音的电话，但是没有理想的光源和低损耗的传输介质，导致这项发明始终无法商用。

1893年至1897年间，意大利工程师马可尼和俄国军官波波夫几乎同时在麦克斯韦与赫兹的电磁理论基础上，实现通过电磁波传递信息，制造人类通信史上第一部无线电电台，正式揭开现代通信发展的序幕。此时的中国正处于清末政府腐朽、百姓民不聊生、战争四起的时代，无线电电台通信技术虽然很快传入中国，但是最先且很长一段时间内都被投入到了战争中。

（2）无线电通信技术的发展

●语音的传送：

1906年美国物理学家费森登历时四年制作了一套广播装置，做成特殊的

高频交流发射机，并设计出了一种系统，用来调制电波的振幅，使它能

携带各种声音信号。人类历史上第一次无线电广播在美国新西兰海岸向

报务员们播报了《圣经》故事和《舒缓去》唱片，虽然前后不过几分钟，

但却预示着人类传播信息的一次革命。

●无线电技术全面推广应用：

1919年：第一个定时广播电台在英国建成。

1919年：北京设置了远程收报处，利用真空管式无线电收信机抄收欧

洲广播。

1920年：美国匹茨堡建成了第一座商业电台（KDKA），第一天播音时

把当天总统竞选结果立即告知人们，获得巨大成功。

1926年：中国无线电专家刘瀚在哈尔滨开办第一个由中国人自己创办

的广播电台。

1926年：美国组成世界上第一个全国广播网，在此期间，加拿大、澳

大利亚、丹麦、前苏联、法、英、德、意、日以及墨西哥也都相继建立

了无线电台。经过20年的努力、截止1930年：基本形成全球性的无线

电广播系统。

●无线电技术探索革新：

从1906年至1960年，随着人类对信息传递方式、信息传递量、信息传

递安全等众多因素的不同需求且电子领域也完成了从电子管到晶体管

到集成电路的发展，全世界科学家的共同努力，通过改变无线电波的波

长和频率，实现不同波长和频率的无线电波满足不同使用场景的通信需

求。超长波、中波、短波、微波、波与波的接力等无线电波通信基本构

成了人类通信的基础。在这个漫长的时期，中国始终处于内战和抵抗侵

略的战争中，导致无线电的应用停留在军用。直到新中国成立后，中国

的无线电技术应用才真正融入到国家经济建设、外交、教育等全领域。

●无线电技术飞跃：

1957年苏联成功发射人类第一颗人造卫星并且实现地面与卫星之间的互联通信，使无线电通信从天地通信发展到了空地通信，这是人类现代

空间通信的开端，也是无线电通信借助卫星的中继作用进入大容量传

输、宽覆盖区域、宽频带、灵活稳定等的新阶段。

●无线电空间通信技术应用发展：

自1960年开始至1972年结束，美国和苏联之间的太空间赛给无线电空

间通信技术的发展和成熟创造了土壤。期间经历数十次航天器发射后的

指令传输、遥感测控、信息传输等，人类熟练掌握短波通信、微波通信、

卫星通信以及互相接力通信的技术应用，为后续登月、火星探索、木星

探索等深空探索创造了条件。以下例举较为重要的航天事件：

（3

通信

技术

的探

索发

展

●1960年美国科学家梅曼发明了人类第一台红宝石激光器

●1966年英籍华裔科学家高琨和霍克哈姆联合发表论文，论述了光纤

材料进行信息传输的可行性和技术方案，为后续实现光通信奠定基

础。

●1970年美国康宁公司研制出了低损耗的石英光纤，美国贝尔公司研

制出短波长的半导体激光器。

●1979年，经过美国、日本等国家的十年努力，终于研发出损耗理论

极限值和稳定可靠的半导体激光器，标志着光纤通信将进入商用化

阶段。

●1980年美国标注化FT-3光纤通信系统投入商业应用。

（4）光纤通信技术的高速发展应用

经过美、日、英等国的科研探索，光纤通信技术在二十年间经历了从多模发展到单模，工作波长从0.85μm发展到1.55μm，传输速度从几十Mb/s 发展到几十Gb/s，技术上不断的探索改进，极大的满足了人类对信息传递的

需求。

目前、国内外光纤通信技术已经得到全面普及，因其传输的超高速、超大容量、超低成本等众多优点，与无线电通信技术共同成为国家信息基础设施的支柱。

（二）空间通信的发展和应用

自1957年人类第一颗人造卫星进入太空轨道以来，空间通信的发展在无线电通信技术推动下，为人类创造无数福祉。它的发展可分为三个几段，如下：（1）第一阶段：探索与验证

通过发射地球轨道卫星验证无线电通信在空间介质中的传输特性和自然环境对它的影响。地空空间通信距离远、信号弱，在没有现成经验可参考的前提下要保证有效的通信，地球站须有灵敏度极高的接收设备且空间目标是运动的，因而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。

众多技术性能的验证完成后，美、苏开始了无线电空间通信技术的应用，如：

●因其可做到实时回传、覆盖面积大、传输距离远、投资小而应用于

全球性卫星广播和局部卫星通信。

●因其实时信息传送的安全保密性较高和战场信息采集反馈用于军事

侦察通信。

●从太空观测地球，回传对地球的遥测数据。

（2）第二阶段：应用与发展

空间通信在卫星平台成熟后的发展全方位的体现在人类正常的生产、生活当中。中国伴随着改革开放的进程，卫星应用出现在了各行各业，对国内卫星研发、太空资源开发起到了极大促进，同时、空间通信在此阶段得到空前发展，极大激发人类对宇宙深空的探索，如：

●通过其实时回传、覆盖面积大、传输容量大、传输距离远、投资小

而进行的全球性卫星广播、卫星电视、卫星电视直播、卫星通信。

●因其对数字信息、图像信息、位置信息的实时传送广泛应用到定位

导航和军用侦察以及精确打击。