空間通信是一種以太空飛行器（或天體）為對象的無線電通信。太空飛行器亦稱空間飛行器或宇宙飛行器，它是在地球大氣層以外的宇宙空間，基本按天體力學的規律運行的飛行器。空間通信的基本形式有地球站和太空飛行器之間的通信，太空飛行器相互之間的通信，通過太空飛行器轉發或反射電磁波進行的地球站之間的通信。太空飛行器有人造地球衛星、空間探測器、載人飛船、航天站和太空梭。地球站是指設在地球表面（包括陸地、水上和大氣層中）的通信站。
基本介紹
- 中文名：空間通信
- 外文名：space communications
- 定義：太空飛行器、天體與地球站無線電聯繫
- 分類：地面、空中 和海上無線電通信站
- 特點：重量輕、體積小、抗輻射、壽命長
歷史
1945年，英國的A.C.克拉克提出利用靜止軌道上的人造地球衛星進行全球通信的構想。1946年，美國陸軍用調製的連續波和電傳打字信號進行了月球反射試驗,1957年美國海軍用話音進行了月球反射試驗,到1960年便利用月球反射在夏威夷與華盛頓之間進行了通信。1959年10月蘇聯“月球”3號探測器傳回月球背面的第一張照片。1962年美、英、法利用“電星”1號低軌道衛星進行了橫跨大西洋的通信試驗。1963年美國和日本通過“中繼”1號低軌道衛星第一次成功地進行了橫跨太平洋的電視傳輸。1964年又用“辛康”3號靜止衛星轉播了東京舉行的奧林匹克運動會的實況。1965年國際通信衛星組織利用“晨鳥”號靜止通信衛星首次進行了商用通信。美國的“旅行者”1號探測器於1980年掠過土星，向地球發回了大量照片和資料。
中國在1970年4月發射了第一顆人造地球衛星“東方紅”1號，它向地球發回了樂曲和遙測信號。1984年4月8日，中國發射了第一顆試驗通信衛星並於4月16日定點於東經125°赤道上空，進行了通信、廣播、電視傳輸等試驗。
定義
空間通信是指太空飛行器、天體與地球站相互之間的無線電聯繫。地球站包括地面、空中和海上的無線電通信站。空間通信的基本形式（圖1）是：(a)表示太空飛行器、天體與地球站之間的通信;(b)表示太空飛行器之間的通信;(c)表示通過太空飛行器、天體實現的地球站之間的通信;(d)表示通過多個太空飛行器實現地球站之間的通信；(e)是(a)和(b)的結合。
地球站
地球站包括內容很多，有地面、空中和海上的無線電通信站。空間通信的基本形式（圖1）是：（a）表示太空飛行器、天體與地球站之間的通信；（b）表示太空飛行器之間的通信；（c）表示通過太空飛行器、天體實現的地球站之間的通信；（d）表示通過多個太空飛行器實現地球站之間的通信；（e）是（a）和（b）的結合。
特點
空間通信距離遠，信號弱，要保證有效地通信，地球站須有靈敏度極高的接收設備。空間目標是運動的，因而在必要時接收天線應對目標定向連續跟蹤。太空飛行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噪聲放大器。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。太空飛行器的通信設備必須重量輕、體積小、抗輻射、壽命長,能經受衝擊和振動,而且可靠性高。
空間通信使用的頻段很寬，從超長波段到毫米波段，乃至雷射。衛星通信常用的頻段是1～15吉赫,並已開始使用更高頻段。
主要業務
一個複雜的空間通信系統是上述各種通信形式的組合。主要業務有：
（1）跟蹤定位：跟蹤測量運動目標（太空飛行器或移動地球站）以確定其軌道或位置。
（2）遙測：監測太空飛行器、空間環境、航天員的生理和活動情況。
（3）遙控：傳送指令，使太空飛行器設備完成規定的動作。
（4）通信：地面人員與太空人間，或通過太空飛行器實行地球站間通信。
（5）電視：監視太空飛行器工作和太空人活動i觀察地球和探測深空。
一個複雜的空間通信系統包含上述多種業務。空間通信使用的頻段為超長波到毫米波和雷射。它的基本設備為發射和接收設備，信號和數據處理設備，信號監測和控制設備等。要求空間通信設備體積小、重量輕、功耗小、高可靠和長壽命，能在惡劣環境（振動、加速度、高真空、低溫、粒子輻射等）下工作，對地球站設備的要求是發射功率大，接收靈敏度高，能自動捕獲跟蹤、測量和控制目標，能快速或實時處理信息。
自1957年10月4日蘇聯發射了世界上第一個人造地球衛星以來，空間通信已廣泛套用於各種衛星套用系統（通信、導航、測地定位、偵察、氣象觀測、地球資源探測等），各種載人飛船、航天站、太空梭，各種行星、月球和星際探測器，以及各種航天測控通信網等。
分類
空間通信按傳遞信息的形式分為模擬通信和數字通信。
模擬通信傳輸的是模擬信息。數字通信對傳遞的各種信息進行數字編碼，再調製到副載波上進行傳遞。
數字通信與計算機連線使用：如採用約定的編碼方案，還易於實現保密通信，所以數字通信是現代空間通信的主要形式。
空間通信按照傳遞的信息內容分為話音通信、圖像通信和遙測或指令信息傳輸等。地球與載人太空飛行器之間的話音通信大多使用甚高頻和超高頻頻段。
文字、圖形、像片等圖像信息傳輸分為電視圖像傳輸和數字圖像傳輸。航天中的電視一般採用窄帶和低速掃描，也有用快掃描、高解析度的電視線路的。數字圖像傳輸把光學、紅外或者微波成像器所拍攝的圖像以數字數據的形式傳給地球站。高解析度圖像多採用數字圖像通信方式。
太空飛行器與地球站的遙測數據或指令傳輸是空間通信的一個重要方面。如生物醫學數據、各系統的性能和工作狀態數據和各種試驗結果數據以及各種遙控指令等。“陸地衛星”4號的通信系統由兩個分系統組成:寬頻數據系統和衛星遙測系統。前者用來傳輸圖像數據，工作在Ku波段、X波段和S波段；後者工作在S波段,用於跟蹤、指令和工程遙測（圖2）。遙測系統由多用途模組組成。與跟蹤和數據中繼衛星系統通信時，使用高增益天線；與地球站通信時使用兩副全向天線。衛星上的計算機用於控制衛星的功能和遙測工作方式並存貯指令。
