近年來,美、法等國在大力發展衛星通信的同時,正在積極發展這種充氦系留氣球通信系統。拒不完全統計,包括美國在內,目前世界上已有四、五個國家和地區正在使用和建造這種系統。法國的發展規模更大,準備用自己研製的充氦氣球,系留在約二十公里高的平流層,在尼斯、吉維和瑟堡三地建立高空氣球通信轉播站,對西歐九國進行電視廣播。
為什麼在大力發展衛星通信的今天,美、法等國如此積極地發展氣球通信呢?這是因為,雖然衛星通信是未來的發展方向,但是由於氣球通信系統,與目前的衛星和地面轉播塔相比,有許多獨特的優點,被認為是目前發展通信的一種多快好省的方法。
比衛星通信經濟易行
系留氣球通信系統,與衛星通信相比,有以下的特點:技術簡單 發放容易 發射通信衛星,需要大的運載火箭,可靠的控制設備,精密的電信儀表等,技術複雜、難度大,不是每個國家或短時間內能搞出來的。而氣球通信相比要容易得多。它只要將具有一定浮力的充氦氣球,載上必要的設備,放到空中,再用繩索繫於地面,就可成為一個穩定的空中轉播站,不僅便於製造,而且發放容易,國家和專門通信機構可以搞,一般的地區也可以搞,見效快,可以爭取時間。
普通電視機可直接接收 目前衛星廣播,電視機、收音機不能直接接收,必須經地面衛星轉播站放大才行。就是未來的直播衛星,一般電視機或收音機也必須加裝放大設備才能直接收到。而系留氣球廣播則不然,一般電視機或收音機可直接收到。因此它可以對我國離陸地較遠的沿海島嶼,特別是對台灣省進行直接電視廣播,具有重要的意義。
投資省 發射一顆通信衛星,投資在億元以上,而一套充氦系留氣球通信系統,只要幾百萬元。
載重量大 節目套數多 美國目前發射的通信衛星,連星體在內,全部重量不過一噸左右,而系留氣球通信系統的有效載重,目前可達三噸左右。載重量大,發射功率就可以大,傳輸距離遠,節目的套數就可以更多。
壽命長 安全可靠 目前通信衛星的壽命,最多不過五到七年,而充氦系留氣球通信系統,壽命可達二十年以上。由於氣球可隨時放上或拉下,出現問題可隨時維修,而衛星則無此方便。
系留氣球通信系統,能在風速高達每小時一百九十公里的情況下,安全工作數天(每小時大於一百一十八公里就是十二級颶風)。能經受攝氏四十九度到負四十度的溫度變化,因而有“低空通信衛星”之稱。
由於系留氣球通信系統與衛星通信相比有這些特點,所以人們預言,在未來衛星通信發展中,氣球通信也不會被取消,而可以長期共存,互相補充。
比轉播塔效能高
系留氣球通信系統,與地面轉播塔相比,有以下的特點:花錢少 效率高 一套系留氣球通信系統,放至三公里空中,轉播半徑距離二百多公里,轉播覆蓋面積達十二萬多平方公里。而地面轉播塔,由於受高度所限,轉播距離短。例如目前高三百米的地面轉播塔,轉播距離只有幾十公里。而一套系留氣球通信系統,相當十五座地面轉播塔的轉播能力,費用卻不過二百萬元左右,僅為建造地面轉播塔的五分之一。如果將系留氣球通信系統升到十八公里高空,則效率更高,轉播半徑距離可達五百五十多公里,復蓋面積達九十六萬平方公里。一些中小國家,興建一兩個這樣的通信系統,就能基本解決全國的電視廣播及一些通信問題。因此這種通信系統,特別適合用於地域寬廣,人口稀少的我國西北、西南、內蒙等地區。
使用方便 維修容易 氣球通信系統可建在水、電、交通比較方便的平原地區,這一點與建在高山上的地面塔相比,優點更為突出。因為兩、三千米的高山,不是到處都有,選址困難,另一方面,有兩、三千米高山的地方,孤峰直上的少,往往周圍群山連綿,互相阻擋,影響電波傳送。且高山建立轉播塔,建設困難,造價高,平時維修、人員給養等都比較困難。因此,在山地或平原,使用系留通信系統,在經濟上、效果上都較有利。
綜合利用效果好 系留氣球通信系統,不僅轉播面積大,而且可用多組氣球,組成聯播網,轉播範圍更廣,因而套用範圍可擴大到國防、水利、農林、氣象、文教、衛生等方面。例如,在國防上,它可用於邊境地區,監視國界線兩側縱深地區的活動,保證巡邏隊與指揮中心的聯繫等。在海洋上,用來監視廣闊的海面。特別是在未來實行二百海里經濟區後,效果更為突出。在通信上,除作一般電視、廣播轉播外,還可用於多路電話傳輸;計算機數據或模擬數據傳輸;印字電報傳輸;大面積數據收集等。在氣象上,可用於對遙遠地區的氣象觀察。在農業、林業上,可對土壤或水文情況,進行連續式紅外線照相,進行生態學的研究。在教育上,可進行教育電視轉播等等。
國外的發展和現狀
在國外,系留氣球的發展已有較久的歷史。早在一七八三年,法國就曾首次用系留氣球進行載人飛行。此後系留氣球被作為軍事偵察等用。歐美各國還相繼建立了氣球兵團。但當時氣球的形狀為圓形,性能差,一八九六年,德國開始製造出橢球形氣球,類似紡錘,它在風中就較穩定。但系留氣球用於通信,還是近幾年的事。隨著現代技術的發展,材料工藝的改進,設計中計算機的套用,以及電子設備微型化等,初步解決了氣球的提升重量限制、空中用電及穩定等問題,從而使系留氣球在通信用途上,獲得很大發展。目前國外不少國家或地區已使用充氦系留氣球通信系統。美國 從一九六六年起,國防部遠景研究計畫局就開始研製系留氣球,為推行東南亞侵略戰爭用。認為用系留氣球作為通信轉播站,建立容易,轉移方便,可以給軍隊提供快速的通信手段。美國陸軍用在戰場附近。美國海軍早也在考慮用這種系統做特遣部隊內部通信用。美國空軍還考慮用系留氣球作美國南部邊境的空防雷達,預警防禦低空突襲。最近,美國把一種採用移動目標指示器技術的特種雷達裝在系留氣球上,由於雷達本身是靜止的,因而它能測出部隊即使是緩慢的移動。據美國國防部估計,在需要作晝夜低空監視的地方,採用這種系留氣球通信系統,費用只有一般飛機的十分之一。一九七二年,美國成立了專門經營系留氣球通信系統的公司,叫特康姆公司,規模越來越大。一九七三年秋,美國在離本國大陸二百多海里的大巴哈馬島,建立了第一個系留氣球通信站,這也是世界上第一個投入實際使用的系留氣球通信系統。使原來一直收不好美國大陸的電視和通信問題,獲得了解決,並與二百多公里外的拿騷市建立了微波通信聯繫。最近美國還開始了高空平流層系留氣球通信的研究。
南韓 一九七五年初,美國幫助建立了一個系留氣球通信站,作民用電話、電視及無線電廣播用。氣球長五十四米,體積七千立方米,充氦氣,有效載荷一千六百公斤,通過塑膠繩系留在三千米高空,轉播面積十二萬多平方公里,比整個南韓面積還大百分之三十。
伊朗 該國東南部和西南部,多為丘陵山地,人口稀少,又有遊牧地區,人員流動性大,建立地面轉播台不經濟,也不適用。一九七六年,美國幫助伊朗在俾路支斯坦省的扎波里和波斯灣沿岸省的達雅,建立了兩個系留氣球通信站,每站播送兩套電視節目、兩套廣播節目,轉播面積共達二十四萬多平方公里。
奈及利亞 一九七六年與美國簽訂契約,在全國建立五個系留氣球通信站,預定在一九七九年建成,對全國進行電視、廣播、通信。並準備與國際通信衛星聯繫,進行衛星通信轉播,建立起全國氣球廣播和通信網。
法國 法國的氣球通信研究較早,並且與美國不同,它一開始就研究發展高空平流層氣球通信系統。這種氣球通信系統,系留在二十公里左右高空,轉播半徑距離達五百多公里。它有一個“用充氦系留氣球代替衛星觀察和轉播的研究”計畫,叫“埃索”計畫。由國家空間研究中心和國家氣象局共同負責研製,整個計畫分三步:
第一步,一九七〇年六月,已用一球形系留氣球,在法國科西嘉島試驗,工作高度達到十三公里,一九七一年十月,又在法屬蓋亞那,將氣球系留到十八公里高空,進行了試驗。
第二步,是用一橢球形氣球,後部有垂直和水平尾翼,保持方向,在法國布列塔尼進行試驗,工作高度達到十八公里,有效載重一噸,轉播半徑五百多公里,造價九到十八萬法郎。計畫一九七五年投入使用。
第三步,用一艘不用繫繩的充氦氣球,系留在二十公里高空,氣球靠本身的動力系統,保持與地面的相對靜止,進行通信轉播。電源改用地面微波供電,計畫一九八〇年完成。