简介

1963年，美国成功发射第一颗人造同步卫星，并于1年后首次通过卫星实况转播了东京奥运会，让全球的电视观众从此可以闭门家中笑看全世界。这是人类有史以来第一次通过电视屏幕，同时间观看异国他乡发生的事。同步卫星的发明人哈罗德·罗森在回忆起这件往事时，颇为感慨：那是1964年，当时的电视还是黑白的呢，但卫星转播的图像质量很好。如今，只要打开家里的高清晰度电视，他就可以用遥控器选择无数个电视频道，收看新闻、访谈、政治、科学、自然和体育节目。他本人也是这项发明的受益人，并因这项发明获得今年的发现创新奖。

罗森现年77岁，当他还是美国新奥尔良市的一位小男孩时，就喜欢看父亲的物理书。他从小酷爱数学，现在依然如此。如果他的研究小组没有提出如何将卫星送上预定轨道的构想，没有开发出使卫星始终以与地球自转同步的速度围绕地球运转的技术，今天，人类就无法看到从地球另一端转播过来的电视节目，也无法拨打卫星电话。

异想天开的诱惑

人类可以利用人造卫星进行通讯传播的构想最早是由英国科幻作家阿瑟·克拉克于1945年提出的，当时许多科学家认为克拉克是在发呓症，异想天开。直到苏联1957年成功发射第一颗人造地球卫星后，他们才开始跟上克拉克的思维，展望起了太空通信的未来。罗森小组和其他一些美国科学家动用自己的聪明才智，最终使人类能够借助地球同步卫星把声音、图像、文字以及数据传递到世界的每一个角落。

罗森曾是美国休斯公司太空与通讯工程部的副总，从事雷达系统研发。第一颗人造地球卫星上天不久，他开始负责卫星开发。20世纪60年代，美国著名科学家，贝尔实验室的约翰·皮尔斯提出建造低空通信卫星的构想，并于1960年说服美国航空航天局投资开发回声气球通信卫星。1960年，贝尔实验室与美国航空航天局把被动式通信卫星的“始祖”———一颗直径达30米的大型尼龙气球发射上天，借助气球表面镀的一层铝箔，把声音和数据，由一个地区反射到另一个地区。但因信号在远距离传输时变弱，没能获得实际应用。2年后，贝尔实验室研发出结构更为复杂的通信卫星1号（Telstar1），进行了横跨大西洋的电视节目传送实验。它是世界上第一颗主动式通信卫星，可以放大和传输信号，但只能在低空飞行，无法与地面接收站始终保持相对固定位置，每次只能使用很短一段时间，而且需要配备能够旋转的巨大地面天线，以捕捉和跟踪飞驰而过的卫星，其复杂和昂贵限制了它的应用。

让卫星坚守岗位

罗森预想的地球同步卫星更简单，也更廉价，完全可以替代Telstar1,使太空通信技术最终迈入实用化。

他的研究小组开始将着眼点锁定在高高在上的地球卫星，使它能以精确的特定速度围绕地球运行，与地面的位置保持相对固定，让卫星与地球始终保持步调一致，乖乖地呆在赤道上空。

从这种距地球近36000公里的卫星上转发回来的无线电波几乎可以覆盖1/3个地球，只要在赤道上等距离安放3颗同步卫星，就能实现全球通信。他们设计出一种具有足够带宽的小型通信卫星，可以用来传输电视信号或开辟国际电话线路。当时火箭发动机的推进力远比今天弱，罗森小组只得把卫星的体积做得小一点，除了围绕地球运行外，它还得保持自身稳定，抵御地球、太阳以及月亮对它的吸引力，坚守自己的岗位。罗森小组令卫星始终朝向地面天线，同时保持11067公里的时速，以便与地球的转动同步。他们设计出了与同步通信卫星相匹配的抛物面天线，还设计了能将卫星准确发射入轨，让卫星天线展开，把正确的一面朝向地球的遥控技术方案。1961年，罗森小组搞出了卫星的控制系统，并且在实验室成功地转播了电视信号。1961年春天，罗森小组修建了地面接收站，并将他们的技术带到了巴黎国际航空展，将现场拍摄到的图像信号经过微波传送到参展的卫星上，再经过接收器解调信号，把电视信号再现在屏幕上。这已经是真正的原型。1961年8月，美国航空航天局与休斯公司签署了建造地球同步卫星的合同。

老顽童还没“玩”够

同步卫星1号（辛柯姆1号）于1963年2月发射；同年7月，同步卫星2号也成功发射入轨，当时的美国总统肯尼迪在白宫利用这项卫星转播技术与尼日利亚首相巴勒瓦进行了通话。随后，拥有更大带宽，能够转播实时信号的同步卫星3号也上天就任。罗森关于卫星能够与地球保持步调一致，位置相对固定不变的预言梦想成真。今天，地球上空已经有二百多颗同步通信卫星，在演义着他的预言。

1993年，罗森从休斯公司退休，但仍在给波音卫星系统做顾问。他的新激情是创造另外一种高空通信平台，比如，一个能够环绕在城市上空的通信平台，提供廉价的宽带网接入、电话和当地电视节目服务。最初，他想利用飞艇、气球和有人驾驶的飞机，但看上去没一个可行，最后他想到了无人驾驶飞机，他与合作者研究开发了一种靠氢燃料发动机驱动的无人机，可以在距离城市上空18公里的高空飞行，虽然这种高空通信平台覆盖面积比卫星小，但通讯密度比卫星高好几千倍。当然，这个设想目前还停留在梦想阶段，但他很乐观，“只要第一架高空飞机上天，应用就会如洪水般蜂拥而至。我想，我们的高空通信平台无人机将会在2年之内上天。”