地球通信衛星分類及靜止軌道衛星軌道資源問題
目前，通信衛星已經成為在軌數量最多的航天器，各國已將通信衛星與經濟發展、社會服務、軍事國防等領域密切關聯。目前，從通信衛星軌道的分布來看，除美國和俄羅斯等少數國家或組織在低地球軌道（LEO）、中地球軌道（MEO）部署通信衛星外，通信衛星主要集中在地球靜止軌道（GEO）。但隨著衛星固定業務將向高頻段、大容量、數字化、寬頻化、IP化方向發展，越來越多的國家在未來3到5年期間將發射大量低軌道通信衛星組成低軌通信星座以及配套的高軌道通信衛星。
下面我們來了解一下不同工作軌道通信衛星的特點。
圖中藍綠色為低軌衛星，綠色為中軌衛星，最外層是地球同步軌道衛星
低軌道通信衛星（LEO）：
距地面500-2000Km，傳輸時延和功耗都比較小，但每顆星的覆蓋範圍也比較小，典型系統有Motorola的銥星系統。低軌道衛星通信系統由於衛星軌道低，信號傳播時延短，其鏈路損耗小，衛星和用戶終端的要求低，可以採用微型/小型衛星和手持用戶終端。但由於軌道低，每顆衛星所能覆蓋的範圍比較小，要構成全球系統需要數更多衛星，如銥星系統有66顆衛星、Globalstar有48顆衛星、Teledisc有288顆衛星，包括未來SpaceX的Starlink計劃預計發射11000多顆低軌衛星、航天科工集團虹雲工程將有156顆低軌衛星，航天科技集團鴻雁計劃將超過300顆低軌衛星，這些都屬於低軌通信衛星。
中軌道通信衛星（MEO）：
距地面2000-20000Km，傳輸時延大於低軌道衛星，但覆蓋範圍更大，全球組網覆蓋所需衛星數量較少，典型系統是國際海事衛星系統。中軌道衛星通信是同步通信衛星和低軌道通信衛星的折衷。如果中軌道和低軌道衛星均採用星際鏈路，當用戶進行遠距離通信時，中軌道系統信息通過衛星星際鏈路子網的時延將比低軌道系統低。但低軌道通信衛星作為高速的多媒體衛星通信系統的性能要優於中軌道衛星系統。
靜止軌道通信衛星(GEO)：
距地面35800km，即同步靜止軌道。理論上，用三顆高軌道衛星即可以實現全球覆蓋。傳統的同步靜止軌道通信衛星的技術最為成熟，自從靜止衛星被用於通信業務以來，用同步靜止衛星來建立全球衛星通信系統已經成為了建立衛星通信系統的傳統模式。但是，靜止衛星軌道高，鏈路損耗大，對用端接收機性能要求較高。這種衛星難於支持手持機直接通過衛星進行通信，或者需要採用12米以上的星載天線(L波段)，這就對衛星星載通信有效載荷提出了較高的要求。其次，由於鏈路距離長，傳播延時大，是話音通信用戶所難以忍受的。信號從一個地面站到衛星再返回到另外一個地面站所需的時間大約為0.5秒。目前，同步軌道衛星通信系統主要用於VSAT系統、電視信號轉發等，較少用於個人通信。
介紹完通信衛星軌道的分類，繼續討論一下靜止軌道通信衛星的狀態及資源問題。
軌道：
地球靜止軌道只能分布在赤道上空大約35800 km的地方，在這個高度上，軌道速度為3.07 km/s，軌道周期為1,436分鐘，很接近一個恆星日(23. 934461223小時)。這確保了衛星的運行周期和地球自轉周期一致，所有的靜止軌道衛星都必須運行在這條軌道上。
但在地球靜止軌道上的衛星也不是絕對靜止的。下圖為一段時間內，北斗GEO衛星在地心地固(ECEF)坐標系下的運動規律。由於太空中環境的各種干擾，比如太陽風和重力梯度不均勻等因素，可以看到衛星軌道經度最大偏離有0.16度，緯度最大偏離有0.23可見，為了靜止軌道上各衛星的安全，必須要有一定的安全間隔。
軌道位置分配：
不同國家為爭得同一靜止軌道位置（如經度相同而緯度不同的國家）和頻率資源會發生矛盾，這樣的矛盾可以通過國際電信聯盟的軌道分配機制來協調解決。1976年，8個赤道國家通過了波哥大宣言，宣稱這些國家擁有其領土上空靜止軌道的主權，但這個宣言從未被國際社會承認。目前，軌位資源的分配是由國際電聯（ITU）來協調的。靜止軌道衛星都必須分布在赤道上空的同一個圓環上。在運行過程中，為了避免衛星受到不良的頻率干擾，需要把靜止軌道衛星分開來放置，這就意味著軌道位置是有限的，因此，靜止軌道上運行的衛星數量也是一定的。早期為了防止信號互相干擾，要求每兩顆衛星直接的間距是3度，這樣整個靜止軌道條帶上最多只能放置120顆衛星。隨著需求的日益增長，目前從3度1顆已經降低到了2度1顆，軌道面內衛星數量增加到180顆。
頻率分配：
衛星頻率的分配是一個很複雜的過程，這個頻譜資源非常有限，空地通訊的頻段主要集中在10GHz以下和30GHz區間，也就是說，它決定了在軌衛星數量有上限，而且如果衛星之間距離太近，地面信號接收端將非常難以區分。因此需要國際協調與共同規劃。這個協調過程由國際電信聯盟(ITU)來主持。為了方便規劃頻率的分配，ITU把世界分成了3個區域：
1區：歐洲、非洲、前蘇聯和蒙古
2區：美洲、格陵蘭島
3區：亞洲(除1區內包含的地區)、澳大利亞和太平洋西南地區
在這些區域內部，頻帶被分配給了不同的衛星服務。在不同區域之間，同樣的服務可能被分配到不同的頻帶。一些由衛星提供的服務有：衛星固定通信業務、衛星直播業務、衛星移動通信業務、衛星無線電導航業務、衛星氣象服務、衛星業餘業務。
地球靜止通信衛星軌位和頻段信息查詢
對於廣大航天和通信愛好者如果想查詢不同軌位的通信衛星信息和頻段是一件比較繁瑣的事情。國際電聯（ITU）的數據只對國家和組織提供協調和查詢登記服務。太空網目前提供國內靜止軌道通信衛星和部分國外靜止軌道通信衛星的信息和頻段查詢功能，如下圖所示。
能方便的根據經緯度範圍或者衛星名稱查詢通信衛星的定點位置、衛星信息、不同頻段的場強圖等信息。
最後想說的一點是，無論是靜止軌道還是低軌通信衛星，各自都起著非常重要的作用。隨著高容量衛星和衛星技術的不斷發展，靜止軌道面將可以容納更多的通信衛星，目前在軌失效的通信衛星也會被妥善放置到其他軌道位置或者被回收，以騰出更多的位置供新發射的衛星使用。
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