小火箭：全球在軌衛星報告2019版之四
小火箭出品
本文作者：邢強博士
本系列共10275字，85圖，18表。
預計閱讀時間：1小時20分鐘。
本系列共5篇，本文是第4篇。
細心的好友或許已經發現，在西經-110°W和西經-95°W的位置，不只有1顆地球靜止軌道衛星。
的確，450顆衛星，按一個圓周360°來算，平均每1個經度對應1.25顆衛星，已經遠遠超過了原本每隔3個經度才能部署一顆同步軌道衛星的設想。
（聯合國中最古老的機構國際電信聯合會ITU曾規定每兩顆地球靜止軌道衛星之間至少要有3°的間隔。小火箭聯合會也曾經給出每兩顆地球靜止軌道衛星的間隔要在0.3°以上的建議。）
如今，人類對高速衛星通信的需求越來越旺盛，為滿足人們日益增長的對高品質通信的要求（尤其是世界盃、歐洲杯或者奧運會期間的體育賽事高清轉播），地球靜止軌道衛星越來越密集。
工程師研究出了共軌技術，來應對衛星數量增加和軌道緊缺的情況。
共軌技術：隨著衛星定軌精度的提高和人類獲取衛星當前狀態能力的提高，可以讓2顆甚至更多顆衛星佔據地球靜止軌道的同一經度，而通過微調偏心率和傾角讓這些衛星始終保持安全距離的技術。
也就是說，原來是獨佔位置的小平房，現在變成了高層公寓樓，幾戶共佔一塊地皮。
有關共軌技術和相關的控制優化策略，小火箭準備專門開一個專題和大家探討。
西經-110°W一線，是努納武特-蒙大拿-懷俄明-猶他-亞利桑那-南下加利福尼亞一線。加拿大、美國和墨西哥的中西部大城市均覆蓋在內。
美國第二大城市洛杉磯（包括好萊塢）的通信需求，仰賴定點在這個經度的地球靜止軌道衛星。
在這個經度，有4顆衛星共軌（與-110°的間隔小於1°）：
上表第44號地球靜止軌道衛星DirecTV-5就有改名字的一個過程。
這顆衛星主要廣播西班牙語電視節目。
嗯，是的，這也是-110°W這個經度如此擁擠的一個原因。
上圖是全球說西班牙的人口分布圖，深藍色為以西班牙語為官方第一語言的國家或地區；顏色稍微淺一些的，是雖然不是當地官方語言，但是卻有25%以上的人口的母語為西班牙語的國家或地區；再淺一些的，是10%到25%的人口說西班牙語的地方；再淺一些的，是5%到10%的人說西班牙語的地方。
可見，在北美洲和南美洲，-110°W經線剛好處在深藍色區域附近。
西經-95°W的經線位置對於美洲的重要性也是不言自明的。
在這個位置，有4顆衛星共軌：
值得一提的是，這個經度上的Galaxy 3C通信衛星（4.86噸重）是由天頂運載火箭以海上發射的方式入軌的。
有關海上發射，詳見小火箭的公號報告《小火箭聊運載火箭的海上發射技術》。
132、134和139號都是TDRS衛星，也就是美國天基測控系統衛星。
早些年，美國天基測控衛星數量比較少，衛星負荷很重。
TDRS-3衛星為了滿足多種任務的需求，不得不在太空中，在地球同步軌道上閃轉騰挪，到處奔波。
1988年，她剛剛入軌的時候，定點在西經-151°W上空。也就是在東太平洋的上空，與阿拉斯加州的中部地區在一條經線上。
待了沒多久，在1988年年底到1990年期間，TDRS-3天基測控衛星就跑到了西經-171°W重新定點了。這裡還是太平洋上空，不過比之前要靠西一些，與白令海峽在同一條經線上。
1990年，TDRS-3天基測控衛星再次變軌，定點在西經-174°W上空。
待了1年，1991年，TDRS-3天基測控衛星大幅度變軌，定點在西經-62°W上空，跑到了南美洲的巴西上方。
3年後，TDRS-3再次變軌，於1994年回到了西經-171°W上方。
1995年，TDRS-3衛星非常給力地做了超級變軌機動，自己跑到了東經85°E上方。這是印度洋上空。她在這個位置停留了14年。
2009年，TDRS-3衛星做了或許是她生前的最後一次變軌，到了西經-49°上空。
放一個小火箭風格的白沙天基測控系統地面設施的注釋照片。
上圖就是美國第一代天基測控衛星（跟蹤和數據中繼衛星）完全展開後的樣子。
小火箭給該星做了一些注釋。
第三代的天基測控衛星使用波音601HP平台，功率比第二代要大不少。
TDRS-12和TDRS-13與先前的TDRS-11，快速組成了第三代天基測控星座。
上圖為美國天基測控星座的部署情況。
如今，美國天基測控系統能夠在S波段提供6M/s的速率，在Ku波段和Ka波段提供 800 M/s的速率，供SpaceX、美國軍方、國際空間站、國家偵察局（鎖眼偵察衛星系列）、美國宇航局NASA（哈勃望遠鏡）使用。
我國的天基測控星座也在不斷地建設升級過程中，表中的天鏈衛星，就是中國天基測控衛星。（比如小火箭地球同步軌道衛星列表中的序號為200、307、313、447的4顆衛星。）
有關天基測控的技術和部署情況，詳見小火箭的公號報告《小火箭聊火箭與導彈的天基測控系統》。
下表，201、202、203這3顆歐洲運營商的熱鳥通信衛星，在東經13°E的地球靜止軌道上共軌。
上表，序號281-Beidou衛星，就是大名鼎鼎的中國北斗導航衛星星座在地球靜止軌道上的衛星。
和美國的GPS星座不同，中國的北斗導航星座有著更多多樣化的軌道。
北斗衛星第三代導航系統空間段計劃由35顆衛星組成，包括5顆靜止軌道衛星、27顆中地球軌道衛星、3顆傾斜同步軌道衛星。
序號350，是我國的風雲-2G氣象衛星。
風雲是中國的氣象衛星系列，由上海航天局研製，主用戶為中國氣象局。
目前，風雲系列有地球靜止軌道風雲二號E、F、G、H星、風雲四號A星；太陽同步軌道風雲三號A、B、C、D星9顆衛星在軌運行。
中國地球靜止氣象衛星預定的定點位置有三個：105oE、86.5oE和123.5oE，其中105oE為業務衛星的定點位置，其他兩個為備份位置。
小火箭給出風雲系列的命名規則：
單數為大傾角的極軌衛星（豎著繞地球轉）；雙數為地球靜止軌道衛星（橫著繞地球轉）。
風雲二號多星觀測網的形成，為我國和世界的天氣預報提供實時動態的氣象觀測資料，並在國際上首先實現了15分鐘間隔雙星連續加密觀測，遠高於國外25分鐘全圓盤圖觀測時間間隔，有力提升了我國的氣象綜合監測能力。
以上就是小火箭對450顆在軌地球同步軌道衛星的介紹（重點是地球靜止軌道衛星）。
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