日本大化改新
1955年的一天,前苏联航天设计局负责人科罗廖夫忽然灵机一动:既然火箭可以把核弹头射到数百千米远的地方,为什么不可以把核弹头取下,换上卫星呢?经过几个月的酝酿,前苏联政府终于在1956年1月30日做出了决议,批准发展一颗重型人造卫星,并从R-7导弹上开发一种派生型火箭,将卫星送入太空轨道。1957年10月4日,前苏联拜科努尔发射场格外肃静,一枚三级运载火箭傲然矗立在发射台上,火箭上载着世界上第一颗人造卫星“斯普特尼克1号”。伴随着“轰”的一声巨响,大地猛地颤动起来,火箭带着长长的焰尾冲上了云霄。几分钟后,卫星终于从火箭上弹出,以每秒7.9千米的第一宇宙速度,进入了环绕地球飞行的轨道。卫星内的无线电发射机通过星外天线发射出无线电波,地面监控人员很快便收到了来自太空的无线电信号。“成功了!”所有的工作人员都欢呼起来。由此,人类迈向太空的桂冠,理所当然地落在了前苏联人的头上。
从地球上有了第一颗人造卫星至今虽然仅40余年,但各国的空间技术都有了迅猛的发展。1960年8月12日,美国国家航空航天局成功地发射了一颗实验性的无源通信卫星“回声1号”,它实际上是一只由聚酯薄膜制成的气球,直径达30米,有10层楼房那么高,但球壳却极薄,同报纸的厚薄差不了多少。人们从此实现了“地球——人造卫星——地球”的空间无线电通信。
俗话说“天有不测风云”。传统的气象观测系统一直用直接测量法,即利用各种测量仪器直接测出大气的温度、湿度、气压、风力等数据。而面对占地球表面80%的海洋、极地和人烟稀少、难以建立气象站的地区,则无法保证观测数据的完整性和准确性。1960年4月1日,美国发射了世界上第一颗气象实验卫星“泰勒斯”号。该卫星重约128千克,用两台电视摄像机进行地面摄影并传递云层照片,使气象学家可追踪、预报和分析风暴。
到目前为止,美国、俄罗斯(包括前苏联)、日本、欧洲空间局、中国、印度等国共发射了100多颗气象卫星。
几乎在同时,美国发射了世界第一颗“子午仪”导航卫星,传统无线电导航系统从此被取代。此系统主要由美国海军使用,到1967年开始正式向民用开放。它由4颗卫星组成导航网,全球的舰船平均每隔90分钟就可以看到一次“子午仪”,并接收其自动发射的信号进行定位,定位精度约为30~40米,每次定位约需8~10分钟。“子午仪”导航卫星系统是低轨道导航卫星,它集中了远程无线电导航台全球覆盖和近程无线电导航台定位精度高的优点,仅用4颗卫星就能提供全天候全球导航覆盖和周期性二级(经纬度)定位能力。
莫卧儿王朝
1960年,美国人梅曼发明了红宝石激光器,使人类获得了性质与电磁波相同、且频率和相位都稳定的光——激光,但当时这种激光器还不能在室温条件下连续工作。
由于激光频带宽、纯度高、不易扩散,具有很好的方向性,因而很快便在通信领域找到了用武之地。
在光纤的传输介质方面,人们发现了透明度很高的石英玻璃丝可以传播光。这种玻璃丝叫作光学纤维,简称光纤。光纤一般由两层组成,里面一层称为内芯,直径一般为几十微米或几微米;外面一层称为包层。为了使光纤在施工的过程中不易被拉断,通常把千百根光纤组合在一起进行增强处理,制成像电缆一样的光缆,这样既提高了光纤的强度,又使光纤系统的通信容量大大增加。光纤的突出优点,是它可以在同一条通路上进行双向传输,利用这一特性,用户可以通过交互信息系统与对方对话,这就是我们所说的光纤通信。
光纤通信是运用光反射原理,把光的全反射限制在光纤内部,用光的信号取代传统通信方式中的电信号。但初期的光纤,光在其中传输时损耗很大。因此,要想用它来通信是不可能的。
1966年7月,英国标准电信研究所的英籍华人高锟博士和霍克哈姆就光纤传输的前景发表了具有重大历史意义的论文,论文分析了玻璃纤维损耗大的主要原因,大胆地预言,只要能设法降低玻璃纤维中的杂质,就有可能使光纤损耗从每千米1000分贝降低到每千米20分贝,从而有可能用于通信。这篇论文鼓舞了许多科学家为实现低损耗的光纤而努力。
1970年,美国康宁玻璃公司的卡普隆博士等三人,经过多次的试验,终于研制出传输损耗仅为每千米20分贝的光纤。这样低损耗的光纤,在当时是惊人的成就,使光纤通信有了实现的可能。
1970年,美国的贝尔研究所研制出能在室温下连续工作的半导体激光器,这种激光器只有米粒大小。尽管最初的激光器的寿命很短,但这种激光器已被认为是可以作为光纤通信的光源。由于光纤和激光器的重大突破,使光纤通信有了实现的可能,因此,1970年被认为是值得纪念的光纤传输元年。
1970年,突破了光纤和激光器两项技术难题,光纤通信从理想变成可能,各国电信科技人员,竞相进行研究和试验。光纤通信开始进入实用阶段,而且此后的发展极为迅速,其应用系统也已经多次更新换代。20世纪70年代的光纤通信系统主要应用光纤的短波波段进行传输;80年代以后逐渐改用长波波段;到90年代初,光纤的通信容量扩大了50倍。到了90年代后期,传输波波长更长,并且开始使用光纤放大器等新技术以增强信号、扩大传输容量。这时,光纤广泛地应用于市内电话以及长途通信干线中,成为通信线路的骨干。甚至美、日、英、法等8国已宣布,今后铺设长途通信干线不再使用电缆而改用光缆。
§§近代卷