業(yè)余衛(wèi)星發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)階段：第一階段從1961年到1972年，這一時(shí)期的業(yè)余衛(wèi)星壽命很短，大多只有二三十天，主要用作衛(wèi)星技術(shù)試驗(yàn)，參與通信的業(yè)余無(wú)線電愛(ài)好者人數(shù)約為幾百至幾千人；第二階段從1972年到1980年，衛(wèi)星的壽命有很大的提高，可以達(dá)幾年，且有較強(qiáng)的通信能力，運(yùn)行的軌道多為近地軌道，更多的業(yè)余無(wú)線電愛(ài)好者加入到業(yè)余衛(wèi)星通信的行列；第三階段從1980年至今，業(yè)余衛(wèi)星通信時(shí)代到來(lái)，衛(wèi)星也向更高、更強(qiáng)發(fā)展。
20世紀(jì)發(fā)射的業(yè)余衛(wèi)星到現(xiàn)在已經(jīng)幾乎全部廢棄。本篇文章介紹幾顆較為典型的廢棄業(yè)余衛(wèi)星。
1. OSCAR-2
OSCAR-2于1962年6月2日在加利福尼亞州范登堡空軍基地搭乘Agena-B型運(yùn)載火箭升空并進(jìn)入運(yùn)行軌道。該星由OSCAR-1的同一組織設(shè)計(jì)制造，相對(duì)OSCAR-1而言有很多改進(jìn)。一項(xiàng)升級(jí)內(nèi)容是改進(jìn)了內(nèi)部溫度感應(yīng)機(jī)制，提高了感應(yīng)準(zhǔn)確度；另一項(xiàng)改進(jìn)了衛(wèi)星的外部保護(hù)層，以確保內(nèi)部能保持較低的溫度；還有一項(xiàng)修改降低了信標(biāo)發(fā)射機(jī)的輸出功率低至100mW，用來(lái)延長(zhǎng)衛(wèi)星電池的使用壽命。在1962年6月20日停止了為期18天的服役，并于1962年6月21日重新啟動(dòng)。
圖1 OSCAR-2
2. OSCAR-5
OSCAR-5又稱Australis-OSCAR-S，于1970年1月23日從加利福尼亞州的范登堡空軍基地發(fā)射升空，搭乘運(yùn)行美國(guó)氣象衛(wèi)星的Delta火箭到達(dá)1488km高的極地軌道。它是由宇航部門(mén)和澳大利亞墨爾本大學(xué)無(wú)線電俱樂(lè)部的學(xué)生設(shè)計(jì)建造的。該星在29MHz和144MHz傳輸遙測(cè)信標(biāo)數(shù)據(jù)，也是第一顆可以從地面控制的業(yè)余衛(wèi)星，它有一個(gè)遙控指令接收機(jī)，可以讓地面站控制衛(wèi)星上的29MHz信標(biāo)發(fā)射機(jī)。OSCAR 5未攜帶轉(zhuǎn)發(fā)器，所以它不能用來(lái)做中繼通信。但是它安裝了一個(gè)創(chuàng)新性的磁場(chǎng)姿態(tài)穩(wěn)定系統(tǒng)。
3. RS-1和RS-2
RS-1和RS-2于1978年10月26日從前蘇聯(lián)北部的普列謝茨克國(guó)家航天發(fā)射場(chǎng)搭載一枚F-2型火箭升空，進(jìn)入距地球1600km的橢圓軌道。這兩顆衛(wèi)星都攜帶了145MHz～29MHz的轉(zhuǎn)發(fā)器。這兩顆衛(wèi)星也被稱之為Radio-1和Radion-2，繞地球一圈約為120分鐘。它們用莫爾斯電碼傳送溫度和電壓遙測(cè)信號(hào)，有太陽(yáng)能電池和“Codestore”存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)郵件系統(tǒng)，在莫斯科、新西伯利亞及海參崴建有地面控制站。
RS-1和RS-2有靈敏度非常高的接收機(jī)和防止上行功率過(guò)大時(shí)保護(hù)接收機(jī)的過(guò)載斷路器，斷路器只能在衛(wèi)星覆蓋前蘇聯(lián)的時(shí)候被重置。然而，西方的業(yè)余無(wú)線電愛(ài)好者們有時(shí)用數(shù)百瓦的功率來(lái)過(guò)載發(fā)射，這種不斷的觸發(fā)斷路器動(dòng)作使這兩顆衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器被不斷關(guān)閉。前蘇聯(lián)的地面控制人員不得不重置該斷路器來(lái)保持打開(kāi)狀態(tài)，但最終的結(jié)果是衛(wèi)星只能在覆蓋前蘇聯(lián)的時(shí)候可以通聯(lián)，因?yàn)樵谛l(wèi)星覆蓋北美和西歐的時(shí)候西方的業(yè)余無(wú)線電愛(ài)好者們總是觸發(fā)這個(gè)斷路器。RS-1只工作了幾個(gè)月，但是RS-2一直工作到1981年。
圖2 RS-1和RS-2
4. Iskra-1
前蘇聯(lián)在20世紀(jì)八十年代也忙于自己的業(yè)余衛(wèi)星項(xiàng)目，雖然大多數(shù)前蘇聯(lián)的業(yè)余無(wú)線電衛(wèi)星被稱為“Radionsputniks” (無(wú)線電人造地球衛(wèi)星)，但有一個(gè)系列的衛(wèi)星被稱為“Iskra”,其俄語(yǔ)中的含義是“火花”。莫斯科航空研究所的學(xué)生業(yè)余無(wú)線電愛(ài)好者們制造了28kg的“Iskra”。這顆衛(wèi)星有太陽(yáng)能供電的轉(zhuǎn)發(fā)器、遙測(cè)信標(biāo)、地面指令信道、存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)信息公告板和星載計(jì)算機(jī)。“Iskra”的轉(zhuǎn)發(fā)器在21MHz和28MHz傳輸信號(hào)，它的遙測(cè)信號(hào)在29MHz附近。衛(wèi)星通過(guò)莫斯科和卡盧加的地面站控制，其目的是希望促進(jìn)保加利亞、古巴、匈牙利、老撾、蒙古國(guó)、波蘭、羅阿尼亞、前蘇聯(lián)還有越南的業(yè)余無(wú)線電愛(ài)好者們通聯(lián)。
Iskra-1于1981年7月10日在北部的普列謝茨克航天中心發(fā)射場(chǎng)用A-1火箭送到680km的極地軌道。在運(yùn)行了13周以后于1981年10月7日因再入大氣層而燒毀。
圖3 前蘇聯(lián)的“Iskra-1”業(yè)余衛(wèi)星
5. UoSAT-OSCAR 9
英國(guó)的第一顆業(yè)余無(wú)線電衛(wèi)星是英國(guó)薩利大學(xué)的學(xué)生設(shè)計(jì)的UO-9。其實(shí)“UoSAT”就是“University of Surrey Satellite”(薩利大學(xué)的衛(wèi)星)。這顆52kg重的科學(xué)教育衛(wèi)星于1981年10月6日在美國(guó)加利福尼亞州范登堡空軍基地由Delta火箭送入547km高的極地軌道。
雖然UO-9沒(méi)有攜帶通信轉(zhuǎn)發(fā)器，但是他可以發(fā)送數(shù)據(jù)，并且將攜帶的攝像機(jī)的圖像傳輸回地球。這顆衛(wèi)星裝有一個(gè)最早期的（CCD）陣列，它組成了首個(gè)用來(lái)防止荒漠化的低成本空間電視攝像機(jī)。相對(duì)于早期的技術(shù)來(lái)說(shuō)，它拍攝并傳送的空間圖像是非常壯觀的。UO-9衛(wèi)星的攝像機(jī)并沒(méi)有穩(wěn)定地指向地球，所以照片所涵蓋的區(qū)域也是隨機(jī)拍攝的。
UO-9上帶有磁力計(jì)及輻射探測(cè)儀，此外還帶有兩臺(tái)粒子計(jì)數(shù)器用來(lái)測(cè)量太陽(yáng)活動(dòng)及極光對(duì)無(wú)線電信號(hào)的影響。衛(wèi)星還裝載了具有150個(gè)詞匯的語(yǔ)音合成器，用來(lái)報(bào)告衛(wèi)星的狀況。它既在145MHz和435MHz發(fā)射信標(biāo)，又在7MHz、14MHz、21MHz、28MHz的短波頻率及2GHz和10GHz的微波頻率發(fā)射信標(biāo)。
1982年由于軟件錯(cuò)誤造成145MHz和435MHz的信標(biāo)被錯(cuò)誤地同時(shí)開(kāi)啟，導(dǎo)致衛(wèi)星的接收機(jī)被自己的發(fā)射阻塞，薩里大學(xué)的業(yè)余無(wú)線電愛(ài)好者呼吁斯坦福大學(xué)及加州的業(yè)余無(wú)線電愛(ài)好者對(duì)衛(wèi)星實(shí)施干預(yù)。斯坦福大學(xué)的業(yè)余無(wú)線電愛(ài)好者使用43米的蝶形天線用15mW的功率向衛(wèi)星發(fā)射，這一辦法后來(lái)讓衛(wèi)星恢復(fù)了控制。
UO-9在經(jīng)過(guò)7年多可靠的運(yùn)行和服務(wù)后于1989年10月13日墜入大氣層燒毀。
結(jié)語(yǔ)：由國(guó)家無(wú)線電監(jiān)測(cè)中心組織編寫(xiě)的《全球業(yè)余衛(wèi)星介紹》（節(jié)選）連載已完結(jié)。后續(xù)，我們將在無(wú)線電科普叢書(shū)《業(yè)余衛(wèi)星通信》中系統(tǒng)介紹業(yè)余衛(wèi)星通信基本原理、主要特點(diǎn)、系統(tǒng)組成，業(yè)余衛(wèi)星通信的基本方法和當(dāng)前在軌業(yè)余衛(wèi)星應(yīng)用情況等內(nèi)容，與廣大讀者共饗業(yè)余衛(wèi)星通信領(lǐng)域的科學(xué)之美。