由人造卫星获得的电波传播初步资料

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苏联第一颗人造地球卫星的发射,开始了一个新的纪元——宇宙飞行和星际旅行的纪元。

第一颗人造卫星的发射,为地球大气上层和我们星球周围宇宙空间的科学研究开辟了广阔的前途。

这些科学研究最主要的方法之一,是接收由人造卫星上发射出来的无线电信号。

大家已经知道,在第一颗人造卫星上装有两部频率各为20.005和40.002兆周(波长约为15和7.5公尺)的发射机。参加对卫星进行无线电观测的有大批的科学站,也有许多《支援陆海空军志愿协会》(简称ДOCAAФ)的无线电俱乐部和广大的苏联无线电爱好者,同时也有不少其他国家的无线电爱好者。

当然,对获得的许多无线电观测资料进行加工整理需要很多的时间,它的结果将在适当组织之后发表。可以相信,它们将提供关于电离层上层部分的结构,关于无线电波在电离层中的损耗和短波传播的可能途径的重要和有意义的资料。

接收卫星上的无线电信号的初步结果表明,波长为15公尺的信号可以在很远的距离上收到,远远超过了直视距离,在许多情况下可以达到10,000公里。对远距离接收这些信号材料的研究,无疑的,会给有关短波传播的可能途径带来很宝贵的资料。

从卫星上发射出的短波信号其传播情况是怎样的呢?

苏联的第一个人造卫星轨道的近地点(它的最低点)位置是在北半球,而远地点(轨道的最高点)在南半球,远地点的高度离地球表面约达1000公里,所以在南半球卫星是高于用来反射短波无线电信号的基本电离层—F\(_{2}\)层而运动的。

至于说到北半球,在那里却产生了特别有趣的短波传播条件,在某些时间内,第一颗卫星比电离层F\(_{2}\)最大值的位置还高,而有些时候比它低,还有的时候接近这最大值的位置。如果卫星的位置比F2层高,那么无线电波便从电离层上面穿过它整个的厚度而落到地面,再从地面反射,并且继续以一次或多次由F\(_{2}\)层反射的方法传播,在这个区域中,F2层的临界频率有足够大的数值(图1)。也有这样的可能,就是,从上面以倾斜角度进入电离层的无线电波,由于在其中受到很大的折射,因而能够传播到几何直视距离以外(图2)。

图1
图1 🔍原图 (686×435)
图2
图2 🔍原图 (653×433)

如果卫星位于F\(_{2}\)层最大值之下(图3),并且从地球被太阳照射的区域向着观测地点接近,波长为15公尺的无线电信号便能够从卫星到达接收点,它们起初(即当卫星离接收点很远时——译者注)是连续的由F2层和地球表面反射,而后(即卫星接近接收点时——译者注)是以直接传播方式到达的。如果卫星经过观测区域上空,然后向着地球未被太阳照射的区域离去,那么,这一信号的接收在比较短距离上便中断了,这一距离即为直视距离的边界。在许多情况下也观测到了不相称的接收情况。如果卫星的位置在F\(_{2}\)层的最大值附近,那么便能够为形成无线电波导(大气波导——译者注)建立特别有利的条件,这种波导能使无线电波传播到很远的距离(图4)。应当指出,实际上与沿着最短距离从卫星到达观测地点的信号同时,还有时候收到绕过了地球一周的信号(环球回波)。曾经有人在15公尺波长接收到这种环绕地球的无线电回波,例如,10月8号0点07—08分就被最有经验的短波无线电爱好者之一,莫斯科的Ю.H.普罗卓罗夫斯基收到过。

图3
图3 🔍原图 (659×419)
图4
图4 🔍原图 (670×427)

至于波长7.5公尺的电波,根据已有的材料可以断定,虽然在个别情况下由于F\(_{2}\)层在白天时间内临界频率的数值很高,使这种电波能够按照短波传播的规律传播,并且超出了直视范围,但是在一般情况,正如大家所熟悉的,还只能在直视范围以内接收到。

卫星所在位置的相对高度和在同一瞬间F\(_{2}\)层最大值的真实高度确知以后,分析这一时间的无线电波传播条件,便可以对电波用什么方法传播作出结论。(石麟译自苏联“无线电”杂志1957年12期)(苏联技术科学博士,教授 A.卡赞采夫)