來源：中國無線電管理
作者：劉明星、趙哲、張寧
編輯的話：
2021年初，國家無線電監測中心專家編譯了美國著名無線電愛好者、AMSAT組織前任主席Keith Baker（呼號為KB1SF/VA3KSF）在《監測時報》上發表的業餘衛星通訊系列文章，並在「中國無線電管理」微信公眾平台開設了「認識業餘衛星通訊」專欄。2021年，在第十個2·13世界無線電日之際，我們選取中心編撰的《業餘衛星通訊》一書的部分內容，簡要介紹業餘無線電、業餘衛星通訊發展歷史、使用頻段、相關無線電管理政策、現有業餘衛星資訊等內容，發表了「原創科普《業餘衛星通訊》」系列文章。兩個系列文章一經發布，廣受好評。近期，我們整理了業餘衛星通訊發展史和全球業餘衛星情況，並結合《業餘衛星通訊》一書相關內容，推出《全球業餘衛星介紹》（節選）系列，自即日起在「中國無線電管理」微信公眾平台連載兩天，旨在深入探討業餘衛星通訊相關內容。
第一部分：業餘衛星概觀
第二部分：美國業餘衛星
第三章 日本業餘衛星
第四章 中國業餘衛星（上）
第五章 中國業餘衛星 (續)
第六章：典型廢棄的業餘衛星
第一部分：業餘衛星概觀
業餘衛星的主要功能是進行訊號轉發或語音傳遞。我們可以將軌道上的業餘衛星狀態分為以下五種（圖1）：
* 轉發器工作
* 國際空間站（語音）正常
* 只有信標
* 無訊號
* 衝突報告
這些狀態資訊是由全球業餘愛好者實時更新，並自願分享，以便業餘衛星通訊愛好者根據衛星的實時狀態制定通訊計畫。
圖 1：軌道上的業餘衛星實時通訊狀態
1. 業餘衛星發展簡史
1957年，蘇聯發射了第一顆人工地球衛星——「伴星一號」，開啟了人類的航天時代。四年後，「OSCAR-1」這顆由業餘無線電愛好者自行研製的衛星，在美國加州的一個空軍基地發射升空。這不僅證明了業餘無線電愛好者們有能力與航天發射部門進行技術協調，也有能力研製、追蹤、控制自己的衛星，以及收集和處理相關的科學和工程數據；也標誌著業餘無線電通訊从此進入太空時代。至今，世界各地的業餘無線電愛好者已經成功發射了數百顆業餘衛星。目前，「OSCAR」識別編號已經用到MO-46，但實際運用的業餘衛星總數大約只有30顆左右，許多新一代的「OSCAR」正在研發或製造、測試中。各國的業餘無線電愛好者可以利用這些業餘衛星，方便地進行各種通訊方式的實驗和聯絡。近年來，「OSCAR」衛星還服務於大學的科技組織、自然災害時的緊急通訊以及進行高新科技實驗。
AMSAT-OSCAR衛星的發展階段：
第一階段發射的衛星大多使用期限較短，只能進行簡單的訊號收發實驗；這一階段的代表衛星有 OSCAR-1 至 OSCAR-5 等。1961年12月12日發射的 OSCAR-1 衛星，僅在軌停留了22天，就有來自28個國家的超過570名業餘愛好者接收到其訊號。OSCAR-3 衛星在軌停留了18天，來自22個國家的超過1000名業餘愛好者接收到訊號。
圖 2：蘭斯·金納 （K6GSJ） 和第一顆業餘無線電衛星 OSCAR-1
第二階段發射的衛星不僅使用年限較長（大多數的使用時間都在10年以上），而且衛星上裝載了線性轉發器、數位自動轉發器，以及其他各種通訊設備；現在使用的許多衛星，如 AO-6 至 AO-8、俄羅斯的 RS 系列、日本的富士 (FujiOSCAR) 系列等，都是這一階段發射的。由於其軌道較低，因此到達地面的信號非常強，可以使用簡單的設備進行衛星通訊實驗；但低軌道的衛星繞地球運行的週期都非常短，少於 150 分鐘，每一次經過電台上空的過頂時間也只有短短幾分鐘。
第三階段發射的衛星主要特點是軌道較高，與第二階段的衛星一樣，也具有較長的服務年限以及適應各種不同的通訊方式。其代表性衛星包括已發射的AO-10、AO-13、AO-40等。高軌道的衛星繞地球的時間比上一階段的衛星大幅延長，使得每次通訊時間大大增加；由於其高軌道，因此覆蓋範圍也得到了顯著提高，當衛星位於遠地點時，幾乎可以覆蓋地球表面的三分之一面積。
圖 3：全球首顆 GSO 業餘衛星 QO-100 (Es'hail-2) 的覆蓋圖
俄羅斯 RS 系列衛星，是踏上業餘衛星通訊之路的良好選擇。 俄羅斯自 1978 年 10 月 26 日發射第一顆業餘衛星 Radio Sputnik-1 至今已發射了十多顆業餘衛星（RS-1 至 17），但早期的衛星軌道高度 1700 公里正好位於范·艾倫帶（Van Allen radiation belt），大量的、高能粒子的破壞使得這些衛星幾乎都無法達到預定的使用年限。 正是因這個原因，自 RS-10、RS11 起，RS 系列衛星都被發射到了約 1000 公里的低輻射軌道。
自 1961 年以來，無線電愛好者一直負責創建一個由約 150 顆軌道空間衛星組成的星座。這些衛星通常是與學術機構合作研發，並在空間和衛星組織的支持下發射。業餘衛星分為調頻中繼器衛星、轉發器衛星和數位衛星，現有的衛星分類如下：
調頻中繼衛星：SO-50 (SaudiSat-1C)、AO-91 (RadFxSat / Fox-1B)、LilacSat-2 (CAS-3H)、IO-86 (LAPAN-A2)、PO-101 (Diwata-2)、AO-27、ISS Crossband Repeater
轉發器衛星：AO-7、FO-29 (JAS-2)、AO-73 (FUNcube-1)、XW-2A (CAS-3A)、XW-2B (CAS-3B)、XW-2C (CAS-3C)、XW-2D (CAS-3D)、XW-2F (CAS-3F)、LO-87 (LUSEX / ?uSat-1)、EO-88 (Nayif-1 / FUNcube on Nayif-1)、CAS-4A、CAS-4B、FO-99 (NEXUS)、JAISAT-1、TO-108 (CAS-6)、RS-44、QO-100 (Es’hail-2 / P4A)（25.9 °E）。
數碼衛星：FalconSAT-3、NO-44 (PCsat)、NO-84 (PSAT)、IO-86 (LAPAN-A2)、AISAT-1、NO-103 (BRICSAT2)、NO-104 (PSAT2)、ISS 頻率摘要
圖 4：NO-104 的效果圖
2. 業餘衛星的國際組織
自 60 多年前起，北美、歐洲及其他地區的 AMSAT 小組在太空科學、太空教育和太空技術方面發揮了重要作用，極大地推動了最新水平的發展。毫無疑問，AMSAT 的志願者工程師在全球各地的努力將持續對業餘無線電以及其他政府、科學和商業活動產生深遠且積極的影響。
1）業餘無線電衛星組織（AMSAT，The Radio AmateurSatellite Corporation）：作為一個非營利的研究教育組織，於1969年在美國華盛頓哥倫比亞特區成立。該組織提供業餘衛星的設計、建造、測試和操作空間站服務，並透過出版科技書籍、發布資訊資料以及提供網路服務等方式，在全世界的無線電愛好者和學生中進行科學教育。 過去50年來，來自世界各地的AMSAT志工所進行的工作，對衛星通訊和航天領域產生了深遠且積極的影響，並在促進空間科學、空間教育和空間技術發展方面發揮了顯著作用。
2）法國地區業餘無線電衛星組織 （AMSAT-FR）：旨在發展衛星和太空業餘服務，特別是為法語國家。它向業餘無線電愛好者和業餘無線電愛好者提供支援，使他們能夠利用業餘無線電衛星，目的是實施、指導或建議與業餘或有機體所从事的航天和航空技術相關的航天項目（例如：衛星、運載火箭）。
3）國際空間站的業餘無線電（ARISS，Amateur Radio on the International Space Station）：讓全世界的學生體驗與國際空間站的宇航員直接對話的興奮感，激勵他們追求科學、技術、工程和數學職業的興趣，並透過業餘無線電與無線電科學技術進行接觸。
3. 探索業餘衛星的應用
國際電信聯盟《無線電規則》第 1.56 款明確指出，衛星業餘業務旨在讓業餘無線電愛好者進行自我訓練、互相溝通以及技術研究。
表格 1：AMSAT 目前的項目介紹
編號
專案名稱
專案簡介
備註
1
AMSAT 教育
對於那些有遠大的夢想，並對科學、技術、工程和數學 （STEM） 領域感興趣的年輕人來說，AMSAT 提供了成為航空航天和先進通訊領域下一代的創新者機會。
自學
2
立方星模擬器
AMSAT 的 CubeSat 模擬器是 AMSAT 教育部門的一個專案，它是一個低成本的衛星模擬器，透過太陽能電池板和電池供電，用於傳輸 UHF 無線遙測，並具有 3D 列印框架，可透過額外的感測器和模組進行擴展。
自學
3
ARISS
ARISS讓全球學生體驗到透過業餘無線電與國際空間站工作人員直接對話的樂趣。下一代的ARIS互通無線電系統的首個飛行單元已於3月發射至國際空間站。
互相通訊
4
高爾夫立方星計畫
AMSAT 立方星計畫的下一階段，也是 AMSAT 的戰略目標的重要組成部分，涉及高軌、寬頻通訊衛星任務。GOLF 將成為新技術的實驗平台，包括可程式化的微波中繼器、姿態確定與控制系統等。第一個 GOLF 立方體衛星「高爾夫球座」（技術評估環境）的建設計劃預計於今年年底完成。
技術研究
目前，業餘衛星的應用發展情況如下：
自學：國內外的業餘衛星愛好者，透過自行製作天線、追蹤衛星過境進行無線電通訊，並參與業餘衛星製造項目，不斷提升自身的無線電技術水平。
互相通訊：業餘衛星愛好者透過衛星進行遠距離通訊，根據 AMSAT 的記錄，目前最遠的連線距離為 2003 年申報的 18730 公里。
技術研究：自第一顆業餘衛星發射以來，業務衛星取得了顯著發展，全球無線電愛好者都貢獻了自己的力量。從短壽命的業餘衛星到允許使用者在一個或多個大陸上同時進行通訊的大型衛星，也推動了業餘愛好者不斷進行技術研究。
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