“希望一号”卫星追踪与信标收听

13.2.3　“希望一号”卫星追踪与信标收听

当我们站在铁路边观察一边鸣笛一边奔驶的火车，会明显地感到汽笛声的变化。如：远方急驶而来的火车鸣笛声会变得尖细（频率变高、波长变短），而离我们远去的火车鸣笛声会变得低沉（频率变低、波长变长），这就是音频的多普勒效应现象。多普勒效应是波源和观察者之间有了相对运动，观察者接收到的频率与波源发出的实际频率不相同的科学现象。是由奥地利物理学家、数学家克里斯琴•约翰•多普勒于1842年提出的科学理论。这是他每天在散步时，带着他的女儿经过铁路道口，通过认真观察火车汽笛声的变化，思考研究，通过实验验证的科学原理。

1.无线电波传播过程中的多普勒效应

当我们在声波世界中感受了多普勒效应后，那同样是以波动形式传播的无线电波是否也会产生多普勒效应呢？对！同样会发生。当无线电波源接近你时，你接收到的无线电频率就会升高；而当波源远离你时，接收的频率就会降低。

有些同学还会有疑问：当我们在高速运动的汽车中使用对讲机或移动电话通信时，为什么感觉不出通话质量有任何变化呢？其实这种变化是存在的，但由于相对于无线电波传播的速度而言，汽车和飞机的速度实在太慢，由此产生的多普勒效应不明显而已。

但有一种情况例外，那就是在太空中高速飞行的卫星，即便只是以第一宇宙速度（每秒7.9千米）也能相对于地面达到23倍音速。由此产生的无线电频率变化会影响通信的效果。与地面通信不同的是：在与非同步轨道卫星通联时，要预测多普勒效应可能产生的无线电频率“漂移”，及时调整收发信频率，才能顺利进行通信。

2.多普勒效应的计算

对多普勒现象深入研究产生的科学成果，已经广泛地运用在雷达、导航、测速、天文等领域，不但推动了科技的发展，也极大地便利了人们的生活。

多普勒效应的计算公式表示为：

F= f₀（1+V/C）

其中：F指观察点收到的频率；f₀指波源的频率；V指波源和观测点之间的相对速度（接近过程中是正，远离过程中是负）；C是指无线电波速度。

3.“希望一号”卫星遥测信标接收

在了解了多普勒效应后，让我们通过接收“希望一号”卫星无线电遥测信号来验证它的规律吧。

“希望一号”卫星采用了电报调制方式发送遥测信号，它的工作频率点是435.790 MHz。我们首先连接好THF7接收机的线缆、天线，确保接收系统工作正常。并在对应的接收频率上设置好电报（CW）工作方式，使用旋钮调整接收频率，并把每次频率调整的幅度减小至100 Hz。

“希望一号”每次过顶的时间一般只有十分钟左右，同学们要做好充分准备，其中分工配合尤其重要。在小组里，要安排一位同学对卫星的飞行轨道方位角和仰角即时报告；一位同学根据角度数据，调整接收天线的方向；一位同学要及时调谐接收机的频率旋钮以避开多普勒效应影响，最后一位同学除了要及时记录数据外（见表13－4），最好能把“希望一号”卫星遥测信标录下来，为进一步研究储备资料。准备好了吗？请根据预测的时间表，展开行动吧！

表13－4　“希望一号”卫星轨道预测诸元、收听频率记录表

卫星代号_______日期：_______操作员：_______

4.思考与研究

完成追踪、接收、记录“希望一号”卫星的遥测信号了吗？祝贺你们已经成为了合格的业余卫星通信操作员了。在感到兴奋的同时，让我们静下心来，再次听听卫星遥测信标的录音，根据所学到的莫尔斯电码知识，仔细判别电码字符，试着翻译遥测信标的“密码”。只要有耐心，就一定能成功。