大家好，欢迎来到IT知识分享网。

小时候非常羡慕宇航员叔叔，想成为他们一样，在太空中遨游。现在实现了一半，成为了一个叔叔。既然这样，为了圆儿时的梦想，何不自己设计一个卫星，在太空中遨游呢。

人造卫星的按用途划分可以分为很多种，下面列举4种：

• 气象卫星，大家手机上每天的天气预报的数据来源就是由气象卫星给的；

• 通信卫星，住在南极的人的要给北极的朋友打电话就要通过通信卫星连接；

• 科学卫星，探查黑洞、外星人之类的就是科学卫星的日常工作；

• 导航卫星，这是保证我们在城市里不迷路、在高速上能正确下高速的导航卫星。

好了，我们要设计一个什么卫星呢？既然5G时代快要来临了，配合时代发展，这里就选通信卫星，通信卫星是作为一个信使存在的，负责两地的信息交换工作，通信卫星工作如下图，是地面基站建立联系的枢纽：

通信原理

来看看电话是怎么打通的，比如我在四川要和陕西的小王打电话，通信步骤如下：

第零步：手机开机，这个时候手机要搜索附近的基站，和基站建立连接，连接的识别码就是SIM卡的IMSI号（这个是SIM卡的唯一编号，相当于我们的身份证），申请入驻此区域，得到一个入驻号码（这个入驻号码只在通信网络中使用，我们察觉不到）。这个时候手机就入网了，有信号了。

第一步：我拨了陕西朋友小王的电话号码，我的手机会主动和基站通信，基站接收到我的请求后，查看我要和哪儿的SIM卡联系，因为对方的SIM卡也执行了第零步操作，所以在数据库中就知道对方在哪儿。如果对方没有执行第零步操作，那么电话就打不通了。接着，基站主动和卫星通信。

第二步：卫星收到基站的信息后，这里不做任何处理，直接透明转发信息到地球上。

第三步：地球上的对方的基站接收到信息后，找到小王的入网号，建立对应的SIM卡连接。

第四步：小王的手机响了，我和小王联系上了。

好了，电话就这么就打通了，知道通信原理，那么通信实施方案就依样画葫芦，再来看看卫星是由什么组成的。

卫星组成

卫星由卫星平台和有效载荷组成。卫星平台就是卫星自身舱体，有效载荷就是卫星实现功能所搭载的设备。通信卫星的有效载荷肯定就是天线系统和空间通信转发器了。

• 卫星平台

卫星平台由结构系统、温控系统、电源系统、位姿控制系统、遥测系统、推进系统组成。除了电源系统的太阳能帆板暴露在太空中，其余的一般都在轨道舱内部，因为宇宙中没有大气，无法抵挡宇宙辐射和太阳风暴。所以宇航级的东西为什么死贵。。。下面是嫦娥二号：

抱歉，手滑了，这才是嫦娥二号：

可以看见推进器，大量的天线、光谱相机，太阳帆板等暴露在外，其余的都被轨道舱包裹得严严实实的。

• 卫星天线

卫星天线是什么样的呢，像我们村里的这种XX通电视天线一样，是下面这样吗？

不，卫星的天线系统是下面这样。

是不是有点懵，怎么这么多天线，其实不要看这么多天线，每个天线的载波频段都是不同的，因为卫星在太空里要接收各种信息，如果只采用一种频段的天线很容易发生同频干扰。

• 空间通信转发器

这个空间通信转发器又是什么？这个又叫通信中继器，其作用是接收和处理信号，比如地面信号发到卫星上，靠通信转发器来转发，而这个又分为透明转发和处理转发。下面是透明转发器的工作回路。

透明转发工作回路

透明转发器把地面信号从A点转发到B点，不做任何处理。

处理转发器还要对数字信号进行解调，再加工，然后再发射出去。

卫星轨道

卫星要是运行在轨道上的，所有卫星的轨道都在通过地球垂心的一个平面内，所以我们还需要计算轨道，这里感谢伟大的开普勒，他的三大定律能让我们知道卫星在天上的状态。

开普勒

开普勒第一定律：所有行星绕太阳的轨道都是椭圆，太阳在椭圆的一个焦点上。

开普勒第二定律：行星和太阳的连线在相等的时间间隔内扫过相等的面积。

开普勒第三定律：所有行星绕太阳一周的恒星时间T的平方与它们轨道长半轴a的立方成比例。

卫星轨道

开普勒三大定律对对卫星绕地球也同样适用，我们从第一定律能计算卫星的位置，第二定律能计算卫星的瞬时速度，第三定律能计算卫星的公转周期。

最后，卫星的通信，组成和轨道都搞定了，我觉得卫星已经设计出来了，现在就差一枚能让卫星上天的火箭了。