引言

日前，有俄羅斯媒體發表訊息稱，俄羅斯科研人員在流星餘跡通訊裝置的研發上已經取得了突破。該裝置可用於在極圈地區和北海路線的開發過程中進行資訊傳輸，最快將於2020年投入使用。這則訊息引發了世界對於流星餘跡通訊技術的關注。

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何為流星餘跡通訊？

流星是宇宙空間物質碎片和塵埃。據估計，每天大約有1000億顆流星進入地球大氣層。而流星餘跡通訊則是一種以流星餘跡為媒介的超視距通訊方式。

當流星體與地球接近時,流星體會被地球引力捕獲,高速墜入地球大氣層,與空氣分子劇烈碰撞和摩擦。流星體由於高溫而氣化,形成一條電離氣體柱,這個電離氣體柱被稱為流星餘跡。

利用流星餘跡對甚高頻無線電波的反射或散射,從而實現超視距無線通訊的方式就被稱為流星餘跡通訊。

相比於其他無線通訊手段，流星餘跡通訊具有以下特點：

通訊距離遠。有實驗表明，流星餘跡可以實現1600千米以內通訊，最大通訊距離約2300千米（這由流星餘跡的高度和地球曲率的關係所決定），組網後可實現全國通訊、洲際通訊。保密性強，可靠性高。流星的不可預測性以及無線電波反射具有的明顯方向性，使流星餘跡通訊具有優良的抗截獲、抗堵塞和保密能力。如果爆發核戰爭，那麼幾乎所有現代通訊手段，如網際網路、微波視距、衛星通訊、短波超視距通訊、有線通訊等都可能失效，但是流星餘跡通訊所利用的電磁波散射介質具有特殊性，這就決定了其在核爆條件下依舊可以正常通訊。成本低。由於流星餘跡中的電子密度非常大，所以在同樣通訊距離下，流星餘跡通訊比普通通訊方式的發射功率要小很多，這就決定其相應裝置造價會偏低，而且體積小可以裝載在車輛上，易於移動和架設。

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該技術有何現實應用？

流星餘跡通訊速率低（一般為2.4～64Kbit/s），且通訊方式不是實時的。每條流星餘跡通道存在時間約為十幾毫秒至1秒之間，一條通道中斷後，再尋找新的通道進行通訊尋找平均時間為十秒量級，因此流星餘跡通訊是一種斷續的通訊方式，一般作為應急通訊手段。

流星餘跡通訊在一些特殊環境下有著廣泛的用途。如在極地地區，由於北極光和電離層干擾等自然現象，普通通訊裝置會受到干擾而導致通訊品質變差甚至無法工作，這種干擾在靠近地球磁極的區域尤為明顯。而流星餘跡通訊可以在任意緯度獲得足夠的資料傳輸通道。

在山區地形中，無線通訊由於山體、樹木和植被對無線訊號吸收和遮擋,造成通道衰落嚴重,通訊系統的通訊覆蓋範圍受到嚴重影響,同時發射訊號在山體傳播過程中經過多次的反射、折射,使接收端收到的訊號非常複雜,難以進行解調。流星餘跡通訊由於採用天頂方向的電離氣體柱反射訊號，所以傳輸路徑不受山體的影響,可以避免上述不利的因素。

另外，在各種災害（如地震、泥石流、颶風、海嘯、山洪、森林火災）以及戰爭中，傳統通訊方式受到限制，流星餘跡通訊卻受干擾較小，所以也適用於相關災害應急通訊網和軍用指揮網路。

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各國有哪些研究進展？

20世紀50年代，加拿大最早利用流星餘跡實現了遠距離通訊。70年代，美國將流星餘跡通訊用於軍事、水文和氣象等方面的資料傳輸網。而日本在海上自衛隊也配備了流星餘跡通訊,以保障應急指揮系統通訊。

有訊息稱，目前英、美等國的研究人員正在建設一個覆蓋西歐與部分東歐國家的流星餘跡通訊網，探討最終以流星餘跡通訊代替衛星通訊的可能性。

中國於50年代進行了流星餘跡電波傳播的試驗；70年代研製並使用了流星餘跡通訊裝置。

設計並實現了基於大規模積體電路的軟體無線電平臺，便於實現不同速率的多種編碼、調製方式；設計並實現了新的鏈路通訊協議和具有多檔速率的自適應變速通訊體制；在射頻部分採用了雙工濾波器，從而使收發天線之間的間距縮小到50米、收發的頻率間隔縮小到1MHz左右。該系統在國內多條南北取向的線路上完成了野外通訊試驗。

此次俄羅斯研製的新型流星餘跡通訊裝置只有膝上型電腦大小，傳輸文字和語音訊息的移動系統也已通過測試，兩三個月之後俄羅斯技術人員將開始對流星通訊裝置進行大規模測試，準備在2020年交付使用。