1957年，苏联成功将第一颗人造卫星发射上天，自此人类开启了向太空不断发射卫星的征程。时至今日，天空中已有数千颗卫星在轨运行，每时每刻，头顶上方都有上百颗卫星穿梭而过。
近地轨道通信难题与解决方案
理论上讲，多数卫星至少有一半时间处于地平线以下，那究竟该如何与它们保持通信联络呢？提及卫星，我们下意识就觉得它们遥不可及，可实际上，绝大多数卫星运行在距离地球不过几百千米的近地轨道上。这段距离虽说不上近在咫尺，但也绝非远不可及，要是有星际高铁，也就一两个小时的车程。
就这些卫星而言，传输距离并非难题，关键在于卫星飞行速度太快，该如何与之对接上呢？中学时我们就学过，绕地球飞行的卫星，轨道越低，周期越短，速度越快。近地轨道卫星的飞行速度约为7.6千米每秒，每分钟能跨越4度，90分钟便能环绕地球飞行一圈。为使地面尽可能长时间接收到卫星信号，近地卫星大多配备全向天线，力求将可通信范围扩至最大。
即便如此，单个地面站即便能接收150度范围的信号，与单颗卫星持续通信的时长也仅有5分钟左右。对于普通观测卫星，这不算什么大问题，它们可以把日常观测数据储存起来，待飞经地面站上空时再一股脑发送回地面。但要是涉及载人航天，每90分钟仅有几分钟的通话时间，显然难以令人满意。
2013年杨利伟搭乘神舟五号飞船，执行我国首次载人航天任务。神舟五号轨道高度300多千米，与近地卫星无异，同样以90分钟每圈的速度绕地球飞行。为尽量延长通信时长，在酒泉控制中心、北京指挥控制中心以及西安测控中心的协同调度下，共有13个测控站参与此次任务，除国内陆地上的站点外，还包括纳米比亚站、卡拉奇站和马林迪站三个海外站点，同时有4条远洋测量船在三大洋上保驾护航。
即便如此，神舟五号飞行期间，杨利伟与地面取得联系的时间仅占大约30%，其余时间只能独自在太空静静飘浮。失联时段，杨利伟和地面工作人员的心都始终悬着，可见，提高可通信时间比例迫在眉睫。一个直接的办法是在地面建设更多测控站，可经计算，要实现全天候空对地通信，需在地面建造100多个测控站，这种方式外交成本过高，任何国家都无力承担。既然地面方案行不通，那就只能从天上想办法，于是第二种方案应运而生，即在近地轨道部署大量卫星，借助卫星间通信实现全球组网。不过这种做法对卫星数量需求极大，直到近几年卫星成本降低，才具备了可行性。
星链与卫星竞争
提到这类项目，大家最为熟知的当属马斯克的星链。由于国际电联对轨道和频率实行先到先得规则，而近地空间容纳卫星上限约为6万个，因此凡是有志于探索太空的国家和企业，都必须适时跟进。
近地卫星网络成本高昂，还潜藏产生大量太空垃圾的风险，当下各国及企业间的竞争态势，颇有些军备竞赛的意味。国际电联收到的通信卫星星座申请就多达200余份，数量着实惊人，未来围绕太空规则的博弈，必然成为大国竞争的关键战场。
地面方案外交成本高，近地轨道方案需卫星多，看来更具现实可行性的解决方案，得朝着更远的方向探寻。正所谓站得高、看得远，卫星亦是如此，离地面越远，辐射范围越大。在距离地球足够远时，一颗卫星便能覆盖约三分之一的地球面积，仅需3颗这样的中继卫星作为太空基站，就能实现全天不间断的空地通信。
地球静止轨道与中继卫星
这些太空基站该部署在何种轨道呢？最直接、最合理的答案便是地球静止轨道。地球静止轨道位于赤道上方35786千米处，在此轨道上的卫星公转周期与地球自转周期一致，与地球保持相对静止。如此一来，地球上的天线对准某颗卫星后，无需调整便能始终保持同步。这条轨道堪称珍贵无比，是有限且不可再生的资源，各国都有在此发射卫星的需求。
以往人们认为，在360度轨道上每隔两度发射一颗卫星较为安全，这样该轨道总共能容纳180颗卫星，然而随着各国发射卫星数量日益增多，安全距离已从两度缩减至0.5度，不过上限也从180颗提升到了720颗，当前近600颗的静止卫星数量距新上限已相差无几，足见轨道资源的稀缺程度。
虽说多数国家和组织将中继卫星安置于地球静止轨道，但也有例外，那便是俄罗斯，准确说是苏联。这并非刻意标新立异，实则受地理条件所限，俄罗斯国土大多处于高纬度地区，而地球静止轨道在赤道上空，对高纬度区域覆盖欠佳。于是苏联科学家精心钻研出一条椭圆形倾斜轨道，卫星多数时间高悬于北极上方，专为高纬度地区提供通信服务。该轨道周期为12小时，远地点距地球39700公里，略高于地球静止轨道，近地点高度仅600公里，比最低的近地轨道高不了多少，因而卫星经过近地点时速度极快，高达10公里每秒，是静止轨道卫星速度的3倍有余。这条轨道被称作闪电轨道，系列卫星也得名闪电卫星，俄罗斯沿用至今。
未来为满足各类特殊需求，特殊轨道卫星想必会越来越多。无论是天链还是星链，无论采用何种轨道，不间断的太空通信网络都意义非凡。中继卫星系统堪称太空基建的核心一环，随着科技持续进步，太空通信网络必将成为紧密连接全球、强力推动创新的关键要素。
文本来源 @差评君 的视频内容
