要说放卫星，其实和放风筝是一样一样的。上了天的风筝得有线拉着，否则容易飘走。上了天的卫星也一样，它需要通过电磁波时刻与地面保持联络。而天线就是电磁波收发装置，也可以简单地看做是放卫星的线轱辘了！
天线（Antenna）其实是个引申词汇，本意是昆虫相互交流的触角器官。随着电磁波技术的发明和不断发展，Antenna直接衍生为天线。按咱们中国人的说法，向天空伸出线嘛，所以就叫天线。
要说天线的起源和发展，比较有代表性的就是1901年马可尼通过几个巨型天线发射电磁波，第一次成功越过大西洋实现了长距离无线通信。
为了使天线能够转动起来指向需要的方向，1931年，美国贝尔实验室的工程师卡尔·央斯基（Karl Jansky）把天线安装在了轮盘上，专门用来搜索和鉴别电话干扰，却意外发现了来自银河系里遥远射电星发射的电磁波辐射。
二战时期，英国在沿着英吉利海峡的海岸线上建起了一座座巨型雷达天线，成功挡住了德国2600余架飞机的疯狂进攻并成功取得了战役的胜利。
在我国航天事业早期，也使用过如下图中的八木天线。
如今航天卫星地面站中多采用抛物面天线，这种“锅盖式”的天线比上面的天线都有更高的效率。然而，这也不是现代人的发明！早在公元前220年，伟大的物理学先驱阿基米德就已经掌握了这背后的原理。
下面这幅壁画就描绘了当时罗马帝国的海军舰队向邻边小国叙拉古发起进攻，国王情急之下向城中年逾七十的阿基米德求援。于是，睿智的阿基米德就指挥士兵们在城墙上树起了一面巨大的抛物镜，汇聚的太阳光瞬间烧毁了来犯的敌船。
这背后的物理学其实很简单，当平行光射到抛物面后将汇聚到焦点上。抛物面天线就是利用这个原理，将来自遥远航天器的微弱电磁波信号收集起来，用于与航天器进行通信联络。
天线性能和天线口径息息相关。天线越大，接收面积就越大，能接收的电磁波能量也就越高。在以“神舟”系列载人航天工程为代表的上世纪90年代，航天器轨道高度通常只有几百公里，此时我国的地面站以及“远望”系列船载站多采用口径10米左右的天线就可以满足任务需求了。
远望7号测量船
2004年，我国嫦娥探月工程任务正式立项启动。由于地月距离达38万公里，月球探测器传回地球的信号较之前载人航天任务衰减很多，必须有更大口径的天线才能接受如此遥远的微弱信号。为此，我国测控系统首次研制了口径18米的天线，有力保障了2007年的嫦娥一号、2010年的嫦娥二号两次绕月任务。
青岛18米天线
为了进一步保障后续月球探测任务，我国又先后在喀什和阿根廷新建了两座35米口径的天线，并在地处佳木斯的林区里建设了口径达66米的大天线，这也是目前亚洲最大、世界领先的全可动式抛物面天线。
喀什35米天线
佳木斯66米天线
2012年12月13日，佳木斯66米天线、喀什35米天线和上海天文台65米天线进行联合观测，成功控制嫦娥二号飞跃距地球约700万公里的图塔蒂斯小行星，实现了我国航天飞行从40万公里到700万公里以远的巨大跨越。
由佳木斯、喀什、阿根廷这三个大天线联网组成的中国深空探测网，还将用于支持中国未来的探月三期（采样返回）、载人登月、火星探测及其他深空探测任务。
但受限于机械结构瓶颈，天线口径也不是可以无限制增加的。专家们普遍认为100米口径基本已经到了极限。在未来，我国航天地面测控系统正在考虑利用多个小口径天线形成天线组阵，等效成一个巨大的天线来实现发射和接收航天器信号。
卫星地面站天线知识，你get了吗？
▋作者：何国龙 ▋来源：我们的太空 ▋编辑：高 地、江程杰 ▋邮箱：ourspace0424@163.com
