主頁（http://www.www.jjxinkai.com）：如何在國內與中國南極考察站進行無線通聯(lián)？（附最佳時段和頻率）

40年前，1985年2月20日，中國第一座南極考察站——長城站，在南極喬治王島落成。廣袤無垠的白色大地上，從此有了中國人的身影。長城站建成運行以來，中國科研工作者就著手研究南極與北京的短波通信線路。“北京北京，這里是南極長城站！”神奇的電波，架起了長城站與祖國的溝通之橋。一起來看看當時的研究成果。

1.前言

南極長城站位于大西洋南部南極半島東北部的喬治王島上，與北京直線距離17000多公里，無線電波傳播大圓距離27000公里。

南極長城站落成典禮。圖源：雪龍?zhí)綐O官微

自1984年以來，我國先后4次派船赴南極考察（注：文章發(fā)表時的數(shù)據(jù)），船上裝有長城、中山兩站配備的1600瓦單邊帶發(fā)射機、接收機及菱形天線，與北京進行了多點試通，初步總結出南極至北京間短波通信的一些規(guī)律。

2.電波傳輸條件及時段選擇

短波是遠距離通信的最佳波長，是通過地球表面電離層多次反射而抵達目的地的。電波反射一次可傳輸3500-4000公里的距離。南極至北京的通信電路，一般要經過7次反射才能到達。

2025年1月28日，長城站全景。圖源：自然資源部官微

眾所周知，電子密度越大，電離層越厚，電子密度越小，電離層越薄。北京位于東半球，長城站位于西半球，兩地時差12小時，白天、黑夜恰好顛倒，因此，電離層的變化、溫差和季節(jié)對通信時段的選擇至關重要。

2.1 根據(jù)電離層變化選擇通信最佳時段

通信時段應選在電離層最穩(wěn)的時間內，當北京時間在09:00-17:00時，太陽光線照射較強或最強，電離層的高度較低或最低，而這時南極時間為21:00-05:00，電離層高度最高。在這個時段內，由于一方的電離層不穩(wěn)定，影響信號的傳輸質量，因此不宜選擇這個時段作為通信的最佳時段。

北京時間20:00-22:00恰是南極時間08:00-10:00，這個時段內一方的電離層趨于穩(wěn)定，而另一方的電離層高度剛剛開始升高，所以此時為通信的最佳時段。

2.2 根據(jù)溫差變化選擇通信時段

通過北京至南極（長城站、中山站）多次多點的通信實驗表明，溫差對通信時段的選擇關系極大。

南極長城站、中山站的夏季平均氣溫為0-4℃。我們曾在這兩站做過4次試驗，結果表明，在南極日落前和北京日出前一兩個小時內為通信工作時間。這個時段的北京上空電離層電子密度尚未達到最大，南極至北京間的電子密度趨于接近，溫差相對縮小，此時段的通信效果最佳。

2.3 根據(jù)季節(jié)變化選擇通信時段

北京從春季進入夏季，日照時間增長，氣溫逐漸升高，而長城站則從夏季進入冬季，日照時間縮短，氣溫逐漸降低，可通時段也從08:00-14:00（北京時間）縮至23:00-01:00。

北京從秋季進入冬季，日照時間由長變短，氣溫逐漸下降，南極和北京的溫差縮小，可通時段由北京時間23:00-01:00提前到20:00-01:00。但有時，北京的春秋兩季，早晚通信較為理想，而進入冬季后，通信的最佳時段為08:00-11:00。

1986年12月至1987年2月，我國南極科考船“極地”號，在喬治王島附近多點試驗結果與長城站基本一致，08:00-14:00時與北京聯(lián)絡較好。1988年1月至2月，該船在普里茲灣拉斯曼海域17個點的試驗結果與中山站類似，與北京的最佳通信時間為08:00-13:00。

3.頻段選擇與信號質量

大家知道，頻率的高低與波長成反比。而波長的長短又表示了電波穿透電離層的能力，波長越長，穿透力越弱，波長越短，穿透力越強。此外，頻率隨電子密度而變化，如果在電子密度大的情況下，選擇低頻率，則大部分電波被D層和E層吸收，不能達到F層進行反射，從而達不到良好的通信效果。

2024年12月22日，科考隊員在阿德利島開展企鵝繁殖情況調查。圖源：自然資源部官微

3.1 F1段

北京時間：08:00-11:30；南極時間：20:00-23:30。如前所述，這段時間是長城站電離層最穩(wěn)定的時候，頻率變化不大。

長城站和“極地”號均使用11MHz與北京通信，而北京則用13MHz工作，情況良好。

3.2 F2段

北京時間：07:00-12:00；南極時間：19:00-22:00。此時正是北京日出前1小時，氣溫由低變高，電子密度增加，頻率急驟變化，長城站使用頻率最高達14MHz。

3.3 F3段

北京時間：07:00-08:00，19:30-21:30和06:00-08:00，17:00-22:00；南極時間：12:00-13:30，07:00-08:30和12:00，07:00-10:00。盡管這些時間也是日出日落前后，但南極已進入夏末，電離層密度高而穩(wěn)定，長城站使用13MHz通信最佳。

3.4 F4段

北京時間：07:00-08:00，19:00-00:00；南極時間：12:00-20:00，07:00-08:00。北京初夏正值南極初冬，電離層變化劇烈且密度減小，頻率降低，一般情況下，12MHz為理想通信頻率。

從以上3個表格可以看出，在可通時段內，長城站、中山站在夏季，北京在冬季，頻率選擇要高一些，頻率范圍為9-14MHz；長城站、中山站在冬季，北京在夏季，頻率選擇要低一些，頻率范圍為8-12MHz。

在選定的時段和頻段內工作，北京至南極的通話信號良好，可分等級辨清信號，各級信號所占比例統(tǒng)計如下：

從以上各表可見，北京和南極長城站、中山站的通話信號質量多在3、4級，如選擇合適的時段和頻段，偶有5級信號出現(xiàn)。

相反，如遇惡劣天氣和其他特殊情況，通信信號質量極差，有時根本無法通信。

4.改善北京-南極短波通信的設想

幾年來北京對南極的短波通信實踐證明，長城站、中山站至北京的短波通信電路是可通的，但也確實存在一些影響短波通信的障礙和不利因素。

4.1 電離層突然被騷擾

如遇太陽黑子爆發(fā)等，都會出現(xiàn)局部電離層密度增加或減小，形成突發(fā)性Es層，影響電波的傳播，中斷信號傳輸達幾十秒甚至幾十分鐘。

4.2 極地強磁場干擾

由于普里茲灣和喬治王島大部分被冰雪覆蓋，島東岸常有大雪崩和地滑發(fā)生，岸上多巖石和暗礁，極地強磁場干擾嚴重，電離層常發(fā)生爆變。爆變初期，電離層呈混亂狀態(tài)，層次不清。爆變后，上層電離層，尤其是F2層逐漸擴張，臨界頻率降低，而電離層對低頻的吸收能力強，使信號變弱，會較長時間影響通信。

4.3 天電干擾

雷電對短波通信干擾很大，這種情況多半出現(xiàn)在北京的夏季。由于長城站、中山站使用設備的發(fā)射功率小，北京接收長城站、中山站信號時，天電干擾會把信號全部淹沒，嚴重時會中斷通信。

4.4 天線包冰干擾

冬季收、發(fā)信設備天線上的包冰（直徑10-15cm）會影響短波通信。這是因為電波經包冰天線后，有一部分功率被損耗，使收到的信號下降1-2個等級。

克服以上不利因素的方法：

（1）合理選擇工作時段，以防電離層突然被騷擾。一旦發(fā)現(xiàn)太陽黑子爆發(fā)等特殊情況，要重新確定雙方出聯(lián)時間，盡量避開電離層密度突然增加或減少的時間。

（2）根據(jù)極地強磁場的變化規(guī)律選擇通信時段和頻段。

1986年春，我國有關部門已在南極安裝極地強磁場測量裝置，建議越冬考察隊員密切注意極地強磁場的變化，選擇合適的時間和頻率。

（3）充分利用現(xiàn)有通信設備，發(fā)揮人的主觀能動性。實踐證明，南極與北京雙方使用菱形收、發(fā)信天線效果較好。菱形天線具有方向性強、增益高等優(yōu)點，在同等條件下，比10米鞭狀天線提高2個信號等級。為減少電波在包冰天線上的損耗，除定期敲打天線包冰外，還要適當增加天線防包冰裝置。