太空探测者——人造卫星

人造卫星的简介

卫星，是指在宇宙中所有围绕行星轨道上运行的天体。环绕哪一颗行星运转，就把它叫做哪一颗行星的卫星。比如，月亮环绕着地球旋转，它就是地球的卫星。

苏联发射的第一颗人造卫星

“人造卫星”就是人类“人工制造的卫星”。科学家用火箭把它发射到预定的轨道，使它环绕着地球或其他行星运转，以便进行探测或科学研究。比如最常用于观测、通讯等方面的人造地球卫星。

地球对周围的物体有引力的作用，因而抛出的物体要落回地面。但是，抛出的初速度越大，物体就会飞得越远。牛顿在思考万有引力定律时就曾设想过，从高山上用不同的水平速度抛出物体，速度一次比一次大，落地点也就一次比一次离山脚远。如果没有空气阻力，当速度足够大时，物体就永远不会落到地面上来，它将围绕地球旋转，成为一颗绕地球运动的人造地球卫星，简称人造卫星。

人造卫星是发射数量最多，用途最广，发展最快的航天器。继苏联发射了世界上第一颗人造卫星之后，美国、法国、日本也相继发射了人造卫星。中国于1970年4月24日发射了“东方红”1号人造卫星，截止2009年底中国共成功发射256颗不同类型的人造卫星。

中国发射的“东方红”1号卫星

人造卫星一般由专用系统和保障系统组成。专用系统是指与卫星所执行的任务直接有关的系统，也称为有效载荷。应用卫星的专用系统按卫星的各种用途包括:通信转发器、遥感器、导航设备等。科学卫星的专用系统则是各种空间物理探测、天文探测等仪器。技术试验卫星的专用系统则是各种新原理、新技术、新方案、新仪器设备和新材料的试验设备。保障系统是指保障卫星和专用系统在空间正常工作的系统，也称为服务系统。主要有结构系统、电源系统、热控制系统、姿态控制和轨道控制系统、无线电测控系统等。对于返回卫星，则还有返回着陆系统。

人造卫星的运动轨道取决于卫星的任务要求，区分为低轨道、中高轨道、地球同步轨道、地球静止轨道、太阳同步轨道，大椭圆轨道和极轨道。人造卫星绕地球飞行的速度快，低轨道和中高轨道卫星一天可绕地球飞行几圈到十几圈，不受领土、领空和地理条件限制，视野广阔。能迅速与地面进行信息交换、包括地面信息的转发，也可获取地球的大量遥感信息，一张地球资源卫星图片所遥感的面积可达几万平方千米。

在卫星轨道高度达到35786千米，并沿地球赤道上空与地球自转同一方向飞行时，卫星绕地球旋转周期与地球自转周期完全相同，相对位置保持不变。此卫星在地球上看来是静止地挂在高空，称为地球静止轨道卫星，简称静止卫星，这种卫星可实现卫星与地面站之间的不间断的信息交换，并大大简化地面站的设备。目前绝大多数通过卫星的电视转播和转发通信是由静止通信卫星实现的。

人造卫星种类

人造卫星是个兴旺的家族，如果按用途分，它可分为三大类:科学卫星、技术试验卫星和应用卫星。

科学卫星是用于科学探测和研究的卫星，主要包括空间物理探测卫星和天文卫星，用来研究高层大气，地球辐射带，地球磁层，宇宙线，太阳辐射等，并可以观测其他星体。

科学卫星

技术试验卫星

技术试验卫星是进行新技术试验或为应用卫星进行试验的卫星。航天技术中有很多新原理，新材料，新仪器，其能否使用，必须在天上进行试验;一种新卫星的性能如何，也只有把它发射到天上去实际“锻炼”，试验成功后才能应用;人上天之前必须先进行动物试验……这些都是技术试验卫星的使命。

应用卫星是直接为人类服务的卫星，它的种类最多，数量最大，其中包括:通信卫星、气象卫星、侦察卫星、导航卫星、测地卫星、地球资源卫星、截击卫星等等。

“风云”2号气象卫星

运行轨道

人造卫星的运行轨道(除近地轨道外)通常有三种:地球同步轨道，太阳同步轨道，极轨轨道。

地球同步轨道是运行周期与地球自转周期相同的顺行轨道。但其中有一种十分特殊的轨道，叫地球静止轨道。这种轨道的倾角为零，在地球赤道上空35786千米。地面上的人看来，在这条轨道上运行的卫星是静止不动的。一般通信卫星、广播卫星、气象卫星选用这种轨道比较有利。地球同步轨道有无数条，而地球静止轨道只有一条。

太阳同步轨道是轨道平面绕地球自转轴旋转的，方向与地球公转方向相同，旋转角速度等于地球公转的平均角速度(360°/年)的轨道，它距地球的高度不超过6000千米。在这条轨道上运行的卫星以相同的方向经过同一纬度的当地时间是相同的。气象卫星、地球资源卫星一般采用这种轨道。

极地轨道是倾角为90°的轨道，在这条轨道上运行的卫星每圈都要经过地球两极上空，可以俯视整个地球表面。气象卫星、地球资源卫星、侦察卫星常采用此轨道。

世界各国首颗卫星发射

1957年10月4日，苏联发射了第一颗人造地球卫星，它宣告人类已经进入空间时代。第一颗人造地球卫星呈球形，直径58厘米，重83.6千克。它沿着椭圆轨道飞行，每96分钟环绕地球一圈。苏联第一颗人造地球卫星的发射成功，揭开了人类向太空进军的序幕，大大激发了世界各国研制和发射卫星的热情。

美国于1958年1月31日成功地发射了第一颗“探险者”－1号人造卫星。该星重8.22千克，锥顶圆柱形，高203.2厘米，直径15.2厘米，沿近地点360.4千米、远地点2531千米的椭圆轨道绕地球运行，轨道倾角33°34'，运行周期114.8分钟。

法国于1965年11月26日成功地发射了第一颗“试验卫星”－1(A－l)号人造卫星。该星重约42千克，运行周期108.61分钟，沿近地点526.24千米、远地点1808.85千米的椭圆轨道运行，轨道倾角34°24″。

日本于1970年2月11日成功地发射了第一颗人造卫星“大隅”号。该星重约9.4千克，轨道倾角31°07″，近地点339千米，远地点5138千米，运行周期144.2分钟。

中国于1970年4月24日成功地发射了第一颗人造卫星“东方红”1号。该星直径约1米，重173千克，沿近地点439千米、远地点2384千米的椭圆轨道绕地球运行，轨道倾角68°5″，运行周期114分钟。

英国于1971年10月28日成功地发射了第一颗人造卫星“普罗斯帕罗”号，发射地点位于澳大利亚的武默拉火箭发射场，运载火箭为英国的黑箭运载火箭，近地点537千米，远地点1593千米。该星重66千克(145磅)，主要任务是试验各种技术新发明，例如试验一种新的遥测系统和太阳能电池组。它还携带微流星探测器，用以测量地球上层大气中这种宇宙尘高速粒子的密度。

除上述国家外加拿大、部分欧盟国家和印度尼西亚等也在准备自行发射或已经委托别国发射了人造卫星。

人造卫星的用途

人造卫星的优点在于能同时处理大量的资料及能传送到世界任何角落，使用三颗卫星即能涵盖全球各地，依使用目的，人造卫星大致可分为下列几类:

科学卫星:送入太空轨道，进行大气物理、天文物理、地球物理等实验或测试的卫星，如“中华卫星”1号、哈伯等。

通信卫星:作为电讯中继站的卫星，如:“亚卫”1号。

军事卫星:作为军事照相、侦察之用的卫星。

气象卫星:摄取云层图和有关气象资料的卫星。

资源卫星:摄取地表或深层组成之图像，作为地球资源探勘之用的卫星。

星际卫星:可航行至其他行星进行探测照相之卫星，一般称之为行星探测器，如“先锋”号、“火星”号、“探路者”号等。