衛星[天體]

衛星是指在圍繞一顆行星軌道並按閉合軌道做周期性運行的天然天體，人造衛星一般亦可稱為衛星。人造衛星是由人類建造，以太空飛行載具如火箭、太空梭等發射到太空中，像天然衛星一樣環繞地球或其它行星的裝置。

概述

人造衛星

衛星是指圍繞一顆行星軌道並按閉合軌道做周期性運行的天然天體或人造天體。月球就是最明顯的天然衛星例子。在太陽系里，除水星和金星外，其他行星都有天然衛星。太陽系已知天然衛星總數（不算構成行星環的碎塊）至少有40顆。天然衛星是指環繞行星運轉的星球，而行星又環繞著恆星運轉。就比如在太陽系中，太陽是恆星，地球及其它行星環繞太陽運轉，月亮、土衛一、天衛一等星球則環繞著地球及其它行星運轉，這些星球就叫做行星的天然衛星。土星的天然衛星最多，其中17顆已得到確認，至少還有五顆尚待證實。天然衛星的大小不一，彼此差別很大。其中一些直徑只有幾千米大，例如，火星的兩個小月亮，還有木星外圍的一些小衛星。還有幾個卻比水星還大，例如，土衛六、木衛三和木衛四，它們的直徑都超過5200千米。 隨著現代科技的不斷發展，人類研製出了各種人造衛星，這些人造衛星和天然衛星一樣，也繞著行星（大部分是地球）運轉。人造衛星的概念可能始於1870年。第一顆被正式送入軌道的人造衛星是前蘇聯1957年發射的人衛1號。從那時起，已有數千顆環繞地球飛行。人造衛星還被發射到環繞金星、火星和月亮的軌道上。人造衛星用於科學研究，而且在近代通訊、天氣預報、地球資源探測和軍事偵察等方面已成為一種不可或缺的工具。 自1957年前蘇聯將世界第一顆人造衛星送入環地軌道以來，人類已經向浩瀚的宇宙中發射了大量的飛行器。據美國一個名為“關注科學家聯盟”的組織近日公布的最新全世界衛星資料庫顯示，目前正在環繞地球飛行的共有795顆各類衛星，而其中一半以上屬於世界上唯一的超級大國美國，它所擁有的衛星數量已經超過了其他所有國家擁有數量的總和，達413顆，軍用衛星更是達到了四分之一以上。

分類

人造衛星與天然衛星

衛星按它所圍繞的行星可分為地球衛星或其他星球的衛星。按來源分，地球衛星又可分為天然衛星和人造地球衛星。
天然衛星: 指圍繞行星公轉的星體，如月球繞地球公轉，月球是地球的衛星。
人造地球衛星: 人造衛星是個興旺的家族，如果按用途分，它可分為三大類：科學衛星，技術試驗衛星和套用衛星。科學衛星是用於科學探測和研究的衛星，主要包括空間物理探測衛星和天文衛星，用來研究高層大氣，地球輻射帶，地球磁層，宇宙線，太陽輻射等，並可以觀測其他星體。
1970年4月24日，中國自行設計、製造的第一顆人造地球衛星“東方紅一號”，由“長征一號”運載火箭一次發射成功。衛星運行軌道距地球最近點439公里，最遠點2384公里，軌道平面和地球赤道平面的夾角68.5度，繞地球一周114分鐘。衛星重173公斤，用20009兆周的頻率，播送《東方紅》樂曲。

作用

天然衛星是宇宙中自然形成的，不好說它有什麼作用。當然，月亮是地球的天然衛星，它可以為地球人照明，還可以用來觀察時間等，還可以想像出很多美麗的傳說。人造衛星的用途很廣泛，有的裝有照像設備，用對地面進行照像、偵察，調查資源，監測地球氣候和污染等；有的裝有天文觀測設備，用來進行天文觀測；有的裝有通信轉播設備，用來轉播廣播、電視、數據通訊、電話等通訊訊號；有的裝有科學研究設備，可以用來進行科研及空間無重力條件下的特殊生產。 總之，人造衛星因研製、生產、使用者的目的不同而有不同的用途。

太陽系衛星

太陽系內最大的衛星（超過3000公里）包括地球的衛星月球、木星的伽利略衛星木衛一（伊俄）、木衛二（歐羅巴）、木衛三（蓋尼米得）、木衛四（卡利斯托）、土星的衛星土衛六（泰坦），以及海王星捕獲的衛星海衛一（特賴登）。人造衛星

中國人造衛星

人造地球衛星，簡稱“人造衛星”。用運載火箭發射到高空並使其沿著一定軌道環繞地球運行的宇宙飛行器。衛星的外貌千姿百態，有球形、多面形、圓柱形、稜柱形，還有像啞鈴、皇冠、蝴蝶和大鵬等形狀的。 人造地球衛星用途廣、種類繁多，有太空“信使”通信衛星、太空“遙感器”地球資源衛星、太空“氣象站”氣象衛星、太空“嚮導”導航衛星、太空“間諜”偵察衛星、太空“廣播員”廣播衛星、太空“測繪員”測地衛星、太空“千里眼”天文衛星等，組成一個龐大的“衛星世家”。 人造地球衛星具有對地球進行全方位觀測的能力，其最大特點是居高臨下，俯視面大。一顆運行在赤道上空軌道的衛星可以覆蓋地球表面1．63億平方公里的面積，比一架8000米高空偵察機所覆蓋的面積多5600多倍。因此，對完成通信、偵察、導航等任務來說，它具有其他手段無法比擬的優勢。

組成

人造衛星一般由專用系統和保障系統組成。專用系統是指與衛星所執行的任務直接有關的系統，也稱為有效載荷。套用衛星的專用系統按衛星的各種用途包括：通信轉發器，遙感器，導航設備等。科學衛星的專用系統則是各種空間物理探測、天文探測等儀器。技術試驗衛星的專用系統則是各種新原理、新技術、新方案、新儀器設備和新材料的試驗設備。保障系統是指保障衛星和專用系統在空間正常工作的系統，也稱為服務系統。主要有結構系統、電源系統、熱控制系統、姿態控制和軌道控制系統、無線電測控系統等。對於返回衛星，則還有返回著陸系統。

軌道

人造衛星的運動軌道取決於衛星的任務要求，區分為低軌道、中高軌道、地球同步軌道、地球靜止軌道、太陽同步軌道，大橢圓軌道和極軌道。人造衛星繞地球飛行的速度快，低軌道和中高軌道衛星一天可繞地球飛行幾圈到十幾圈，不受領土、領空和地理條件限制，視野廣闊。能迅速與地面進行信息交換、包括地面信息的轉發，也可獲取地球的大量遙感信息，一張地球資源衛星圖片所遙感的面積可達幾萬平方千米。
在衛星軌道高度達到35800千米，並沿地球赤道上空與地球自轉同一方向飛行時，衛星繞地球鏇轉周期與地球自轉周期完全相同，相對位置保持不變。此衛星在地球上看來是靜止地掛在高空，稱為地球靜止軌道衛星，簡稱靜止衛星，這種衛星可實現衛星與地面站之間的不間斷的信息交換，並大大簡化地面站的設備。目前絕大多數通過衛星的電視轉播和轉發通信是由靜止通信衛星實現的。

分類

在這些發射成功的衛星中，包括科技實驗考察、通信、氣象、導航、地球資源、軍事偵察、海洋監視、早期預警，數據中繼、軍用測地等用途的衛星。它們在各自領域大顯神通，使人類傳統文明和軍事技術發生了革命性的變化。 另據專家1989年底統計，在已發射成功的各類衛星中，除去軍用和科研實驗用以外，民用的通信、廣播、氣象、導航及地球資源衛星總計1093顆，占各國發射總數的27．6％。其中通信和廣播衛星共658顆、氣象衛星163顆、導航衛星239顆、地球資源衛星33顆。這些衛星的工作壽命都很有限，大部分為1～2年，最長的不超過10年。按設計壽命統計，目前仍在軌道上工作的套用衛星並不很多。實際上1983年以前發射的套用衛星已基本上停止工作。目前經常保持在軌道上正常工作的約為200顆左右，最多時不超過400顆。 至1992年已經有20多個國家為宇宙大家庭增添了這類新成員4000多個，占各類太空飛行器發射總數的90％，中國也為宇宙這個大家庭新添了33個新夥伴。目前，擁有自行研製和發射人造衛星能力的國家已有8個(俄、美、法、日、中、英、印度和以色列)，20多個國家和地區擁有自己研製的衛星，100多個國家和地區成了國際通信衛星組織的成員。 價值人造地球衛星在軍事和經濟上具有重要價值，因此發展最快，數量也很大。套用衛星按用途分類，有廣播、電視、電話使用的通信衛星；有觀察天氣變化的氣象衛星；有對地面物體進行導航定位的導航定位衛星；有地球資源探測衛星，海洋衛星等。按軌道的高低來分類，有3600O公里的高軌道地球同步衛星；200～300公里的低軌道衛星（如軍事偵察衛星）。也可按軍事和民用衛星來劃分。國際通信衛星已發展到第8代，一顆衛星的通信能力可達幾萬條的話路，工作壽命長達10年以上，世界上跨洋通信幾乎由通信衛星所替代。現在有代表性的資源衛星有2個：一個是美國的陸地衛星，另一個是法國斯波特衛星。這兩種衛星是當代國際上比較先進的地球資源衛星。它們的地面分辨目標能力分別為30米和10米。它們都有多譜段的遙感能力，具有鑑別地面上每一種目標的特別功能。氣象衛星有兩種：一種是極地軌道衛星，是通過南北極軌道的衛星，軌道高度900公里，可飛經地球的每個地區，能觀察到全球的雲圖變化。這種衛星的解析度通常為1公里；另一種氣象衛星是靜止軌道衛星，它是懸在赤道上空，固定在某個地區，24小時不停地觀察本地區的雲圖變化。世界上目前發射的4000多顆衛星中，大部分為軍事衛星，這裡面包括偵察衛星、飛彈預警衛星、通信衛星、導航衛星和軍事氣象衛星。海灣戰爭中，美國曾動用了50顆衛星參加作戰。美國的“大鳥”高解析度偵察衛星，有兩種4 能：一是對地面目標進行拍照，再用回收倉以膠捲的形式送回地面；另一功能是以電視的形式將圖象直接傳輸到地面，解析度很高，為1米。前蘇聯也有類似的系統，與美國的技術水平相當。
中國衛星

人造衛星

自中國1970年4月24日發射第一顆人造地球衛星“東方紅”一號以來，中國研製並成功發射了東方紅系列通信衛星、風雲系列氣象衛星、實踐系列科學實驗衛星、資源系列地球資源衛星以及返回式遙感衛星。中國是世界上第三個掌握低溫高能氫氧發動機技術和獨立發射地球同步靜止軌道衛星的國家；是世界上第三個掌握衛星回收技術的國家；是世界上第三個獨立研製和成功發射太陽同步軌道氣象衛星的國家。這不僅奠定了中國航天大國的地位，而且在經濟建設、國防建設和科學技術領域發揮了巨大的經濟效益。2008年中國在酒泉、西昌、太原三大發射場進行8次發射，把10顆衛星送入太空，這些衛星多數是首次飛行的衛星。2004年載人航天工程中“神舟”六號飛船將完成整船總裝，發射載人飛船的“長征”二號F火箭將完成箭上產品配套，做好第二次載人飛行的準備；“鑫諾”二號大容量長壽命通信衛星將全面開展正樣研製，確保2005年按時發射；繞月探測工程作為民用航天標誌性工程，將做好方案設計和初樣研製工作；積極參與歐洲伽利略計畫，探討在發射服務、衛星製造以及地面套用系統等方面的合作模式。這將預示著我國航天事業繼去年取得首次載人航天飛行成功里程碑意義的進展後，又將迎來充滿希望和令人興奮的未來。

各國首顆

前蘇聯

1957年10月4日，世界上第一個人造地球衛星由前蘇聯發射成功。這個衛星在離地面900公里的高空運行；它每轉一整周的時間是1小時35分鐘，它的運行軌道和赤道平面之間所形成的傾斜角是65度。它是一個球形體，直徑58公分，重83.6公斤。內裝兩部不斷放射無線電信號的無線電發報機。其頻率分別為20.005和40.002兆赫（波長分別為15和7.5公尺左右）。信號採用電報訊號的形式，每個信號持續時間約0.3秒。間歇時間與此相同。前蘇聯第一顆人造地球衛星的發射成功，揭開了人類向太空進軍的序幕，大大激發了世界各國研製和發射衛星的熱情。

美國

美國於1958年1月31日成功地發射了第一顆“探險者”-1號人造衛星。該星重8.22公斤，錐頂圓柱形，高203.2厘米，直徑15.2厘米，沿近地點360.4公里、遠地點2531公里的橢圓軌道繞地球運行，軌道傾角33.34”，運行周期114.8分鐘。發射“探險者’-1號的運載火箭是“丘辟特’℃四級運載火箭。

法國

法國於1965年11月26日成功地發射了第一顆“試驗衛星”-1（A-l）號人造衛星。該星重約42公斤，運行周期108.61分鐘，沿近地點526.24公里、遠地點1808.85公里的橢圓軌道運行，軌道傾角34。24”。發射A1衛星的運載火箭為“鑽石，tA號三級火箭，其全長18.7米，直徑1.4米，起飛重量約18噸。

日本

日本於1970年2月11日成功地發射了第一顆人造衛星“大隅”號。該星重約9.4公斤，軌道傾角31.07”，近地點339公里，遠地點5138公里，運行周期144.2分鐘。發射“大隅”號衛星的運載火箭為“蘭達”-45四級固體火箭，火箭全長16.5米，直徑0.74米，起飛重量9.4噸。第一級由主發動機和兩個助推器組成，推力分別為37噸和26噸；第二級推力為11.8噸；第三、四級推力分別為6.5噸和1噸。

中國

1970年4月24日，中國自行設計、製造的第一顆人造地球衛星“東方紅”1號由“長征一號”運載火箭一次發射成功。該衛星直徑約1米，重173公斤，運行軌道距地球最近點439公里，最遠點2384公里，軌道平面和地球赤道平面的夾角68.5度，繞地球一周（運行周期）114分鐘。衛星用20009兆周的頻率，播送《東方紅》樂曲。發射“東方紅”1號衛星的遠載火箭為“長征”1號三級運載火箭，火箭全長29，45米，直徑2.25米，起飛重量81.6噸，發射推力112噸。“東方紅”1號的發射，實現了毛澤東提出的“我們也要搞人造衛星”的號召。它是中國的科學之星，是中國工人階級、解放軍、知識分子共同為祖國做出的傑出貢獻。

其他

除上述國家外，英國、加拿大、義大利、澳大利亞、德國、荷蘭、西班牙、印度和印度尼西亞等也在準備自行發射或已經委託別國發射了人造衛星。

氣象衛星

氣象衛星

1960年4月美國發射了第一顆氣象衛星泰羅斯-1(Tiros-1)。隨後，前蘇聯也相繼發射了自己的氣象衛星。1966年美國發射第一顆業務氣象衛星艾薩(ESSA)是極軌衛星，主要提供可見光雲圖。1970年、1978年美國又相繼發射諾阿(NOAA）和泰羅斯－N系列業務氣象衛星。極軌氣象衛星的飛行高度一般在800－1500公里左右。由於衛星的飛行高度低，因此衛星照片解析度高，圖象清晰。極軌氣象衛星環繞地球的南、北極附近運轉，一顆星從南向北，另一顆星從北向南運行。地面接收站每天兩次在固定時間裡接收某一軌道的衛星雲圖，幾條軌道的圖像拼接成區域雲圖，成為預報員製作預報的重要參考資料。
1974年，美國成功地研製了第一顆靜止業務環境監測衛星(GOES)。它環繞地球一周約需24小時，幾乎與地球自轉同步。從地球上看好象衛星是相對靜止的，故又稱為地球靜止衛星。二十世紀70年代後期，日本和歐盟也相繼發展了自己的系列靜止氣象衛星。
目前，日本GMS系列靜止氣象衛星、俄羅斯的GOMES衛星、歐盟 METEOSAT-3 衛星、印度的INSAT以及美國的兩顆靜止衛星(GOES-E和GOES-W)共6顆衛星組成地球靜止氣象衛星監測網。它們分別位於全球赤道東經140 度、東經76 度、西經75度、東經74度、西經75度、西經135度上空。這些衛星位於赤道上空約36000公里高，每半小時向地球傳送一次圖片。另外，還有三顆極軌衛星(2顆美國NOAA衛星，1顆俄羅斯METEO衛星)，這些衛星每天實時監視大氣天氣系統的運動和變化。
中國也先後成功地發射了6顆氣象衛星（3顆風雲－1和3顆風雲－2）。中國建立了自己的衛星天氣預報和監測系統。風雲－1是一種極地軌道氣象衛星。星上裝有若干個高解析度掃描輻射計。風雲－2是一種靜止氣象衛星。星上裝有多頻道掃描輻射計。氣象衛星資料彌補了占地球表面積71％的海洋上、高原及沙漠上人煙稀少地區常規氣象探測資料的不足。它具有視野開闊、觀測範圍廣、觀測時次多等優點。人們通過衛星，能比過去提前二三天發現颱風，並能準確地測定它的位置、強度，從而確定它的移向、移速和發展變化。衛星雲圖成為監視颱風和預報颱風移動路徑的十分有效的工具，特別是颱風定位已經離不開衛星雲圖。衛星資料套用還發展到農業、森林火災、洪水災情、環境監測等領域。