[科普中国]-卫星：人类的左膀右臂

人类使用的手机、接收的电视信号都是由卫星完成的，卫星已经成为人类生活中不能缺少的高科技发明，是人类不能缺少的“千里眼”和“顺风耳”。

用途广泛的人造卫星

无人航天器能在轨道上运行一圈的，科学家简称为人造卫星。人造卫星的优势是站得高，看得远，是人类不能缺少的“千里眼”和“顺风耳”。根据用途卫星可分成几大类：资源卫星、气象卫星、侦察卫星、海洋卫星等。

像天文卫星和空间探测卫星等属于遥感卫星；像技术试验卫星、科学实验卫星等属于通信卫星。天文卫星观测遥远天体，比地面上看到的清晰，因为它在地球大气层以外，不受大气的影响和干扰。气象卫星和人们生活相关，主要用于观察大气、云团的分布情况和运动规律等。海洋卫星用于观察海洋中的岛屿、污染、潮汐、鱼群等信息。资源卫星主要用于城市规划、资源普查、防灾减灾，观察陆地上的河流、沙漠、森林、农田、村庄、城市等信息。遥感卫星的作用在大地震中观测、评估灾情。军事侦察卫星主要用于侦察对方军事目标，观测战场或敌情等。与地面通信相比，通信卫星以覆盖面积广，通信容量大、可靠性强、通信距离远、灵活性好、成本低等占优势。

通信卫星的轨道是静止不变的，始终停留在地球赤道上空的某一位置。在图文传真、语音广播、传输电话、视频会议、电报、电视、报纸、时标、数据等广泛使用。军事、国际和国内等也利用通信卫星开展通信业务，像卫星对卫星的通信、区域性通信也已进入相当成熟的应用阶段。有很浓军事色彩的是卫星通信技术，它在战术通信、战略通信中占有绝对的优势。轨道上的人造卫星也可以像地面无线电导航台一样，全天导航，只需要把它设成主动发射信号的平台。导航卫星能发出稳定的无线电波，水下的潜艇和海上的船只只要接收到这种无线电波，就能确定目前的位置。卫星导航可以覆盖全球，是卫星导航史的上重大的技术突破，导航精度高，可以进行全天时、全天候导航。

太空环境与地球上的环境迥然不同，人造卫星可以利用微重力高辐射的特殊环境进行生物育种等科学实验。人造卫星还可用于导弹预警、战场监视、安全等任务。

用途广泛的人造卫星

卫星是如何按预定轨道运行的？

人造卫星不能像载人飞船那样，飞行轨道由航天员操纵控制，它是无人航天器，只有靠自动控制或者跟踪遥控的方式，让它按预定的轨道运行。

要想达到预定目的，首先要精确地送入预定的轨道，此时的运载火箭就担任了最高任务，要使人造卫星获得较高的速度，靠惯性飞行。同时要掌握好火箭和卫星分离，在进入轨道那一瞬间的方向和速度。运载火箭的推力决定了人造卫星的大小。各种卫星的运行轨道高度因为功能和用途的不同存在很大差别，火箭要精准地把卫星发射到或高或低的轨道。比如：当卫星在250千米高的轨道运行，和轨道高度误差不能超过10千米，这就要求进入轨道的卫星角度误差小于2.3，速度误差小于2/10000。

当火箭与卫星分离时的飞行方向也是人造卫星进入轨道的方向。它们分离后，受地心引力和惯性作用卫星会按一定的轨道继续运行。地面要想知道卫星是否沿预定的轨道飞行，只要通过卫星的跟踪测轨的系统就可以知道了。

人造卫星

测量跟踪卫星常用方法有两种：光学方式测量，在地面利用光学经纬仪、激光测距仪、高速摄影机、电影经纬仪和望远镜等光学仪器对卫星实施跟踪测量。这种方法只是记录、观测卫星的运动情况，不需要卫星的配合。这种方法现在很少使用，因为光学测量会受到卫星表面反射特征和卫星的大小、天气好坏的限制，不利于随时观测或者观测不到位。

无线电信号进行跟踪导航，要想在地面跟踪卫星，首先要利用接收到的卫星发出的无线电信号，用多普勒频率变化和延迟时间，确定卫星相对于地面的速度和距离。根据这些数据能计算出卫星预定轨道与实际轨道的偏差、位置和飞行速度，从而引导卫星沿着正确的轨道飞行。

无线电波可以实现全天候跟踪测量，不受天气影响，进行远距离定位。虽然发射前就设计好人造卫星的理论轨道，但卫星上天后的理论轨道和实际轨道有偏差。所以，当火箭与卫星分离进入轨道时，要及时跟踪测量，并根据掌握的卫星轨道参数，整个的运行轨道都要计算出来，使卫星进入预定轨道运行。这一切是通过调整卫星轨道的推进系统与导航系统完成的。

按轨道运行的卫星

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