卫星是指在围绕一颗行星轨道并按闭合轨道做周期性运行的天然天体,人造卫星一般亦可称为卫星。人造卫星是由人类建造,以太空飞行载具如火箭、航天飞机等发射到太空中,像天然卫星一样环绕地球或其它行星的装置。
卫星是指在围绕一颗行星轨道并按闭合轨道做周期性运行的天然天体或人造天体。
卫星按它所围绕的行星可分为地球卫星或其他星球的卫星。按来源分,地球卫星又可分为天然卫星和人造地球卫星。
月球就是最明显的天然卫星的例子。在太阳系里,除水星和金星外,其他行星都有天然卫星。太阳系已知的天然卫星总数(包括构成行星环的较大的碎块)至少有160颗。天然卫星是指环绕行星运转的星球,而行星又环绕着恒星运转。
卫星中,包括科技实验考察、通信、气象、导航、地球资源、军事侦察、海洋监视、早期预警,数据中继、军用测地等用途的卫星。它们在各自领域大显神通,使人类传统文明和军事技术发生了革命性的变化。
另据专家1989年底统计,在已发射成功的各类卫星中,除去军用和科研实验用以外,民用的通信、广播、气象、导航及地球资源卫星共计1093颗,占各国发射总数的27.6%。其中通信和广播卫星共658颗、气象卫星163颗、导航卫星239颗、地球资源卫星33颗。这些卫星的工作寿命都很有限,大部分为1~2年,最长的不超过10年。按设计寿命统计,目前仍在轨道上工作的应用卫星并不很多。实际上1983年以前发射的应用卫星已基本上停止工作。目前经常保持在轨道上正常工作的约为200颗左右,最多时不超过400颗。
至1992年已经有20多个国家为宇宙大家庭增添了这类新成员4000多个,占各类航天器发射总数的90%,中国也为宇宙这个大家庭新添了33个新伙伴。目前,拥有自行研制和发射人造卫星能力的国家已有8个(俄、美、法、日、中、英、印度和以色列),20多个国家和地区拥有自己研制的卫星,100多个国家和地区成了国际通信卫星组织的成员。
前苏联
1957年10月4日,世界上第一个人造地球卫星由前苏联发射成功。这个卫星在离地面900公里的高空运行;它每转一整周的时间是1小时35分钟,它的运行轨道和赤道平面之间所形成的倾斜角是65度。它是一个球形体,直径58公分,重836公斤。内装两部不断放射无线电信号的无线电发报机。其频率分别为20005和40002兆赫(波长分别为15和75公尺左右)。信号采用电报讯号的形式,每个信号持续时间约03秒。间歇时间与此相同。前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
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822公斤,锥顶圆柱形,高2032厘米,直径152厘米,沿近地点3604公里、远地点2531公里的椭圆轨道绕地球运行,轨道倾角3334”,运行周期1148分钟。发射“探险者’-1号的运载火箭是“丘辟特’℃四级运载火箭。
法国
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公斤,运行周期10861分钟,沿近地点52624公里、远地点180885公里的椭圆轨道运行,轨道倾角34。24”。发射A1卫星的运载火箭为“钻石,tA号三级火箭,其全长187米,直径14米,起飞重量约18吨。
日本
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94公斤,轨道倾角3107”,近地点339公里,远地点5138公里,运行周期1442分钟。发射“大隅”号卫星的运载火箭为“兰达”-45四级固体火箭,火箭全长165米,直径074米,起飞重量94吨。第一级由主发动机和两个助推器组成,推力分别为37吨和26吨;第二级推力为118吨;第三、四级推力分别为65吨和1吨。
中国
1970年4月24日,中国自行设计、制造的第一颗人造地球卫星“东方红”1号由“长征一号”运载火箭一次发射成功。该卫星直径约1米,重173公斤,运行轨道距地球最近点439公里,最远点2384公里,轨道平面和地球赤道平面的夹角685度,绕地球一周(运行周期)114分钟。卫星用20009兆周的频率,播送《东方红》乐曲。发射“东方红”1号卫星的远载火箭为“长征”1号三级运载火箭,火箭全长29,45米,直径225米,起飞重量816吨,发射推力112吨。“东方红”1号的发射,实现了毛泽东提出的“我们也要搞人造卫星”的号召。它是中国的科学之星,是中国工人阶级、解放军、知识分子共同为祖国做出的杰出贡献。
其他
除上述国家外,英国、加拿大、意大利、澳大利亚、德国、荷兰、西班牙、印度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。
气象卫星气象卫星1960年4月美国发射了第一颗气象卫星泰罗斯-1(Tiros-1)。随后,前苏联也相继发射了自己的气象卫星。
1966年美国发射第一颗业务气象卫星艾萨(ESSA)是极轨卫星,主要提供可见光云图。1970年、1978年美国又相继发射诺阿(NOAA)和泰罗斯-N系列业务气象卫星。极轨气象卫星的飞行高度一般在800-1500公里左右。由于卫星的飞行高度低,因此卫星照片分辨率高,图象清晰。极轨气象卫星环绕地球的南、北极附近运转,一颗星从南向北,另一颗星从北向南运行。地面接收站每天两次在固定时间里接收某一轨道的卫星云图,几条轨道的图像拼接成区域云图,成为预报员制作预报的重要参考资料。
1974年,美国成功地研制了第一颗静止业务环境监测卫星(GOES)。它环绕地球一周约需24小时,几乎与地球自转同步。从地球上看好象卫星是相对静止的,故又称为地球静止卫星。二十世纪70年代后期,日本和欧盟也相继发展了自己的系列静止气象卫星。
目前,日本GMS系列静止气象卫星、俄罗斯的GOMES卫星、欧盟 METEOSAT-3 卫星、印度的INSAT以及美国的两颗静止卫星(GOES-E和GOES-W)共6颗卫星组成地球静止气象卫星监测网。它们分别位于全球赤道东经140 度、东经76 度、西经75度、东经74度、西经75度、西经135度上空。这些卫星位于赤道上空约36000公里高,每半小时向地球发送一次。另外,还有三颗极轨卫星(2颗美国NOAA卫星,1颗俄罗斯METEO卫星),这些卫星每天实时监视大气天气系统的运动和变化。
中国也先后成功地发射了6颗气象卫星(3颗风云-1和3颗风云-2)。中国建立了自己的卫星天气预报和监测系统。风云-1是一种极地轨道气象卫星。星上装有若干个高分辨率扫描辐射计。风云-2是一种静止气象卫星。星上装有多频道扫描辐射计。
气象卫星资料弥补了占地球表面积71%的海洋上、高原及沙漠上人烟稀少地区常规气象探测资料的不足。它具有视野开阔、观测范围广、观测时次多等优点。人们通过卫星,能比过去提前二三天发现台风,并能准确地测定它的位置、强度,从而确定它的移向、移速和发展变化。卫星云图成为监视台风和预报台风移动路径的十分有效的工具,特别是台风定位已经离不开卫星云图。卫星资料应用还发展到农业、森林火灾、洪水灾情、环境监测等领域。
卫星并不都是同步的。
人造卫星并不都是在 纬线 平面上的。也有经线平面上的。按运行轨道区分为低轨道卫星、中高轨道卫星、地球同步卫星、地球静止卫星、太阳同步卫星、大椭圆轨道卫星和极轨道卫星。其中的极轨道卫星就是经线平面上的。
人们更多的是按用途把人造卫星分类:
军事卫星:军事用途
地球资源卫星:地球资源的勘察以及监视地球等。
通讯卫星:通讯联络、广播、电视等。
气象卫星:气象观测与预报
近地空间科研卫星:地球的物理探测和近地空间的观测研究。
测地卫星:用于地球形状测量、地理坐标测量、地球重力场分布测量、地壳移动测量。
导航卫星:飞机、舰船等导航。
天文观测卫星:扒开大气层直接观察宇宙。
我国已发射并投入使用的卫星有:“东方红”系列通讯卫星;“风云”系列气象卫星、中国遥感系列卫星、“实践”系列科学试验卫星等。
“东方红”系列通讯卫星:
说起“东方红”,我相信许多人想到的就是我国第一颗人造卫星“东方红一号”。然而“东方红”也是我国通讯卫星系列的名字,我国自1970年至1992年所发射的8颗人造卫星,在轨6颗,通称“东方红系列”,时一系列地球静止轨道通讯卫星。数十年来为我国的通信、广播电视网络发展做出了重大贡献。
“风云”系列气象卫星:
我国的气象卫星名叫“风云”。想来“风云”之意,不只是观测风云,也包含了我国航天人的雄心壮志和精神不屈。“风云”系列卫星字1977年开始研制,1988年成功发射“风云”系列的第一颗卫星“风云一号”,迄今为止已经建成了包含极轨气象卫星和地球静止轨道卫星两种气象卫星的气象观测网络,使我国成为了继美俄两国后同时拥有两种气象卫星的国家。
中国遥感系列卫星:
遥感卫星是指利用遥感技术和遥感设备,对地表覆盖和自然现象进行观测的人造卫星,而我国的遥感系列卫星也就用“遥感”命名。遥感卫星主要用于国土防灾减灾、城市规划等方面,截至2015年,我国已成功发射27颗“遥感”系列卫星,建立了一个稳定的卫星对地观测系统以及相应的应用体系。
军事卫星有许多种,包括:
军事通信卫星,能为陆上基地、海上军舰和空中飞机提供可靠的通信手段,保障指挥顺畅;
军事导航卫星,能给水面舰艇和水下潜艇导航,还能为高速飞行的飞机、导弹以及地面部队提供精确的定位数据;
军事测地卫星,能够精确地测出各种需要打击的目标的地理位置,提高导弹等武器的命中率;
军事气象卫星,提供比较准确的气象数据以提高全球或局部地区的天气预报准确率,为制定作战计划提供依据,等等。
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