人造地球卫星与飞行轨道

人造地球卫星与飞行轨道

人造卫星是发射数量最多的一种航天器，占全部航天器的90%左右，在科学、军事和国民经济各个方面都得到了极其广泛的应用。如果按用途划分，人造地球卫星一般可分为: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。科学卫星使用的仪器包括望远镜、光谱仪、电离计、压力测量仪和磁强计等。借助这些仪器可研究高层大气、地球辐射带、地球磁层、宇宙线、太阳辐射和极光，观测太阳和其他天体。

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。这类卫星数量较少，但试验内容广泛，例如生物对空间环境适应性的试验、载人飞船生命保障系统和返回系统的验证试验、无线电新频段的传输试验、新遥感器的飞行试验和轨道上截击试验等等。

应用卫星是直接为国民经济和军事服务的卫星，在所有人造地球卫星中其种类最多，发射数量也最多，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。

我们在了解了卫星的种类以后，再来思考一个问题，为什么这些人造地球卫星“不吃不喝”也能按预定的轨道飞行呢?

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。科学家用飞行速度极快的火箭把人造地球卫星发射到预定的轨道，使它环绕着地球或其他行星运转，这样，即使人造地球卫星“不吃不喝”也可以按预定的轨道飞行了。

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。

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。在静止轨道上卫星可以看到40%的地球表面，这对通信非常有利，可实现全球范围的信息传递和交换。一般通信卫星、广播卫星、气象卫星选用这种轨道。

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度/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。一般气象卫星、地球资源卫星采用这种轨道。

极地轨道是倾角为90度的轨道，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。一般气象卫星、地球资源卫星、侦察卫星常采用此轨道。

人造卫星在几百千米以上的高度飞行，不受领土、领空、地理和气候条件限制，视野广阔。它能飞越地球任何地区，特别是人迹罕至的原始森林、沙漠、深山、海洋和南北两极，并对地下矿藏、海洋资源和地层断裂带等进行观测。用途各异的人造卫星给人们的生活带来了许多便利，使我们越来越离不开它们。