作业帮气象卫星的用途和作用（自述）
来源：学生作业帮 编辑：拍题作业网作业帮 分类：综合作业 时间：2024/04/28 06:49:24
气象卫星的用途和作用（自述）
明天就要!
明天就要!
【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.
“人造卫星”就是我们人类“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.围绕哪一颗行星运转的人造卫星,我们就叫它哪一颗行星的人造卫星,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.1957年10月4日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1992年底中国共成功发射33颗不同类型的人造卫星.
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35800千米,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【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.
① 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.
② 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.
③ 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.
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.
① 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.
② 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.气象卫星、地球资源卫星一般采用这种轨道.
③ 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.气象卫星、地球资源卫星、侦察卫星常采用此轨道.
人造卫星工程系统】
通用系统有结构,温度控制,姿态控制,能源,跟踪,遥测,遥控,通信,轨道控制,天线等等系统,返回式卫星还有回收系统,此外还有根据任务需要而设的各种专用系统.人造卫星能够成功执行预定任务,单凭卫星本身是不行的,而需要完整的卫星工程系统,一般由以下系统组成：
1.发射场系统
2.运载火箭系统
3.卫星系统
4.测控系统
5.卫星应用系统
6.回收区系统（限于返回式卫星）
[编辑本段]【卫星系统的组成部分】
卫星系统中,各种设备按其功能上的不同,分为有效载荷及卫星平台两大部分.卫星平台又分为多个子系统：
有效载荷（不同类型卫星均不同,共同的有：）
1、对地相机
2、恒星相机
3、搭载的有效载荷
卫星平台（为有效载荷的操作提供环境及技术条件,包括：）
1、服务系统
2、 热控分系统
3、 姿态和轨道控制分系统
4、 程序控制分系统
5、 遥测分系统
6、 遥控分系统
7、 跟踪和测试分系统
8、 供配电分系统
9、 返回分系统（限於返回式卫星）
【世界各国首颗卫星发射】
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公斤,锥顶圆柱形,高203.2厘米,直径15.2厘米,沿近地点360.4公里、远地点2531公里的椭圆轨道绕地球运行,轨道倾角33.34”,运行周期114.8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108.61分钟,沿近地点526.24公里、远地点1808.85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18.7米,直径1.4米,起飞重量约18吨.
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公斤,轨道倾角31.07”,近地点339公里,远地点5138公里,运行周期144.2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16.5米,直径0.74米,起飞重量9.4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11.8吨；第三、四级推力分别为6.5吨和1吨.
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公斤,沿近地点439公里、远地点2384公里的椭圆轨道绕地球运行,轨道倾角68,5”,运行周期114分钟.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2.25米,起飞重量81.6吨,发射推力112吨.
英国：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(Woomera)火箭发射场,运载火箭为英国的黑箭运载火箭.近地点537公里,远地点1593公里.该星重66公斤(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、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.
第一颗人造地球卫星
1957年10月4日,苏联发射了第一颗人造地球卫星.这一事件具有划时代的意义,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公斤.它沿着椭圆轨道飞行,每96分钟环绕地球一圈.人造地球卫星内带着一台无线电发报机,不停地向地球发出“滴——滴——滴”的信号.一些人围着收音机.侧耳倾听着初次来自太空的声音.另一些人则仰望天空,试图用肉眼在夜晚搜索人造地球卫星明亮的轨迹.但是,当时认识很少有人了解人造地球是载人宇宙飞船的前导,科学家正在加紧准备载人空间飞行.一个月后,1957年11月3日,苏联又发射了第二颗人造地球卫星,它的重量一下增加了5倍多,达到508公斤.这颗卫星呈锥形,为了在卫星上节省出位置增设一个密封生物舱,不得不把许多测量仪器一道最末一节火箭上去.在圆柱形的舱内安然静卧着一只名叫“莱卡依”的小狗.小狗身上连接着测量脉搏、呼吸、血压的医学仪器,通过无线电随时把这些数据报告给地面.为了使舱内空气保持新鲜清洁,还安装了空气再生装置和处理粪便的排泄装置.舱内保持一定的温度和湿度,使小狗感到舒适.另外还有一套自供食装置,一天三次定时点亮信号灯,通知莱依卡用餐.使人遗憾的是,由于当时技术水平的限制,这颗卫星无法收回,试验狗在卫星生物舱内生活了一个星期,完成全部实验任务后,只好让它服毒自杀,成为宇航飞行中的第一个牺牲者.
人造卫星的用途】
一、人造卫星的用途如何决定?
人造卫星的组成基本上可分为「卫星本体」及「酬载」两部分.酬载即是卫星用来做实验或服务的仪器,卫星本体为维持酬载运作的载具.卫星的用途依其所携带的酬载而定.
二、人造卫星有哪几类?用途为何?
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,如中华卫星一号、哈伯等.
通信卫星：做为电讯中继站的卫星,如：亚卫一号.
军事卫星：做为军事照相、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,做为地球资源探勘之用的卫星.
星际卫星：可航行至其它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.
世界上第一颗人造卫星】
1957年10月4日.苏联宣布成功地把世界上第一颗绕地球运行的人造卫星送入轨道.美国官员宣称,他们不仅因苏联首先成功地发射卫星感到震惊,而且对这颗卫星的体积之大感到惊讶.这颗卫星重83公斤,比美国准备在第二年初发射的卫星重8倍.
苏联宣布说,这颗卫星的球体直径为55厘米,绕地球一周需1小时35分,距地面的最大高度为900公里,用两 个频道连续发送信号.由于运行轨道和赤道成65度夹角,因此它每日可两次在莫斯科上空通过.苏联对发射这颗卫星的火箭没做详细报道,不过曾提到它以每秒8公里的速度离开地面.他们说,这次发射开辟了星际航行的道路.
资源卫星.
中国第一颗人造卫星诞生】
30多年过去了,今天,中国有几十颗卫星在太空中遨游,神舟号试验飞船返回大地,中国已开始向载人航天迈步.回顾中国的航天史,不能不提到它的开端“东方红一号”这一高精尖技术在基础差且动荡的时期一举成功.“东方红一号”卫星诞生的始末,长期是个谜.
1970年4月24日,中国成功的发射了自己的第一颗人造卫星,卫星轨道的近地点高度是436KM,远地点高度为2384km,轨道平面与地球赤道的平面夹角为68.5°,绕地球一圈需要114min.卫星质量为173kg,用20.009MHz的频率播放“东方红”乐曲.
原本对前苏联很崇敬的科学家们深有感慨.当年积极提倡搞人造卫星的地球物理所所长赵九章先生说,“靠天,靠地,靠不住!发展宇航科学主要靠我们自己的力量.
在前苏联虽然没有达到考察卫星研制工作的目的,但苏联先进的工业和科技还是使中国的科学家们开了眼界.他们对比苏联和中国情况,意识到发射人造卫星是一项技术复杂、综合性很强的大工程,需要有较高的科学技术水平和强大的工业基础作后盾.代表团在总结中写到,发射人造地球卫星中国尚未具备条件,应根据实际情况,先从火箭探空搞起.同时,应立足国内,走自力更生的道路.
1959年1月21日,主持领导卫星研制工作的张劲夫向科学院传达了邓小平的指示,“卫星明后年不放,与国力不相称”.“卫星还是要搞,但是要推后一点”.根据中央的方针,张劲夫提出“就汤下面”,因国家经济困难,暂停卫星研制工作,集中力量先搞探空火箭.
“651”任务
由于缩短了战线,中国很快在探空火箭研制方面有了突破性进展.1960年2月,中国试验型液体探空火箭首次发射成功.此后,各种不同用途的探空火箭相继上天,有气象火箭、生物火箭等.1964年6月,中国自行设计的第一枚中近程火箭发射成功；10月,爆炸成功了中国第一颗原子弹.此时,中国在卫星能源、卫星温度控制、卫星结构、卫星测试设备等方面都取得了单项预研成果.此时中国的科学家们觉得发卫星可以提上日程了.
1964年12月全国三届人大会议期间,当年积极倡导中国要搞人造卫星的赵九章,提笔上书周恩来总理,建议开展人造卫星的研制工作.与此同时,知名科学家钱学森也上书中央,建议加速发展人造卫星.
1965年5月,周恩来总理指示科学院拿出第一颗人造卫星具体方案.负责卫星总体组的钱骥,带领年轻的科技工作者很快便拿出了初步方案,归纳为三张图一张表：用红蓝铅笔画成的卫星外形图、结构布局图、卫星运行星下点轨迹图和主要技术参数及分系统组成表.
该方案先后拿到文津街3号科学院院部和国防科委大楼,分别向张劲夫等科学院领导和罗舜初等国防科委领导作了详细汇报,并由钱骥等直接向周恩来总理作了汇报.当周总理知道钱骥姓钱时风趣地说：我们的卫星总设计师也是姓钱啊,我们搞尖端的,原子、导弹和卫星,都离不开“钱”啊!
1965年8月,周总理主持中央专委会议,原则批准了中国科学院《关于发展我国人造卫星工作规划方案建议》确定将人造卫星研制列为国家尖端技术发展的一项重大任务.并确定整个卫星工程由国防科委负责组织协调,卫星本体和地面检测系统由中国科学院负责,运载火箭由七机部、卫星发射场由国防科委试验基地负责建设.因是一月份正式提出建议,国家将人造地球卫星工程的代号定名为“651”任务.全国的人、财、物遇到“651”均开绿灯,这样中国卫星就从全面规划阶段,进入工程研制阶段.
1970年4月24日,“长征”一号运载火箭成功的将我国第一颗人造卫星“东方红”一号送入太空重量上要超苏美.
1965年10月20日至11月30日,科学院受国防科委委托,在北京召开了中国第一颗人造卫星总体方案论证会,历时42天.会上,钱骥报告了中国第一颗人造卫星总体方案.与会的军、民包括海、陆、空方面的120多位专家,对发射人造卫星的目的、任务进行了反复论证.
这个代号为“651”的会议上确定：中国第一颗人造卫星为科学探测性质的试验卫星,其任务是为发展中国的对地观测、通信广播、气象等各种应用卫星取得基本经验和设计数据；发射时间定在1970年；成功的标志是“上得去、抓得注听得见、看得见.”
会上较为保密论证的一个议题,便是中国第一颗卫星重量如何确定.这一问题涉及到导弹武器的水平.因为早期发射卫星的运载工具,都是在导弹的基础上发展起来的,放卫星实质上是展现一个国家的军事实力.虽然中国卫星工程起步较晚,但专家们都认为中国的起点要高,第一颗卫星在重量、技术上要做到比美、苏第一颗卫星先进.苏联第一个卫星重量83．6公斤,美国的第一颗卫星只有8．2公斤.会议最后确定中国第一颗卫星为100公斤右（实际上,最后上天时是173公斤）.
铝板琴奏出“东方红”
30年前上街游行的人们可能已忘记了当时的庆祝场面,但卫星从太空中发出的“东方红”悠扬乐音却长久地留在了人们的记忆中.提起“东方红一号”的命名、乐音的诞生,不能不谈到中国航天事业中一位默默无闻的铺路人－－何正华.
苏联第一颗人造卫星的呼叫信号是嘀嘀哒哒的电报码,遥测信号是间断的.中国的卫星信号应该是什么样的?卫星总体组的组长何正华认为,中国应该超过苏联,发射一个连续的信号,且这个信号要有中国特色,全球公认.当时中央人民广播电台对外呼号是“东方红”乐曲,某种意义上“东方红”也成了“红色中国”的象征.出于对毛泽东的崇敬,何正华亦提出了卫星命名为“东方红一号”的建议.这些提议在“651”会议上得到了专家的赞同.1966年5月,经国防科工委、中国科学院、七机部负责人罗舜初、张劲夫、裴丽生、钱学森等共同商定,将中国第一颗人造卫星取名为“东方红一号”.1967年初正式确定中国第一颗人造卫星要播送《东方红》音乐,让全球人民都能听到中国卫星的声音.
由于当时正处于“文化大革命”的动乱中,播送“东方红”乐音不仅是科研任务,也成了责任重大的政治任务.如果卫星上天后,变调或不响,按“上纲上线”的说法,无疑是重大的政治问题,研制者就有可能被打入十八层地狱.在沉重的思想负担和精神压力下,何正华和乐音装置的主要设计者刘承熙冒着政治风险,开始了他们技术上的探索,解决了乐音错乱和乐音变调等一系列问题.“东方红”乐音最后采用电子音乐,用线路模拟铝板琴声奏出.乐音装置的第一批正样产品,是1968年上半年在重庆一家工厂生产的,由于当时生产秩序极不正常,产品中许多元件出现虚焊现象.最后上天的产品是由上海科学仪器厂重新生产的.
红海洋中的“一块绿洲”
中国第一颗人造卫星工程的整个研制工作,大部分都是在“文化大革命”最动乱的年月里进行的.那时席卷全国的“红色风暴”冲击到承担卫星工程任务的每一个单位.1967年初,中国科学院和七机部及下属单位均被“群众组织”夺权,卫星设计院的原来的领导都“靠边站”了,很多的科学家当时被定为“反动学术权威”、“特务”、“牛鬼蛇神”遭到批斗.即使普通的科技人员,也有不少亲属和社会关系在运动中受到冲击和株连.卫星的研制工作与“革命”发生了冲突.
当时的“革命”要求大家手捧“宝书”,口念语录,心地虔诚地表忠献忠.卫星研制只能等参加完“革命”才能去做,否则就会被扣上“不突出政治”的帽子.科学家被批判时,科技业务骨干还要参与陪“斗”.武斗不断,交通受阻,器材供应不上,卫星研制事业已面临夭折的危险.
在这种情况下,1967年初,周恩来总理与聂荣臻副总理采取了一系列措施,宣布：组建中国空间技术研究院,钱学森任院长,编入军队序列,不开展“文化大革命”的“四大”（即大鸣、大放、大字报、大辩论）.空间技术研究院从许多单位抽调出精兵良将,把分散在各部门的研究力量集中起来,实行统一领导,使科研生产照常进行,保证了中国第一颗卫星的如期发射.
在空间技术研究院建院之初,研制卫星所需的物质条件十分缺乏,如测试设备少,试验设备不齐,加工设备不足等等.卫星制造厂是由科学仪器厂转产的,在人员、技术、设备和管理方面都面临很多困难.铆接,是卫星制造中必不可少的一道工序.可当时卫星厂未干过,在卫星的初样和试验阶断,没有铆枪,更没有固定工件的桁架,工人们就靠一把小锤,用自己的身体当桁架,将铆钉一个个敲上去.就是在这样的条件下,卫星厂解决了铆接、阳极化电抛光、光亮铝件大面积镀金、铝件热处理等多项工艺问题.
为了检验设计的正确性与合理性,“东方红一号”卫星从元件、材料,到单机分系统以至整星都要在地面进行多种环境模拟试验.发射场预定发射卫星的时间气候寒冷,而卫星厂又没有符合要求的试验场地,“热控试样星”的试验是1968年的夏季于海军后勤部的一个冷库中进行的.很多的困难都是靠科技人员因陋就简、土法上马、群策群力解决的.卫星上天后,许多国际友人来空间技术研究院参观卫星,当时的环境条件让参观者大为感叹：“东方红一号”能诞生,是个奇迹!
难忘4.24
1970年4月1日,装载着两颗“东方红一号”卫星、一枚“长征一号”运载火箭的专门列车到达中国西北酒泉卫星发射中心.
4月份的西北戈壁滩上,白天也要穿棉衣,到夜间,裹着皮大衣也感到寒冷.在离地面30多米高的龙门塔工作平台上,科技人员不分白天黑夜,排除一切故障,一次次地测试.
1970年4月24日3点50分,周恩来总理电话告知国防科委副主任罗舜初：毛泽东主席已经批准这次发射,希望大家鼓足干劲,过细地做工作,要一次成功,为祖国争光.
21时35分,卫星发射时刻终于到来了.“东方红一号”随“长征一号”运载火箭在发动机的轰鸣中离开了发射台.21时48分,星箭分离,卫星入轨.21时50分,国家广播事业局报告,收到中国第一颗卫星播送的“东方红”乐音,声音清晰宏亮.
1970年4月25日18点,新华社授权向全世界宣布：1970年4月24日,中国成功地发射了第一颗人造卫星,卫星运行轨道的近地点高度439公里,远地点高度2384公里,轨道平面与地球赤道平面夹角68．5度,绕地球一圈114分钟.卫星重173公斤,用20．009兆周的频律播送“东方红”乐曲.
新闻公报刚发表,顷刻间,首都北京灯火通明,锣鼓声四起,鞭炮齐放,人们带着“文革”时代特有的狂热,涌上街头高呼着“毛主席万岁”、“庆祝文化大革命的伟大胜利”、“无产阶级文化大革命胜利万岁!……
然而,为中国的第一颗人造卫星倾注了全部心血的赵九章先生却未能等到这一刻.无端受诬陷迫害的他,早在一年半以前已经含冤去世.不少的科学家是在“牛棚”中听到“东方红”乐音的.
“东方红一号”卫星升空后,星上各种仪器实际工作的时间远远超过了设计要求,“东方红”乐音装置和短波发射机连续工作了28天,取得了大量工程遥测参数,为后来卫星设计和研制工作提供了宝贵的依据和经验.
“东方红一号”的发射成功,为中国航天技术的发展打下了极为坚实的根基,带动了中国航天工业的兴起,使中国的航天技术与世界航天技术前沿保持同步,标志着中国进入了航天时代.
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.
“人造卫星”就是我们人类“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.围绕哪一颗行星运转的人造卫星,我们就叫它哪一颗行星的人造卫星,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.1957年10月4日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1992年底中国共成功发射33颗不同类型的人造卫星.
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35800千米,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【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.
① 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.
② 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.
③ 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.
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.
① 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.
② 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.气象卫星、地球资源卫星一般采用这种轨道.
③ 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.气象卫星、地球资源卫星、侦察卫星常采用此轨道.
人造卫星工程系统】
通用系统有结构,温度控制,姿态控制,能源,跟踪,遥测,遥控,通信,轨道控制,天线等等系统,返回式卫星还有回收系统,此外还有根据任务需要而设的各种专用系统.人造卫星能够成功执行预定任务,单凭卫星本身是不行的,而需要完整的卫星工程系统,一般由以下系统组成：
1.发射场系统
2.运载火箭系统
3.卫星系统
4.测控系统
5.卫星应用系统
6.回收区系统（限于返回式卫星）
[编辑本段]【卫星系统的组成部分】
卫星系统中,各种设备按其功能上的不同,分为有效载荷及卫星平台两大部分.卫星平台又分为多个子系统：
有效载荷（不同类型卫星均不同,共同的有：）
1、对地相机
2、恒星相机
3、搭载的有效载荷
卫星平台（为有效载荷的操作提供环境及技术条件,包括：）
1、服务系统
2、 热控分系统
3、 姿态和轨道控制分系统
4、 程序控制分系统
5、 遥测分系统
6、 遥控分系统
7、 跟踪和测试分系统
8、 供配电分系统
9、 返回分系统（限於返回式卫星）
【世界各国首颗卫星发射】
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公斤,锥顶圆柱形,高203.2厘米,直径15.2厘米,沿近地点360.4公里、远地点2531公里的椭圆轨道绕地球运行,轨道倾角33.34”,运行周期114.8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108.61分钟,沿近地点526.24公里、远地点1808.85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18.7米,直径1.4米,起飞重量约18吨.
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公斤,轨道倾角31.07”,近地点339公里,远地点5138公里,运行周期144.2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16.5米,直径0.74米,起飞重量9.4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11.8吨；第三、四级推力分别为6.5吨和1吨.
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公斤,沿近地点439公里、远地点2384公里的椭圆轨道绕地球运行,轨道倾角68,5”,运行周期114分钟.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2.25米,起飞重量81.6吨,发射推力112吨.
英国：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(Woomera)火箭发射场,运载火箭为英国的黑箭运载火箭.近地点537公里,远地点1593公里.该星重66公斤(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、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.
第一颗人造地球卫星
1957年10月4日,苏联发射了第一颗人造地球卫星.这一事件具有划时代的意义,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公斤.它沿着椭圆轨道飞行,每96分钟环绕地球一圈.人造地球卫星内带着一台无线电发报机,不停地向地球发出“滴——滴——滴”的信号.一些人围着收音机.侧耳倾听着初次来自太空的声音.另一些人则仰望天空,试图用肉眼在夜晚搜索人造地球卫星明亮的轨迹.但是,当时认识很少有人了解人造地球是载人宇宙飞船的前导,科学家正在加紧准备载人空间飞行.一个月后,1957年11月3日,苏联又发射了第二颗人造地球卫星,它的重量一下增加了5倍多,达到508公斤.这颗卫星呈锥形,为了在卫星上节省出位置增设一个密封生物舱,不得不把许多测量仪器一道最末一节火箭上去.在圆柱形的舱内安然静卧着一只名叫“莱卡依”的小狗.小狗身上连接着测量脉搏、呼吸、血压的医学仪器,通过无线电随时把这些数据报告给地面.为了使舱内空气保持新鲜清洁,还安装了空气再生装置和处理粪便的排泄装置.舱内保持一定的温度和湿度,使小狗感到舒适.另外还有一套自供食装置,一天三次定时点亮信号灯,通知莱依卡用餐.使人遗憾的是,由于当时技术水平的限制,这颗卫星无法收回,试验狗在卫星生物舱内生活了一个星期,完成全部实验任务后,只好让它服毒自杀,成为宇航飞行中的第一个牺牲者.
人造卫星的用途】
一、人造卫星的用途如何决定?
人造卫星的组成基本上可分为「卫星本体」及「酬载」两部分.酬载即是卫星用来做实验或服务的仪器,卫星本体为维持酬载运作的载具.卫星的用途依其所携带的酬载而定.
二、人造卫星有哪几类?用途为何?
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,如中华卫星一号、哈伯等.
通信卫星：做为电讯中继站的卫星,如：亚卫一号.
军事卫星：做为军事照相、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,做为地球资源探勘之用的卫星.
星际卫星：可航行至其它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.
世界上第一颗人造卫星】
1957年10月4日.苏联宣布成功地把世界上第一颗绕地球运行的人造卫星送入轨道.美国官员宣称,他们不仅因苏联首先成功地发射卫星感到震惊,而且对这颗卫星的体积之大感到惊讶.这颗卫星重83公斤,比美国准备在第二年初发射的卫星重8倍.
苏联宣布说,这颗卫星的球体直径为55厘米,绕地球一周需1小时35分,距地面的最大高度为900公里,用两 个频道连续发送信号.由于运行轨道和赤道成65度夹角,因此它每日可两次在莫斯科上空通过.苏联对发射这颗卫星的火箭没做详细报道,不过曾提到它以每秒8公里的速度离开地面.他们说,这次发射开辟了星际航行的道路.
资源卫星.
中国第一颗人造卫星诞生】
30多年过去了,今天,中国有几十颗卫星在太空中遨游,神舟号试验飞船返回大地,中国已开始向载人航天迈步.回顾中国的航天史,不能不提到它的开端“东方红一号”这一高精尖技术在基础差且动荡的时期一举成功.“东方红一号”卫星诞生的始末,长期是个谜.
1970年4月24日,中国成功的发射了自己的第一颗人造卫星,卫星轨道的近地点高度是436KM,远地点高度为2384km,轨道平面与地球赤道的平面夹角为68.5°,绕地球一圈需要114min.卫星质量为173kg,用20.009MHz的频率播放“东方红”乐曲.
原本对前苏联很崇敬的科学家们深有感慨.当年积极提倡搞人造卫星的地球物理所所长赵九章先生说,“靠天,靠地,靠不住!发展宇航科学主要靠我们自己的力量.
在前苏联虽然没有达到考察卫星研制工作的目的,但苏联先进的工业和科技还是使中国的科学家们开了眼界.他们对比苏联和中国情况,意识到发射人造卫星是一项技术复杂、综合性很强的大工程,需要有较高的科学技术水平和强大的工业基础作后盾.代表团在总结中写到,发射人造地球卫星中国尚未具备条件,应根据实际情况,先从火箭探空搞起.同时,应立足国内,走自力更生的道路.
1959年1月21日,主持领导卫星研制工作的张劲夫向科学院传达了邓小平的指示,“卫星明后年不放,与国力不相称”.“卫星还是要搞,但是要推后一点”.根据中央的方针,张劲夫提出“就汤下面”,因国家经济困难,暂停卫星研制工作,集中力量先搞探空火箭.
“651”任务
由于缩短了战线,中国很快在探空火箭研制方面有了突破性进展.1960年2月,中国试验型液体探空火箭首次发射成功.此后,各种不同用途的探空火箭相继上天,有气象火箭、生物火箭等.1964年6月,中国自行设计的第一枚中近程火箭发射成功；10月,爆炸成功了中国第一颗原子弹.此时,中国在卫星能源、卫星温度控制、卫星结构、卫星测试设备等方面都取得了单项预研成果.此时中国的科学家们觉得发卫星可以提上日程了.
1964年12月全国三届人大会议期间,当年积极倡导中国要搞人造卫星的赵九章,提笔上书周恩来总理,建议开展人造卫星的研制工作.与此同时,知名科学家钱学森也上书中央,建议加速发展人造卫星.
1965年5月,周恩来总理指示科学院拿出第一颗人造卫星具体方案.负责卫星总体组的钱骥,带领年轻的科技工作者很快便拿出了初步方案,归纳为三张图一张表：用红蓝铅笔画成的卫星外形图、结构布局图、卫星运行星下点轨迹图和主要技术参数及分系统组成表.
该方案先后拿到文津街3号科学院院部和国防科委大楼,分别向张劲夫等科学院领导和罗舜初等国防科委领导作了详细汇报,并由钱骥等直接向周恩来总理作了汇报.当周总理知道钱骥姓钱时风趣地说：我们的卫星总设计师也是姓钱啊,我们搞尖端的,原子、导弹和卫星,都离不开“钱”啊!
1965年8月,周总理主持中央专委会议,原则批准了中国科学院《关于发展我国人造卫星工作规划方案建议》确定将人造卫星研制列为国家尖端技术发展的一项重大任务.并确定整个卫星工程由国防科委负责组织协调,卫星本体和地面检测系统由中国科学院负责,运载火箭由七机部、卫星发射场由国防科委试验基地负责建设.因是一月份正式提出建议,国家将人造地球卫星工程的代号定名为“651”任务.全国的人、财、物遇到“651”均开绿灯,这样中国卫星就从全面规划阶段,进入工程研制阶段.
1970年4月24日,“长征”一号运载火箭成功的将我国第一颗人造卫星“东方红”一号送入太空重量上要超苏美.
1965年10月20日至11月30日,科学院受国防科委委托,在北京召开了中国第一颗人造卫星总体方案论证会,历时42天.会上,钱骥报告了中国第一颗人造卫星总体方案.与会的军、民包括海、陆、空方面的120多位专家,对发射人造卫星的目的、任务进行了反复论证.
这个代号为“651”的会议上确定：中国第一颗人造卫星为科学探测性质的试验卫星,其任务是为发展中国的对地观测、通信广播、气象等各种应用卫星取得基本经验和设计数据；发射时间定在1970年；成功的标志是“上得去、抓得注听得见、看得见.”
会上较为保密论证的一个议题,便是中国第一颗卫星重量如何确定.这一问题涉及到导弹武器的水平.因为早期发射卫星的运载工具,都是在导弹的基础上发展起来的,放卫星实质上是展现一个国家的军事实力.虽然中国卫星工程起步较晚,但专家们都认为中国的起点要高,第一颗卫星在重量、技术上要做到比美、苏第一颗卫星先进.苏联第一个卫星重量83．6公斤,美国的第一颗卫星只有8．2公斤.会议最后确定中国第一颗卫星为100公斤右（实际上,最后上天时是173公斤）.
铝板琴奏出“东方红”
30年前上街游行的人们可能已忘记了当时的庆祝场面,但卫星从太空中发出的“东方红”悠扬乐音却长久地留在了人们的记忆中.提起“东方红一号”的命名、乐音的诞生,不能不谈到中国航天事业中一位默默无闻的铺路人－－何正华.
苏联第一颗人造卫星的呼叫信号是嘀嘀哒哒的电报码,遥测信号是间断的.中国的卫星信号应该是什么样的?卫星总体组的组长何正华认为,中国应该超过苏联,发射一个连续的信号,且这个信号要有中国特色,全球公认.当时中央人民广播电台对外呼号是“东方红”乐曲,某种意义上“东方红”也成了“红色中国”的象征.出于对毛泽东的崇敬,何正华亦提出了卫星命名为“东方红一号”的建议.这些提议在“651”会议上得到了专家的赞同.1966年5月,经国防科工委、中国科学院、七机部负责人罗舜初、张劲夫、裴丽生、钱学森等共同商定,将中国第一颗人造卫星取名为“东方红一号”.1967年初正式确定中国第一颗人造卫星要播送《东方红》音乐,让全球人民都能听到中国卫星的声音.
由于当时正处于“文化大革命”的动乱中,播送“东方红”乐音不仅是科研任务,也成了责任重大的政治任务.如果卫星上天后,变调或不响,按“上纲上线”的说法,无疑是重大的政治问题,研制者就有可能被打入十八层地狱.在沉重的思想负担和精神压力下,何正华和乐音装置的主要设计者刘承熙冒着政治风险,开始了他们技术上的探索,解决了乐音错乱和乐音变调等一系列问题.“东方红”乐音最后采用电子音乐,用线路模拟铝板琴声奏出.乐音装置的第一批正样产品,是1968年上半年在重庆一家工厂生产的,由于当时生产秩序极不正常,产品中许多元件出现虚焊现象.最后上天的产品是由上海科学仪器厂重新生产的.
红海洋中的“一块绿洲”
中国第一颗人造卫星工程的整个研制工作,大部分都是在“文化大革命”最动乱的年月里进行的.那时席卷全国的“红色风暴”冲击到承担卫星工程任务的每一个单位.1967年初,中国科学院和七机部及下属单位均被“群众组织”夺权,卫星设计院的原来的领导都“靠边站”了,很多的科学家当时被定为“反动学术权威”、“特务”、“牛鬼蛇神”遭到批斗.即使普通的科技人员,也有不少亲属和社会关系在运动中受到冲击和株连.卫星的研制工作与“革命”发生了冲突.
当时的“革命”要求大家手捧“宝书”,口念语录,心地虔诚地表忠献忠.卫星研制只能等参加完“革命”才能去做,否则就会被扣上“不突出政治”的帽子.科学家被批判时,科技业务骨干还要参与陪“斗”.武斗不断,交通受阻,器材供应不上,卫星研制事业已面临夭折的危险.
在这种情况下,1967年初,周恩来总理与聂荣臻副总理采取了一系列措施,宣布：组建中国空间技术研究院,钱学森任院长,编入军队序列,不开展“文化大革命”的“四大”（即大鸣、大放、大字报、大辩论）.空间技术研究院从许多单位抽调出精兵良将,把分散在各部门的研究力量集中起来,实行统一领导,使科研生产照常进行,保证了中国第一颗卫星的如期发射.
在空间技术研究院建院之初,研制卫星所需的物质条件十分缺乏,如测试设备少,试验设备不齐,加工设备不足等等.卫星制造厂是由科学仪器厂转产的,在人员、技术、设备和管理方面都面临很多困难.铆接,是卫星制造中必不可少的一道工序.可当时卫星厂未干过,在卫星的初样和试验阶断,没有铆枪,更没有固定工件的桁架,工人们就靠一把小锤,用自己的身体当桁架,将铆钉一个个敲上去.就是在这样的条件下,卫星厂解决了铆接、阳极化电抛光、光亮铝件大面积镀金、铝件热处理等多项工艺问题.
为了检验设计的正确性与合理性,“东方红一号”卫星从元件、材料,到单机分系统以至整星都要在地面进行多种环境模拟试验.发射场预定发射卫星的时间气候寒冷,而卫星厂又没有符合要求的试验场地,“热控试样星”的试验是1968年的夏季于海军后勤部的一个冷库中进行的.很多的困难都是靠科技人员因陋就简、土法上马、群策群力解决的.卫星上天后,许多国际友人来空间技术研究院参观卫星,当时的环境条件让参观者大为感叹：“东方红一号”能诞生,是个奇迹!
难忘4.24
1970年4月1日,装载着两颗“东方红一号”卫星、一枚“长征一号”运载火箭的专门列车到达中国西北酒泉卫星发射中心.
4月份的西北戈壁滩上,白天也要穿棉衣,到夜间,裹着皮大衣也感到寒冷.在离地面30多米高的龙门塔工作平台上,科技人员不分白天黑夜,排除一切故障,一次次地测试.
1970年4月24日3点50分,周恩来总理电话告知国防科委副主任罗舜初：毛泽东主席已经批准这次发射,希望大家鼓足干劲,过细地做工作,要一次成功,为祖国争光.
21时35分,卫星发射时刻终于到来了.“东方红一号”随“长征一号”运载火箭在发动机的轰鸣中离开了发射台.21时48分,星箭分离,卫星入轨.21时50分,国家广播事业局报告,收到中国第一颗卫星播送的“东方红”乐音,声音清晰宏亮.
1970年4月25日18点,新华社授权向全世界宣布：1970年4月24日,中国成功地发射了第一颗人造卫星,卫星运行轨道的近地点高度439公里,远地点高度2384公里,轨道平面与地球赤道平面夹角68．5度,绕地球一圈114分钟.卫星重173公斤,用20．009兆周的频律播送“东方红”乐曲.
新闻公报刚发表,顷刻间,首都北京灯火通明,锣鼓声四起,鞭炮齐放,人们带着“文革”时代特有的狂热,涌上街头高呼着“毛主席万岁”、“庆祝文化大革命的伟大胜利”、“无产阶级文化大革命胜利万岁!……
然而,为中国的第一颗人造卫星倾注了全部心血的赵九章先生却未能等到这一刻.无端受诬陷迫害的他,早在一年半以前已经含冤去世.不少的科学家是在“牛棚”中听到“东方红”乐音的.
“东方红一号”卫星升空后,星上各种仪器实际工作的时间远远超过了设计要求,“东方红”乐音装置和短波发射机连续工作了28天,取得了大量工程遥测参数,为后来卫星设计和研制工作提供了宝贵的依据和经验.
“东方红一号”的发射成功,为中国航天技术的发展打下了极为坚实的根基,带动了中国航天工业的兴起,使中国的航天技术与世界航天技术前沿保持同步,标志着中国进入了航天时代.