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人造衛(wèi)星有哪些（5種給社會發(fā)展帶來顛覆影響的人造衛(wèi)星）

航天史的正式起點，來源于牛頓在《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》書中第三卷“論宇宙的系統(tǒng)”的一個思想實驗：

設(shè)想有一門加農(nóng)炮架在一座非常高的山的山頂上。如果在沒有任何引力和空氣阻力條件下，炮彈應(yīng)該沿著發(fā)射的方向以一條直線的軌跡遠離地球。如果有一個吸引力存在的話，炮彈會沿著一條不同的軌道運動，軌道的形狀取決于炮彈的初始速度。如果速度低的話，炮彈就會直接掉在地球上。如下圖所示的運行軌跡的初始水平速度分別在0到7000米/秒之間。

如果速度達到了所在海拔的第一宇宙速度，即約7300米/秒，炮彈將會沿著一個固定的環(huán)形軌道環(huán)繞地球，就像月球一樣。（圖片過大無法上傳，下同）如果速度大于軌道速度，但小于第二宇宙速度的話，炮彈會沿著一個橢圓軌道環(huán)繞地球。如果速度非?？?，炮彈將會沿著一個拋物線（當(dāng)速度恰好為第二宇宙速度）或者雙曲線（當(dāng)速度大于第二宇宙速度）軌道逃離地球。

人類關(guān)于人造衛(wèi)星的科學(xué)設(shè)想，繞不開“航天”這一概念的出現(xiàn)。而這是最早的關(guān)于人造衛(wèi)星的科學(xué)設(shè)想，也是航天史的正式起點。

人類最早的一顆衛(wèi)星，來自蘇聯(lián)的斯普特尼克1號（衛(wèi)星1號，Sputnik）。

1957 年 10 月 4 日晚一顆沙灘排球大小的衛(wèi)星從哈薩克斯坦的沙漠城市——拜科努爾（前蘇聯(lián)航天城）發(fā)射進入太空，衛(wèi)星隨后來到近地軌道，伴隨地球開始圍繞太陽旋轉(zhuǎn)，它被取名為 Sputnik（俄語中為“旅行伴侶”的意思）。Sputnik裝有無線電廣播發(fā)射器，因而會發(fā)出嗶嗶嗶的信號聲。它大概每96分鐘就可以繞完地球一圈，每小時運行距離達到 8 萬英里，距離地球最近僅為215千米。

當(dāng)時的衛(wèi)星，有著一系列遠超地球人造飛行器的優(yōu)勢：

在沒有干擾情況下衛(wèi)星幾乎可以無限時間圍繞地球飛行。例如，中國在1970年發(fā)射的東方紅1號衛(wèi)星，至今仍在飛行；

絕大部分衛(wèi)星在太空中可以方便從太陽獲得能量，完全不受天氣等因素影響，衛(wèi)星的壽命基本只取決于元器件的壽命，美國著名的GOES-3衛(wèi)星曾經(jīng)在太空中連續(xù)工作了38年（1978-2016）；

衛(wèi)星可以攜帶各種各樣的有效載荷，起到完全不同的功能，擴展空間極大。

自此，地球進入了人造地球衛(wèi)星的時代。

截至2020年，已經(jīng)有超過一萬個人造衛(wèi)星圍繞著地球在旋轉(zhuǎn)。在短短的60年間，人造衛(wèi)星在科學(xué)、軍事和民生等各個方面都獲得了極其廣泛的應(yīng)用，對人類社會的發(fā)展帶來了顛覆性的影響。

那么，功能如此強大的人造衛(wèi)星，又是如何發(fā)揮自己的功用呢？

隨著航天技術(shù)的發(fā)展，衛(wèi)星的功能和潛力被逐步地開發(fā)出來，衛(wèi)星家族日漸擴大，種類也越來越廣。從實際應(yīng)用上看，當(dāng)前的衛(wèi)星可以分為以下5種類型：

01 導(dǎo)航衛(wèi)星

導(dǎo)航衛(wèi)星是從衛(wèi)星上連續(xù)發(fā)射無線電信號，為地面、海洋、空中和空間用戶導(dǎo)航定位的人造地球衛(wèi)星，衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的空間部分。

導(dǎo)航衛(wèi)星裝有專用的無線電導(dǎo)航設(shè)備，用戶接收導(dǎo)航衛(wèi)星發(fā)來的無線電導(dǎo)航信號，通過時間測距或多普勒測速分別獲得用戶相對于衛(wèi)星的距離或距離變化率等導(dǎo)航參數(shù)，并根據(jù)衛(wèi)星發(fā)送的時間、軌道參數(shù)，求出在定位瞬間衛(wèi)星的實時位置坐標(biāo)，從而定出用戶的地理位置坐標(biāo)（二維或三維坐標(biāo)）和速度矢量分量。由數(shù)顆導(dǎo)航衛(wèi)星構(gòu)成的導(dǎo)航衛(wèi)星網(wǎng)（導(dǎo)航星座），具有全球和近地空間的立體覆蓋能力，實現(xiàn)全球無線電導(dǎo)航。

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，于6月23日組網(wǎng)成功，是當(dāng)前世界上唯一包括中遠地球軌道和同步地球軌道（傾斜+靜止）的系統(tǒng)，其中同步地球軌道可以提供類似通信衛(wèi)星的雙向信息傳遞的短報文服務(wù)，極具特色。

02 通信衛(wèi)星

通信衛(wèi)星是衛(wèi)星通信系統(tǒng)的空間部分。一顆地球靜止軌道通信衛(wèi)星大約能夠覆蓋40%的地球表面，使覆蓋區(qū)內(nèi)的任何地面、海上、空中的通信站能同時相互通信。在赤道上空等間隔分布的3顆地球靜止軌道通信衛(wèi)星可以實現(xiàn)除兩極部分地區(qū)外的全球通信。通信衛(wèi)星是世界上應(yīng)用最早、應(yīng)用最廣的衛(wèi)星之一。

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