太空中的地球——宇宙给太阳发明的卫星

宇宙是否有止境是个悬而未决的科学问题，人类所在的银河系只是辽阔无边的宇宙中的一点。而离地球最接近的恒星——太阳，只是银河系中成千上万颗恒星中的一颗。地球是九个绕椭圆轨道绕太阳公转的"卫星"之一。掌握太阳行星活动的规矩被称为天体力学，被像约翰尼斯开普勒和艾萨克牛顿这样的科学家在数百年前发明。

现在这九个太阳行星所描写的轨道已经被人们非常准确地懂得了，并且构成了一个非常有条理和令人着迷"机器"。这些精密的"机器"描写了它们的相对活动被称为重力。行星离太阳越近，其引力越强，沿着其轨道行进的速度也就越快，不会掉落到太阳上。

反过来，许多行星有一颗或多颗人造卫星环绕它们运行。例如，地球有一颗自然卫星，即月球。那么如何定义卫星？卫星根本上是任何以圆形或椭圆形路径绕行星旋转的物体，它只是一个绕另一个轨道运行的物体，重力为轨道活动供给了粘合剂，卫星有两种：自然卫星（例如绕地球轨道的月球，环绕太阳轨道的地球）或人造卫星（例如绕地球轨道的国际空间站）。

人造卫星的过去——超级大国之间太空比赛的产物，并极大的推进了航天技巧的长足发展

人造卫星是指：人类应用火箭把人造情势的装备放置在其他星球的轨道上，为履行其预期功效而定制的，使之环绕目的星球旋转的人造机器。通过对天体力学的精确懂得，以及对月球等自然卫星活动的细心视察，使科学家能够制作人造卫星并将其发送到太空。大多数人造卫星都在绕地球飞翔。已经发射了几颗卫星来摸索我们太阳系的其他行星。人造卫星也是一个体系工程，通常由包括以下子体系：

总线——这是卫星的框架和构造，其他所有部分也都与之相连；

一个电源——大多数卫星都有太阳能电池板来发电。电池会在卫星处于地球暗影下的时光里存储一些这种能量；

热掌握体系——卫星由于裸露在阳光下而裸露于极高的温度下。须要一种反射和辐射热量的办法。卫星的电气组件也会发生大批热量；

盘算机体系——卫星须要盘算机来掌握其运行方法，并监督高度，方向和温度等信息；

通讯体系——所有卫星都必需能够向地球上的地面站或其他卫星发送和吸收数据；

姿势掌握体系——这是使卫星指向准确方向的体系。陀螺仪和火箭推动器通常用于转变方向。光传感器通常用于肯定卫星指向的方向；

推动体系——卫星上的火箭动员机可用于赞助将卫星置于准确的轨道上。一旦进入轨道，卫星就不须要任何火箭来坚持它们的移动。但是，如果卫星须要稍微转变轨道，则应用称为推动器的小型火箭。

人造卫星直到20世纪中叶才成为现实，这来源于超级大国美国和前苏联的军事比赛——太空比赛，是指二十世纪，美国与前苏联为了争取航天实力的最高位置而展开的比赛。在冷战时代（1946-91年），前苏联和美国之间的航空航天比赛处于高潮。太空比赛催生了首创性的尽力，以发射人造卫星并对金星、火星和月球的天体进行无人太空探测。

这场比赛始于1955年8月2日，当时的前苏联对4天前美国宣告发射人造卫星的意图做出了回应，并在1957年10月4日，苏联胜利发射了人类首颗人造卫星——"人造卫星1"，它是一个直径58厘米的抛光金属球，没有科学仪器，但带有四个外部无线电天线，可以在地球上广播简略的无线电脉冲。

美国的第一颗卫星摸索者1号，也是第一颗运载科学仪器的卫星，于1958年1月31日发射胜利，该卫星的质量仅为13公斤。人造卫星1和摸索者1成为了美国和苏联之间的太空比赛的开场镜头。

1961年4月12日，"沃斯托克"号航天飞机上的苏联军事飞翔员和宇航员尤里阿列克谢维奇加加林进行了首次绕地球飞翔的轨道飞翔。他成为第一个飞入太空的人类。

然而1969年7月20日，美国阿波罗 11 号安全登陆月球，美国宇航员阿姆斯特朗和奥尔德林成为第一个登上月球的人类。

直到1975年7月17日，阿波罗号与联盟号飞船实现了太空对接，人类在太空中第一次相会，两国宇航员握手言和，太空比赛才正式谢幕。

地球周围的卫星是怎么散布的

人造卫星依据其义务被发射到不同的轨道，通常有三种重要的轨道类型：对地静止轨道（GEO）距地球表面36000公里，GEO是最常见的轨道之一，在这里，人造卫星须要24小时能力绕地球运行，与地球绕其轴旋转一次所需的时光雷同，这样可以使卫星位于地球上的同一地位，它们看起来好像在天空中静止不动，从而可以进行通讯和电视广播；中地球轨道（MEO）。轨道高度在地球上方2,000至36,000公里之间，一个轨道的时光为12小时；低地球轨道（LEO），位于地球上方约160至2,000公里，一个轨道的时光约为90分钟，卫星可能仅位于地球上方几百公里处（比如埃隆马斯克的星链筹划，全体都是地轨卫星），卫星置于地球大气层之外，但仍足够接近以至于它可以从太空对行星表面成像或增进通讯。

壮大的火箭用于将人造卫星送入太空。如果火箭的发射速度太低，则卫星将回落到地球上，因为地球对卫星施加的引力将太高而无法战胜。另一方面，如果发射速度太高，卫星将不会受到地球引力的限制，它将逃逸到外太空。所以依据不同的须要配置不同推力的火箭把人造卫星送到对应的轨道中去。卫星的轨道高度决议了它在轨道上停留的时光。低轨道卫星大部分位于地球大气层之上，但它们仍然受到大气的干扰，其轨道最终会衰减，并坠回大气层（这就是为什么地柜人造卫星，每隔一段时光就须要再次发射，进行补足）。其他绕高轨道运行的卫星可能已经存在了数百万年。

在太空中现在有多少颗人造卫星？

太空比赛后，各国都发明了卫星的主要价值，数十个国度发射了大批的人造卫星，目前有3000多个正在运行的航天器绕地球飞翔。估量有8,000多件太空垃圾，当然放弃的卫星或碎片也绕地球旋转。截至2019年3月31日按国度划分的在轨卫星数。

人造卫星和地球间的通讯方法

我们须要与卫星进行某种情势的通讯，以向其发送命令并检索它们在绕地球运行时获取的信息。尽管它们应用不同的方法转达此信息，但所应用的根本字母由无线电波组成，无线电波与用于广播电视和广播节目标无线电波类型完整雷同。应用无线电波进行通讯的一个很好的理由是它们不受气象条件的影响很大。在白天或夜晚，在完整晴朗的一天或暴风雪中，都可以发送和吸收它们。

人造卫星重要用处是什么？

人造卫星看似离我们很遥远，但它们经常影响我们的生涯，而我们却没有意识到，它们使我们更安全，供给现代方便，实现我们以前不敢想象的服务，还有就是摸索未知。如今人造卫星有多种用处，有些卫星只能实现一个目标，而另一些卫星则可以同时履行多项功效。卫星的多种用处的一些示例是：

（1）气候观测

气候卫星可赞助气候学家预测气象或懂得当前情形。典范的气候卫星包含TIROS，COSMOS和GOES卫星。该卫星通常包括摄像机，可以返回地球的照片气象。

（2）军事运用

出于军事用处是人造卫星最开端的目标，应用高科技电子和先进的照相装备侦查技巧进行情报收集，重要功效包含中继加密通讯，核监督，视察敌方行为，导弹发射的预警，窃听地面无线电链路，雷达成像，摄影等。比拟有名的有：美国间谍百思特网卫星筹划；长曲棍球萨摩斯夸萨；俄罗斯苏维埃、宇宙、阿尔玛斯等。

（3）科学研讨

天文卫星，其携带诸如可见光、X射线或伽玛射线的望远镜等仪器，例如Spitzer望远镜（红外），哈勃（可见光）和钱德拉（伽玛射线），用于研讨地球变更和未知的宇宙。

（4）导航测绘

供给全球定位导航服务和地球物理学研讨，以及遥感测绘等功效。其中全球定位导航服务是应用最为普遍的卫星功效，包含美国的GPS，中国的北斗和俄罗斯的GLONASS等。

（5）地球观测

地球观测可以观测到行星从温度到森林到冰盖笼罩的所有变更，从而可以实现制图、遥感、森林笼罩、海洋调查、地球温度、气象与环百思特网境监测、环境污染和城市发展等多学科范畴的研讨。

（6）通讯卫星

地球上的无线电通讯站间应用卫星作为中继而进行的通讯，可用于电视、电话、广播百思特网、互联网等。

（7）国际空间站

国际空间站是轨道上最大的卫星，有16个国度从1998年开端，不间断的为它供给金融和物资基本设施，直到2011年建成完毕投入正式应用。国际空间站重要由美国国度航空航天局（NASA）、俄罗斯国度航天团体（Roscosmos）、欧洲航天局（ESA）、日本宇宙航空研讨开发机构（JAXA）和加拿大空间局（CSA）共同运营。

由于其他国度不带我们玩，我们不求人，自己建造国际空间站！随着5月5日，长征五号首飞胜利，拉开了我国空间站建站飞翔义务的帷幕，预计在2025年前完成中国自己的空间站。

写在最后

人造卫星是人类解脱地球的约束，走向摸索神秘宇宙的一项创举,宇宙有太多的未知，太空有普遍的机遇。从过去的广播通讯到现在的6G天地一体化融会通讯，卫星在转变着这个世界的样子，未来以渺小卫星为代表的小型化航天器已成为航天范畴主要发展趋势，与卫星通讯、卫星导航和卫星遥感等运用场景紧密联合。时期在发展，技巧在变更，摸索如何更好地应用太空和卫星技巧，为人类谋福祉是一项长期的工作，信任不远的将来，人造卫星可以给我们带来更多的惊喜。