第三节 人造卫星
征服自己需要更大的勇气，其胜利也是所有胜利中最光荣的胜利。
——柏拉图（希腊）
1957年，前苏联发射成功第一颗人造地球卫星。人类已向宇宙空间成功发射近2500颗各种用途的卫星。分三类即科学卫星、应用卫星和试验卫星。
（一）人造卫星组成及功用
人造卫星由星体、电源系统、通信系统和各种仪器设备系统组成。星体是卫星的主体，外壳一般用轻金属材料制成，内部安装各种仪器设备。电源系统为这些仪器设备提供能源，保证仪器正常工作。20世纪末采用三种电源；太阳能电池、化学能电池和原子能电池。通信系统一般包括无线电通信、遥测、遥控和跟踪信号系统等，用于确保卫星与地面的通信联系以及遥测数据、控制指令和资料情报的传输。仪器设备系统可根据卫星的不同用途和要求选用。如通信和广播卫星上装有天线设备，地球资源卫星上装有红外线摄像机等。
图11-9 中国探月卫星示意图
卫星的外形有球形、球形多面体、圆锥形、圆柱形和多面柱体，有的仅仅张着几块大平板或伸着几根细长杆。这主要取决于对卫星姿态的要求，卫星所带仪器的大小形状、对太阳能的利用情况和运载火箭的容积大小等。
近年来出现在一颗卫星上兼有通信、电视广播、气象观测等多功能的多用途卫星，这种卫星使用一套能源、姿控、遥控等基本设备装置，完成多种使命。不仅可提高载荷利用率，对于同步轨道来说，一星多用还能缓和轨道“拥挤”现象。人造地球卫星由运载火箭发射入轨。从发射点到入轨点的飞行轨迹叫发射轨道。发射轨道包括垂直起飞段、程序转弯段和入轨段。垂直起飞段和程序转弯段都大同小异，但入轨段根据轨道高度的不同有直接入轨、滑行入轨和过渡转移入轨之分。
低轨道卫星一般直接入轨，即火箭连续工作，当最后一级火箭发动机关机时，卫星就可进入预定轨道。中、高轨道卫星常常滑行入轨。其发射轨道由火箭发动机工作时的主动段、发动机关机后靠惯性飞行的滑行段和发动机两次工作时的加速段组成。地球静止轨道卫星常常采用过渡转移轨道入轨。它同火箭的级数不同而有差异。
（二）人造卫星的轨道
人造卫星的轨道有圆轨道、椭圆轨道、静止轨道、极地轨道和太阳同步轨道。
（1）圆轨道
侦察卫星、导航卫星、通信卫星大多采用这种轨道。要使卫星在圆轨道上绕行，必须使它的入轨速度的大小与入轨点的环绕速度相等，并且入轨的方向与入轨点的地平线平行。从地面上看，卫星犹如固定在赤道上空某一点。
（2）静止轨道
静止轨道是圆轨道的一种。这种卫星轨道所在的平面与地球赤道面重合。由于卫星飞行速度随距地面的高度而变化，轨道越高，速度越小，环绕周期越长，故由计算可知，当其在赤道上空35786公里高的圆形的轨道上由西向东运行1周时，恰好是23小时56分4秒，正与地球自转1周的时间相同，在静止轨道上均匀分布3颗通信卫星即可进行全球通信的科学设想早已变为现实。世界上主要的通信卫星都分布在这条轨道上，有的气象卫星、预警卫星也被送入静止轨道。我国用长征三号火箭先后发射了1颗试验卫星、5颗东方红二号系列通信卫星、2颗风云二号气象卫星，用长征三号甲火箭发射了1颗实践四号探测卫星、2颗东方红三号通信卫星、1颗中星22号通信卫星，这12颗卫星中有10颗进入静止轨道预定位置。发射这类卫星，星上要携带远地点发动机，运载火箭把卫星送入大椭圆同步转移轨道后，地面再指令星上远地点发动机点火，将卫星移入静止轨道。由于长征三号火箭发生故障未能将试验卫星和第六颗东方红二号通信卫星送入地球同步转移轨道，故这两颗卫星没有进入静止轨道。至于长三甲发射实践四号探测卫星，达到了进入地球同步转移轨道的要求，发射取得圆满成功。长三甲火箭发射的香港亚洲一号通信卫星、香港亚太一号通信卫星、香港亚太一号A通信卫星，长三乙火箭发射的菲律宾马部海通信卫星、香港亚太2R通信卫星、中卫一号通信卫星、鑫诺一号通信卫星，都被送入地球同步转移轨道。这些卫星都依靠自身携带的远地点发动机，最终移入静止轨道。
图11-10 我国第一颗地球同步静止轨道通信卫星——东方红二号
（3）椭圆轨道
科学观测卫星一般采用这种轨道。一般通过使入轨速度大于入轨点的环绕速度这样的方式来做到。
（4）极地轨道
极地轨道是因轨道平面通过地球南北两极而得名。在这种轨道上运行的卫星可以飞经地球上任何地区上空。因此侦察卫星、导航卫星、气象卫星等都采用这种轨道。我国虽未研制运行于此类轨道的卫星，但发射过此类轨道的卫星。长征二号丙改进型火箭以1箭双星的方式6次从太原起飞，把12颗美国铱星送入太空，就属于这种发射方式。
（5）太阳同步轨道
太阳同步轨道是其卫星轨道平面每天向东移动0.9856度，从而确保太阳光照射方向相对卫星轨道平面的角度保持不变。在卫星轨道上运行的卫星所受到的太阳光照情况十分稳定。很多气象卫星和资源卫星、侦察卫星都采用这种轨道。
进一步了解有关人造卫星方面的知识，请登陆：
http://www.bjkp.gov.cn/gkjqy/smkx/index.htm
【思考题】
1.简述人造卫星的基本构成。
2.人造卫星的轨道有哪几种类型？
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