人造地球卫星

    第一宇宙速度7.9公里/秒是地球飞行的环绕速度。人造地球卫星只有获得了这个速度才能驶入地球轨道，绕地球飞行。多级火箭能把人造地球卫星送上“天”，我们叫它“运载火箭”。运载火箭使用液氧推进剂，逐级推进、加速，使卫星达到环绕速度，围绕地球飞行。

    现在发射卫星只需三级火箭就够了。每线火箭头尾相接，用串联或并联的形式组合成一体。在发射卫星时，三级火箭从地面垂直起飞，在发动机的强力推动下，火箭飞出地球的大气层，当达到规定的速度后，就熄灭了。这时火箭已经获得的能量在地球引力的作用下滑行，在卫星最后加入轨道时，火箭再次点火，使卫星加速达到环绕速度，卫星就会绕地球飞行，成为人造地球卫星。

    人造卫星必须向东发射

    人造卫星是人类用于探索太空，或者探测地球的航天设备。不知你注意到没有，所有的国家在发射人造卫星时，总是把发射方向指向东方，你知道这是什么原因吗？

    这是因为，地球是由西向东旋转的，将人造卫星由西向东发射时，可以利用地球的惯性，大大节省燃料和推力。地球运动的速度，随着纬度的变化也是不相同的。一般地说，赤道上的运动速度最大，达到每秒0.46千米，随着纬度的增加而减小，南北两极为零。所以发射地点的纬度越高，火箭所需的推力也越大。如果顺着地球自转的方向，在赤道附近发射倾角为0的卫星，就可最充分利用地球的自转惯性，达到最理想的效果。

    当然，由于世界各国的地理位置不同，卫星不可能全在赤道附近发射，发射方向也不会都是由西向正东方向，总要偏向东南或东北。不过，人们总会尽可能利用地球的自转惯性，节省推力。

    侦察卫星

    电子侦察卫星是一种窃听能力很强的卫星。它与照相侦察卫星一样，分普查型和详查型两类。

    普查型“窃听能手”，它的作用是对敌方地面进行大面积侦察，测定地面雷达的大致位置，窃听地面雷达的工作频段。

    详查型“窃听能手”，它的作用是捕获感兴趣的雷达特性和电台信号的详细情报，用搜索型外差接收机窃听地面的无线电信号。

    目前，大部分电子“窃听能手”既能做一般监视，对地面进行普查性窃听工作，又能对地面各种无线电信号进行搜索和窃听，一颗卫星身兼普查和详细两种功能。一般说来，电子侦察卫星上的计算机里贮存所有已知的敌方雷达信息。卫星一旦探测到新的雷达位置和新的信号，下次经过这一地区上空时，便会自动地对这些特性进行分析，并对新的雷达进行定位，以确定雷达的精确位置。因此，窃听能手——电子侦察卫星，能无一遗漏地探听清楚地面雷达、无线电台等的位置和信号特征。

    预警卫星

    导弹预警卫星是在人造卫星上天之后，才开始研制的。美国在20世纪60年代初，最先发射预警卫星。这种卫星运行在宇宙之中，不停地盯住在不断变化的地球。卫星上的红外探测器，对导弹喷焰特别敏感，它能在千里之外遥“看”导弹的发射，并把核袭击的危险信息及时发回地面防空中心，就可以赢得宝贵的半小时预警时间。

    其实，预警卫星发现导弹的原理与地空导弹、空空导弹利用红外线自动追击敌机的原理是相似的。

    卫星上的红外探测器，能够探测出导弹喷出的火焰，这是因为在大自然中，一切物体只要温度高于绝对零度（-273℃），都会辐射出肉眼看不见的红外线。当洲际导弹的发动机燃烧后，由高温气体形成的喷焰将产生强大的红外辐射，卫星上的红外探测器就能在导弹发射后几十秒钟内，向地面站报警。但是，早期的预警卫星，会把高空云层反射的太阳光当做导弹尾焰的红外辐射，而误认为是一次大规模的核袭击。美国就发生过这样的事，令当时的美国惊恐万分。

    为了避免虚惊，人们在预警卫星上同时配上高分辨率远视镜头的电视摄像机，就在红外探测器探测的导弹喷焰时，立即控制电视摄像机自动地拍摄目标区域的图像，于是地面站的电视屏上以每秒1~2帧的速度，显示出导弹喷焰的运动图像。根据喷焰在不同高度上的不同形状，就可判断是否真有导弹来袭，并可粗略地测出导弹主动段的飞行轨迹。

    导弹喷焰辐射的红外线波长，主要在2.7微米左右，因此，卫星上的红外探测器多采用硫化铅探测器阵列。它由约2000个单元器件排列而成，最敏感的波长为2.7微米。当卫星在36000千米高的地球同步轨道上运行时，整个红外探测器阵可“看”到地球表面的40%地区。

    静止气象卫星

    静止气象卫星主要有三大功能：一是观测，通过遥感仪器拍摄云图，观察云系和大气温度的分布；二是收集，将地面气象观察站观察到的地面气象资料收集起来；三是广播，将气象资料和处理过的地面气象资料传送给各地气象台使用等。

    它如一位“站”在3.6万千米高处的“广播员”，主要组成部分是静止卫星、资料收集和测控站、数据处理中心、气象观察台和数据接收系统等。

    静止气象卫星中安装了功能奇特的遥感仪器。当前，常用的气象遥感仪器主要有以下几种。一是高分辨扫描辐射计，包括可见光和红外自旋扫描辐射计等。它具有高超的本领，可以获得可见光和红外的云图，可见光云图的星下点（卫星在地面的投影点）分辨率为0.9～2.5千米，红外云图的星下点分辨率为5～12千米。二是高分辨率红外分光计。它神通广大，既能获得大气垂直温度分布，又能测到水气分布。三是微波辐射计。它的功能没有那么齐全。只能配合高分辨率红外分光计工作，以便获得6层以下的大气垂直温度分布和云中的含水量。另外，卫星还携带其他一些功能奇特的仪器，如磁带机等数据存贮装置和数据传输设备等。

    地球资源卫星

    地球资源卫星主要的功能是防护森林，它不仅向人类提供森林中的火灾情况，还时刻监视着树木里的各种病虫害，将森林中的各种危害及时告诉人们，称得上是太空的“护林员”。

    森林防火工作一定要有地球资源卫星的协助才能保证它的安全度。由于地球资源卫星不仅能及时发现森林中的火迹，而且能确定冒火烟地区的边界，监视火灾的发展，观测火区上空的大气冷流和暖流的通过情况，诸多火情，将有助于尽快消灭火灾。而且，借助于太空观测还能够预报可能发生火灾的地点。因此，人们把在太空巡视的地球资源卫星称为森林“卫士”。

    地球资源卫星还监视着树木的各种病虫害情况，将病虫害给森林带来的损失告诉人们。例如，在美国太平洋沿岸，卫星照片告诉人们，虫害毁坏的树木比火灾毁掉的树木多15倍。

    生物卫星

    世界上第一颗生物卫星是1957年11月3日，前苏联发射的载狗“莱伊卡”的人造地球卫星。生物卫星是一种专门用于在空间进行生命科学实验的人造地球卫星。它相当于一个太空生物实验室，在生物卫星上进行科学实验，有许多特殊的优点和有利条件，是载人飞船和航天站所不能取代的。生物卫星可研究失重、超重和其他各种空间飞行环境对生物生长、生育、代谢、遗传等方面的影响和防护措施，揭示在地面条件下发现不了的生物学问题，是研究太空生命科学的重要工具。

    生物卫星主要由服务舱和返回舱两部分组成。返回舱是卫星的主体，是返回地面的部分，内装各种实验生物（如猫、老鼠等）、记录仪器、制动火箭和回收系统。舱的外面是防热保护层。为了更好地保持舱内适宜温度，里面还有一层涂铝的聚酯薄膜。舱内还有脱离轨道、分离和回收设备，以保证卫星按时同服务舱分离，准确脱离轨道，安全地返回地面。返回舱的外形有的呈球形，有的呈碗形，重300~400千克至1~2吨。

    在生物卫星上，还可以进行许多生物学实验，如重力生物学实验、放射生物学实验、发育生物学实验等。

    通信卫星

    通信卫星，是作为无线电通信中继站的卫星。它像一个国际信使，把来自地面的各种“信件”带到天上，然后再“投递”到另一个地方的用户手里。由于它“站”在36000千米高的高空，所以它的“投递”覆盖面特别大，一颗卫星就可以负责1／3地球表面的通信。

    “烽火连三月，家书抵万金。”中国古代劳动人民就有过对快速通信的殷切期望，但是那时人们只能靠驿马、驿车。20世纪实现了无线电通信，使人类的通信手段大为改观。我们知道无线电通信是靠电波传送信号的，电波分长波（波长20000～3000米）、中波（波长3000～200米）、短波（波长200～10米）、超短波（波长10～1米）和微波（波长1米以下）等波段，而后两者具有传输信息容量大、信号稳定可靠等优点。但超短波和微波传输只能直线传播，人们只好每隔50千米为它们建造一个中继通信站，使它们像跑接力赛一样一棒一棒地跑下去，把电波传送到遥远的地方。这种接力通信的方式在许多情况下是不可行的，如果把北京的电视节目传到美国纽约，不知要建造多少个中继通信站（每站必设收信机、发信机和天线铁塔），而且在崇山峻岭和汪洋大海中，根本无法建立中继站。怎么办呢？于是人们想到了在天上挂一个“驿站”，利用超短波、微波直线传输的特性，把信号发给天上的卫星，再由卫星接收后转发到地面的另一个地方。

    通信卫星一般采用地球静止轨道，这条轨道位于地球赤道上空35786千米处。卫星在这条轨道上以每秒3075千米的速度自西向东绕地球转，绕地球一周的时间为23小时56分4秒，恰与地球自转一周的时间相等。因此从地面上看卫星像挂在天上不动，这就使地面接收站的工作方便多了。接收站的天线可以固定对准卫星，昼夜不间断地进行通信，不必像跟踪那些移动不定的卫星一样而四处“晃动”了。如果在地球静止轨道上均匀地放置三颗通信卫星，便可以实现除南北极之外的全球通信。现在，通信卫星已承担了全部洲际通信业务和电视传输。当你和远隔重洋的亲人通电话、通电报时，当你从电视上观看世界新闻、体育比赛时，当你收听广播时，你也许没有意识到通信卫星正在为你效劳。

    通信卫星是世界上应用最早、应用最广的卫星之一，许多国家都发射了通信卫星。美国是最先发射成功通信卫星的国家，1965年4月6日美国发射了第一颗实用静止轨道通信卫星：国际通信卫星1号。到目前为止，这种卫星已发展到第八代，一代比一代体积大、重量重、技术先进、通信能力强、卫星寿命长。其中第五代国际通信卫星5号是当今容量大、技术先进的比较常用的国际通信卫星。

    前苏联的通信卫星系列叫“闪电号”，包括闪电1、2、3号三种型号。由于前苏联国土广阔的需要，闪电号卫星大多数不在静止轨道上，而在一条偏心率很大的椭圆轨道上。

    卫星可以从飞机上发射入轨

    发射卫星，除了主要从地面使用火箭外，近年来也开始利用飞机来发射卫星，就是先把携带卫星的小型火箭用飞机送上一定高度，再启动火箭把卫星送入预定轨道。

    从空中发射卫星具有很多优点。首先是发射费用低，至多为地面发射的三分之二。这是因为火箭已在空中从母机获得了一定的初速度和高度，因而节省了许多昂贵的燃料。其次是发射的准备时间短，小型火箭通常只需几名技术人员花上两周时间就够了。再有，空中发射不需要有设备齐全的地面发射基地，也不会受到“发射窗口”、地面设备维修等的制约，随时可以从世界上任何一个机场起飞发射，而用户也可灵活地选择卫星的目标轨道。

    1990年4月5日，美国在加州用一架“B-52”大型飞机，携带“飞马座”火箭，在高空把两颗小卫星送入预定轨道，从而开了用飞机发射卫星的先河。

    当然，在空中发射卫星也有局限性。主要是卫星不能太重，卫星的轨道不能太高，这是由于受到母机运载能力和飞机飞行高度的限制。如用航天飞机，则可弥补这两点不足。

    据科学家预测，在未来的20年内，全世界等待发射的卫星有上千颗，其中大多数是质量仅为几百千克甚至几十千克的近地小卫星。这些卫星性能好、价格低廉，是卫星家族的主力军。很显然，空中发射卫星的方式，必将会在未来航天发射市场上占有一席之地。

    用大炮发射卫星

    著名法国科幻作家儒勒·凡尔纳曾经写过一部小说，虚构了用大炮把地球人发射到月球去探险的有趣故事。后来人类真的登上了月球，但乘坐的不是炮弹，而是火箭飞船。

    20世纪90年代初，美国劳伦斯·利弗摩尔国家实验室真的建造了一门超级大炮，用来试验当年凡尔纳憧憬的“炮弹太空旅行”。

    超级大炮像一个大写字母L。横在地面的一根82米长管子是压缩管，里面有个1000千克重的钢活塞。竖起来直指太空的发射炮管长47米。发射前，先将活塞推向后部，压缩由甲烷和空气混合成的气体，并向活塞的另一面注入氢气。等到甲烷混合气体被压缩到足够压力，就让它点火爆炸，于是活塞向前运动，压缩氢气。氢气被压缩到4100个大气压时，便冲开阀门进入发射管，巨大的推力使“炮弹卫星”沿着抽成真空的炮管高速发射上天——这门超级大炮实际上是一支“气枪”！

    从航天炮射出的并不是一颗单独的卫星，而是一支载着卫星的小型火箭，它出膛后再点火，把卫星送入轨道。

    用大炮发射卫星的代价只有普通火箭或航天飞机的百分之几到千分之几，这对运送建造太空站的材料和宇航员给养很有利。由于炮弹出膛的加速度远远超过了人体承受极限，因此凡尔纳憧憬的“载人炮弹”看来还是难以实现。

    飞机发射卫星

    1993年2月9日，巴西发射了第一颗人造卫星。这颗环境监测卫星与以往升空的大多数航天器不同，是由B-52飞机从大西洋上空发射入轨的。

    大家都知道B-52是一种重型轰炸机，为什么还能用它发射卫星呢？原来，美国在20世纪80年代末期研制了一种“飞马座”运载火箭，它的第一级就是B-52飞机。发射卫星时，B-52从机场跑道上起飞，长15米、重18吨的“飞马座”三级火箭就挂在它的机翼上，卫星装在火箭顶端。当飞机到达12000多米的高空，速度为980千米／小时时，将火箭抛下。5秒钟后，火箭点火，开始燃烧。等到第三级火箭燃尽，卫星就进入轨道了。

    飞机发射卫星不需要造价昂贵的火箭发射台，可在普通机场上起飞。一般运载火箭的发射准备工作需要好几个月，而“飞马座”火箭只要6个技术人员花两星期的时间就能组装完毕。同样的卫星用“飞马座”火箭发射，费用是常规运载火箭的1/3。难怪有的科学家建议，航天飞机也可以先由飞机送上天，再用自己的火箭发动机送入轨道。

    地球观测卫星

    人们希望探索宇宙的奥秘，但是更需要了解地球，因为地球上发生的各种变化直接影响我们的生存。所以世界各国发射的航天器中，许多是专门用于监视地球环境的，它们被称为“地球观测卫星”。

    气象卫星是最常见的地球观测卫星。它们通过可见光、红外线等不同的传感器，密切注视大气层的风云变幻，为气象工作者提供天气预报所需的各种信息依据。

    地球表面7／10是海洋，海洋卫星专门观测海流动向、海温变化和海冰情况，还能帮助渔民寻找鱼群。

    资源卫星用多光谱仪器（包括雷达）对广阔的大地进行勘探，不仅能查明地下矿藏，还能找到撒哈拉沙漠下面的古河道和古代玛雅人建造的水渠网。你甚至还可以花钱请卫星从高空拍下你家院子里的景观呢。

    由于地球上污染严重，如今又有一批专门监视环境变化的卫星上天。例如，有几颗卫星的主要任务是调查氯氟烃对臭氧层的破坏程度。

    当然，军事侦察卫星也是一种地球观测卫星。

    地球观测卫星承担了许多事关国计民生的重任。它们还负责监视庄稼病虫害、估算世界范围的粮食产量、侦查森林火灾，甚至能为警方找到犯罪集团偷偷种植的罂栗等毒品植物。

    紫外天文卫星

    1946年10月，美国发射了一枚高空火箭，人类第一次获得了太阳紫外光谱。从那以后，世界上有不少国家利用高空火箭，探索来自天空的紫外线。50年代末，火箭记录到天空背景的紫外光谱。70年代是紫外空间观测进展最快的10年，从“轨道天文台”3号，“荷兰天文卫星”到技术先进的“国际紫外探测器”接连上天，获得大量紫外信息。

    那么为什么要发射这些紫外天文卫星呢？这是由于两方面的原因：一是因为地球大气层像过滤器一样，差不多全部吸收掉来自宇宙的3000埃以下的致命的紫外辐射，除对于波长在2000～3000埃的紫外线，尚可用能达到50千米高的高空气球进行观测外，其他短波紫外必须利用人造卫星。二是因为宇宙天体发出的大量信息都在紫外波段，天文学的很多理论工作必须得到紫外观测的验证。例如“荷兰天文卫星”进行了紫外光谱多普勒频移的观测分析，通过比较不同距离处类星体的频谱，来验证在几百年中宇宙膨胀速度有无变化。另外，太阳紫外线对人造卫星的寿命以及对宇航员的身体都有严重影响，只有了解它，才能掌握它，防止它。

    雷达卫星

    1991年初爆发的海湾战争中，战场上空经常阴云密布，有时还下着雨，给空中侦察带来困难。可是美国有一颗名叫“曲棍球杆”的雷达侦察卫星，却能不分昼夜地透过云雾看清地面1立方米大小的物体。它在海湾上空绘制了数千幅雷达图像。“曲棍球杆”卫星和别的侦察卫星合作，还发现并跟踪了伊拉克“飞毛腿”导弹发射架的夜间转移，甚至能识破伪装的假目标。

    雷达卫星的“眼睛”是合成孔径雷达，同望远镜一样，雷达天线直径越大，目标看得越清楚。但卫星上不能安装大型天线，所以科学家让星载雷达准确而重复地发出和接收脉冲波，使小型天线在行进中好像变成了一个直径很大的天线，使分辨率明显提高。

    雷达卫星也能用于和平目的，例如探矿和减灾。安装有雷达的海洋卫星可以遥感出清晰的海浪形状和运动方向，还能监视海冰漂移，为船舶和港口提供灾害警报。在洪涝时期，雷达卫星可以透过云层“看清”江河堤岸和水域，及时预报洪峰动向和水位变化。雷达波对草木、土壤有一定的穿透性，可以测量土壤湿度，预报旱情。

    现在，星载合成孔径雷达已经在地球以外大显身手。金星终年被浓密云层所笼罩。载有雷达的飞船却能揭开它的“面纱”，绘制出十分精确的金星地形图。

    红外天文卫星

    红外天文卫星，是用来观测红外辐射天体的天文卫星。它的任务就是用红外望远镜对宇宙空间的红外辐射源，包括太阳系天体、恒星、电离氢区、分子云、行星状星云、类星体及星系进行普查，并在普查的基础上绘制红外天体图和对选定的天区和红外辐射源进行专门的观测。

    红外天文卫星一般选用近圆形太阳同步轨道，卫星上主要的专用观测仪器是大型红外望远镜。此外还配备有电子计算机、磁带记录器、遥测遥控设备以及向地球发回观测数据的通信天线和传感器。

    世界上第一颗红外天文卫星是由美国、荷兰和英国合作发射的。它于1983年1月25日升空，在空间工作了10个月，获得不少观测结果，例如发现在火星和木星轨道之间有3个都绕太阳旋转的尘埃粒子环，它们很可能是小行星碰撞后形成的碎片；发现5颗新彗星并计算出它们的轨道；发现数十万个以上的新红外辐射源。这些发现大大增进了人们对宇宙的认识，并促进了红外天文学的发展。

    海事卫星

    海洋那么广大，看不到边际。在茫茫大海中航行，可以说是十分艰辛的。尽管现代科技可以造出极为先进的海轮，但天有不测风云，仍然会遇到狂风或者突然的其他自然灾害，使得海轮遇险。在这紧要关头，就必须与陆地取得联系。海事卫星就是用于海上和陆地间无线电联络的通信卫星。

    海事卫星的通信系统由2部分组成：卫星和地面的卫星测控站属空间部分；岸站和船站属地面部分。岸站是卫星通信的地面中间站。船站就是海上用户站，它的天线始终指向卫星。海上船只可根据需求，由船站将信号发射给地球静止卫星轨道上的海事卫星，经它转发给岸站，岸站再通过与之连接的地面通信网络或国际卫星通信网络，实现与世界各地陆上用户的相互通信。

    海事卫星除广泛用于电话、电报、电传和数据业务外，还兼有救援和导航业务，同时又能把船只的航向、速度和位置等数据随时传输给岸站，并存贮在岸站控制中心的电子计算机中。因此，船只一旦在海上遇难或船上发生紧急事件，岸站就可以迅速确定船只所在海域的具体位置，并及时组织营救。

    电子侦察卫星

    发射电子侦察卫星，其目的是为了取得现代战略情报，用于侦察雷达、通信和遥测等系统所辐射的电磁信号，并测定辐射源地理位置。电子侦察卫星是卫星电子侦察系统的空间部分，卫星将侦察收到的电磁信号进行预处理后，发送到地面接收站，以分析电磁信号的各种参数并进行辐射源的定位，从中取得情报。

    电子侦察卫星不受地域、天气条件的限制，能在各种天气条件下对大面积地区进行长期监视和侦察，获得时效性强的情报。

    美国是发射电子侦察卫星最早的国家。第一颗电子侦察卫星于1962年5月发射，获得了大量的雷达和通信方面的情报。1971年美国又发射了多星定位制电子侦察卫星，这类卫星可长期监视各种地面雷达的配置位置变化、舰载雷达的特性和位置，监视舰船的类别、等级和航线。

    电子侦察卫星按侦察目的可分为普查型和详查型2类。普查型电子侦察卫星能监视大面积地区，测定辐射源的位置和粗略地测定电磁信号的工作频段；详查型电子侦察卫星能全面测量电磁信号的各种参数，测定辐射源的位置。

    “袖珍”卫星

    通讯卫星的体重通常为几十到几百千克，最大的竟近2000千克。出于“大而全”的思维定势，卫星重量的攀比之势有增无减。但是现在却有人反其道而行之，提出研制1～10千克、只有垒球般大小的“袖珍”卫星。

    这一设想的前提是：微电子和微机械技术的长足进步，可以使卫星量轻个小。而每颗只有1.7万美元的廉价，又是它应运而生的另一个原因。

    “袖珍”卫星传递信息的方式得采用“人海战术”：几百颗卫星运行在400千米高的圆形极地轨道上，组成3条“卫星通讯链路”。其信息传输方式类似于“接力赛”：在同一链路中，信息从一颗卫星传到下一颗卫星直至到达目的地。这样的传输机制保证速度更快，更符合作战要求。

    为使“袖珍”卫星微型化，必须在卫星尺寸和可靠性上实现突破，大致有如下措施：太阳能电的设计定在短期通讯目标上；改金属结构为碳纤维，增强热塑料结构；天线采用全向辐射型，省去了姿态控制系统。这些要求在技术上都是不难满足的。但是人们唯一担心的是：近地轨道上的几百颗小卫星是否会增加大型航天器受到撞击的危险，以及日后是否会留下更多的太空垃圾？

    能发电的绳系卫星

    伟大的科学家富兰克林在雷雨交加时放风筝的故事已世人所皆知。他冒着生命危险为人类揭示了一条真理：雷电与摩擦起电有着共同的本质。如今，航天专家竟将“风筝”放到了300千米高的电离层，这就是1992年8月4日从“阿特兰蒂斯”号航天飞机上发射的绳系卫星——一颗用250米长的“绳”系着的特殊卫星。它的目的在于试验太空发电，它的奥妙就在系绳上。

    系绳怎能发电？

    原来它不是一根普通的系绳，而是外裹绝缘层、内芯为铜纤维制成的直径为2.5毫米的电缆。当它在轨道上运行时，就与地磁场组成了一台绝妙的发电机。由于系绳的运行速度高达8000米／秒，为任何发电机的转速所不及，因此每1000米的系绳就可产生200伏左右的电压。设计中的系绳长达20千米，可产生3.2千伏电压、3安培电流。遗憾的是由于施放时的故障，它只展开了250米，所以只获得40伏电压。尽管如此，这仍是一项青史留名的实验。

    能预报地震的卫星

    上海西南方有个历史悠久的佘山天文台。在睛朗的夜晚，佘山上常常有一道道细窄的绿光射向天空，这是天文工作者在进行激光卫星测距。

    当卫星、飞船在天上运行时，地面上可以借助光学观测或用雷达来测量它们的位置，但这些方法误差很大，而且操作也比较麻烦。后来，科学家创造了一种高效率的激光测距法，只要向卫星发射一束激光，再用装有高灵敏光电接收器的望远镜记录卫星反射回的激光信号，精确测定激光束从地面到卫星又返回的时间，就能马上用计算机算出卫星的高度与位置。

    由于光的传播速度高达3×108米／秒，所以卫星激光测距法必须用原子钟计时。目前测量卫星直线距离的精度已达到1厘米左右。如果在地球上两个或更多地点经常同时测量一颗卫星，就能确定地壳板块每年1厘米甚至更小的位移。同样，在一些断裂带两旁布置一系列激光卫星测量点，便可以监测地层变化，预报未来的地震。

    从卫星反射回地面的激光信号非常微弱，因此专门发射了用于激光测距的卫星。它是个不带电子仪器的实心金属球，表面镶嵌着几百个立体反射镜，能把任何方向发射来的激光朝原路反射回去。

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