人造卫星同绕地球
自古以来，茫茫宇宙一直是人类向往的神秘空间。人们渴望一窥太空的真面目，甚至一步登天，到“九霄云外”潇洒走一回。从古代火箭到牛顿三大定律，从齐奥尔科夫斯基的多级火箭理论，到布劳恩研制的V-2火箭，经过祖祖辈辈的不懈奋斗，辽阔的苍穹终于迎来了亘古未有的新纪元。
1957年10月4日，苏联拜科努尔航天中心，天气晴朗。人造卫星发射塔上竖着一枚大型火箭。火箭头部装着一颗圆球形的有4根折叠杆式天线的大家伙，它就是大名鼎鼎的人造卫星“斯普特尼克1号”。随着一声巨响，运载火箭拔地而起，直冲九天。10分钟后，“斯普特尼克1号”被成功送到预定轨道。人类第一颗人造卫星发射成功！
“斯普特尼克1号”呈球形，直径58厘米，重83.6千克。它沿着椭圆轨道飞行，每96分钟环绕地球一圈。卫星内部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。
“斯普特尼克1号”
关于人造卫星1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508千克。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转移到最末一节火箭上去。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3次定时点亮信号灯，通知莱卡依用餐。不过，遗憾的是，由于当时技术水平的限制，这颗卫星无法收回，莱卡依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，它也成为宇航飞行中的第一个牺牲者。
其实，早在300多年前，英国科学家牛顿就曾设想过，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远。当速度足够大时，物体就永远不会落下，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。
第二次世界大战后，美国和苏联在德国V-2导弹的基础上，发展了火箭技术，发射人造卫星的技术逐渐成熟。从德国过来的著名火箭专家冯·布劳恩多次建议美国政府研制人造卫星，但没有引起当局的重视，美国政府更希望将火箭发展成为可用于作战的导弹。相反，苏联火箭专家科罗廖夫成功说服了领导人赫鲁晓夫，将洲际导弹改装成运载火箭，终于摘得了第一个成功发射人造卫星的桂冠。
当时美、苏两国正处于冷战时期，得知苏联成功发射了人造卫星，美国大为震惊。“美国氢弹之父”爱德华·泰勒说：“美国输掉了这场比日本偷袭珍珠港更重要的战役。”冯·布劳恩焦急地说：“我们能在六十天之内发射一颗卫星，只要给我们开绿灯！”许多报纸的标题都是“发射卫星吧”。在舆论的强大压力下，美国政府开始集中资金、人力和物力研制人造卫星。在冯·布劳恩的领导下，美国终于于1958年1月31日成功地发射了第一颗“探险者1号”人造卫星。
“探险者1号”重8.22千克，锥顶圆柱形，高203.2厘米，直径15.2厘米，沿近地点360.4千米、远地点2531千米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“丘比特”四级运载火箭。
此后，世界各国纷纷开始大力开展卫星制造和发射技术的研究，越来越多的人造卫星被发射升空。
法国于1965年11月26日成功地发射了第一颗“试验卫星A-1号”人造卫星。该卫星重约42千克，运行周期108.61分钟，沿近地点526.24千米、远地点1808.85千米的椭圆轨道运行，轨道倾角34°24′。
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。该卫星重约9.4千克，轨道倾角31°07′，近地点339千米，远地点5138千米，运行周期144.2分钟。
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，近地点537千米，远地点1593千米。该卫星重66千克（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。
人造卫星渐渐开始广泛应用于科学研究、军事侦察、社会经济等各个领域，成为人类发射数量最多、最重要的航天器。
1965年，我国正式启动第一颗人造卫星研制计划。当时的国民经济非常困难，后来又遭遇“文化大革命”，科研工作经常受到影响，但科研人员克服了常人难以想象的困难，于1970年4月24日，成功发射了中国人自己设计制造的人造地球卫星——“东方红1号”。“东方红1号”重173千克，能播送《东方红》乐曲。当时，人们用肉眼便可以看到这颗卫星。“东方红1号”的成功发射，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。
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。
截止到2006年6月，各国总共成功发射了5239颗人造卫星。它们为人类带来了巨大财富，使人类在获取、传输和加工信息资源的广度和深度上产生了质的飞跃。
知识点人造卫星的轨道
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。
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。地球静止轨道是其中一种特殊的轨道。太阳同步轨道是绕着地球自转轴，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°/年）的轨道，它距地球的高度不超过6000千米。极地轨道是倾角为90°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。
人造卫星的公用系统和专用系统
虽然人造地球卫星的种类繁多，用途各异，但是它们之间也存在不少共性，主要有以下3个方面：①它们的飞行都要遵循开普勒的三大定律；②人造地球卫星都需要由运载火箭或航天飞机发射到太空；③它们都是由公用系统和专用系统两大部分组成。
公用系统也叫保障系统，是每颗卫星都必有的，它包括热控制系统、电源系统、姿态控制系统、结构系统、数据管理系统和测控系统等。公用系统也叫公用舱、公用平台或卫星平台，它类似一辆未装货的汽车。一种卫星平台常常可以组装多种卫星。
卫星的专用系统又常称为卫星的有效载荷，意思是说，它是卫星用于完成任务的有效部分。不同用途的卫星有不同的有效载荷。例如，资源卫星的有效载荷就是各种遥感器，它包括可见光照相机、多光谱相机、多光谱扫描仪、红外相机、微波辐射计、微波扫描仪和合成孔径雷达等；气象卫星的有效载荷包括扫描辐射计、红外分光计、垂直大气探测器和大气温度探测器等；通信卫星的有效载荷主要是通信转发器及通信天线；天文卫星的有效载荷是各种类型的天文望远镜，它包括红外天文望远镜、可见光天文望远镜和紫外天文望远镜等。
保障系统像一个现代家庭住宅一样，要有住房、采光、供热、供电、通信等设备，其目的是保障有效载荷的正常运行。为了适应同类卫星的设计和生产，使之能更快、更省、更好地拿出产品，承制单位经常采用公用舱思路，就是把保障系统组合成一个公用平台，它能满足同一类卫星各种有效载荷的应用。
保障系统一般包括结构系统、热控制系统、姿态和轨道控制系统、电源系统、测控与通信系统、数据管理系统。
结构系统结构系统类同于建筑中的房屋结构，用于支撑和固定卫星上各种仪器设备，使它们构成一个整体，以承受地面运输、运载火箭发射和空间运行的各种力学环境（振动、过载、冲击、噪音）和空间运行环境。结构系统要满足各种仪器设备的安装方位、定向精度等要求，还要提供一些机构和特定功能，如各种伸展部件（如太阳翼、天线）的解锁、展开和锁定。在各种卫星中广泛应用了承力筒结构，它们通常可以是加筋壳、波纹壳或蜂窝夹层壳等。所用的材料有：铝合金、碳纤维复合材料、钛合金等。对卫星结构的基本要求是质量轻、可靠性高、成本低等。
热控制系统热控制系统类似于卫星的外套，几乎所有的卫星都需要采取一定的热控措施，以保证星上各种仪器设备能处在期望的温度范围内。各类卫星和卫星的各个部位有不同的温度要求。卫星在宇宙空间运行时，它的温度取决于自身状况和环境条件。直接影响卫星热状态的环境条件，主要是高真空、超低温背景，太阳辐射、微重力和粒子辐射等。在高真空状态下，卫星与外部环境的热交换几乎仅以辐射方式进行。太阳直接辐射、地球反照和地球红外辐射是卫星的主要外热源。当卫星在轨道上运行时，太阳射向卫星的能量可以从无日照的零值变化到垂直于射线方向的最大值。卫星运行时，处于微重力状态，舱内气体自然对流现象消失，内部只有传导和辐射传热方式。卫星上安装的各种仪器设备要消耗电能并成为内部热源，随着这些仪器的开关机，它们的功率消耗发生很大变化，也就影响卫星内其他仪器的温度环境。因此卫星上有必要进行热控制。
当前卫星上广泛采用的热控措施大致分成被动式和主动式两大类。被动式热控制是一种开环式控制，例如热控涂层和多层隔热材料、相变材料、热管等。主动式热控制则是闭环式控制，常由温度敏感器、控制器和执行机构三部分组成，如恒温电加热器、热控百叶窗、流体循环换热装置等。几乎所有的卫星都以被动热控措施为基础，如果外热流和内热流变化幅度较大，被动式热控无法满足要求时，就增加主动式热控措施。
姿态和轨道控制系统卫星从运载器分离后到运行阶段要根据需要进行姿态和轨道控制。不同卫星对姿态和轨道控制在飞行各阶段有不同的要求。例如通信广播卫星要求最后定点在距地面约36000千米的地球静止轨道上，这样其服务区域在地球上可以保持不变。其发射过程大致是将卫星由运载火箭送入一个大椭圆转移轨道，由卫星上的远地点发动机多次变轨点火，将卫星送入赤道上空的静止轨道。在定点以后，由于卫星受外部干扰力的影响，使卫星偏离同步静止轨道位置，隔一段时间还要有一个轨道保持的操作。所有这些轨道控制过程，由于推力器固定安装在星体上的，要靠姿态控制系统来满足正确的推力方向要求。卫星在长期运行过程中更要靠姿态控制系统来满足对地定向的要求。
姿态控制系统一般由姿态敏感器、控制器和执行机构组成。典型的敏感器有太阳敏感器、红外地平仪、星敏感器、陀螺和射频敏感器等。早期的控制器是由电子线路实现的，后来逐步向数字化和星载计算机方向发展。执行机构按产生力矩的方式可分为3类：①利用质量排出产生反作用推力或力矩；②利用“角动量守恒”原理用飞轮来控制角动量的变化，达到稳定卫星姿态的目的；③利用空间环境场（磁场、引力场、太阳光压等）与卫星相互作用产生力矩。
电源系统电源系统是产生、储存、变换、调节和分配电能的分系统，它相当于卫星的“食粮”。其基本功能是将光能、核能或化学能直接转换成电能，根据需要进行储存、调节和变换，然后向航天器各系统供电。如化学能有锌汞电池、锂电池等原电池、锌银蓄电池、镉镍蓄电池、氢镍蓄电池等蓄电池、氢氧燃料电池等。太阳电池有硅太阳电池和砷化镓太阳电池。核能电源有放射性同位素温差发电器、热离子反应堆等。随着空间技术的高速发展，空间电源技术亦不断进步。电池组输出功率从早期的500瓦增至7000瓦，工作寿命由400小时延长到2000小时，太阳电池阵——蓄电池组联合电源的输出功率从早期的0.25瓦递增至22千瓦。电源控制设备用于调节、控制、保护及与航天器其他系统接口的各种设备，将电源系统与各系统有机地结合在一起。这是卫星电缆网所承担的任务。
测控与通信系统测控和通信是航天任务的神经系统。测控实际上包括3部分技术内容：跟踪、遥测和遥控。卫星上跟踪部分与地面站相结合，就可以对航天器这个活动目标做轨道测量。遥测部分首先用传感器测量卫星内部各个工程分系统的工作状态参数，用无线电技术传到地面站，用以判断卫星的“健康状况”，也是判断故障部位、原因的唯一手段。如果出现故障，或需要调整一个分系统的运行参数，或需要切换备件，就要用遥控部分来发出指令进行修正。因而遥测、遥控两种技术综合起来可以构成一种保证卫星正常运行的重要手段。通信是测控之外的另一个星地数据系统，主要目的用来传输卫星上有效载荷取得的高速率数据，如气象卫星上的云图、通信卫星的声音或图像信息。
由于测控与通信系统是一个无线信息系统，卫星上必须安装有各种发射和接收天线，卫星内还要有信息存储器。
数据管理系统数据管理系统相当于卫星的“大脑”。随着微电子技术高速发展，微处理器在卫星上广泛应用，各分系统的数据和状态已数字化，客观上要求整星有一个系统将各分系统运行从信息的角度统一管起来，使各部分为整体目标协调一致地运行。在卫星上采用局部网络技术可以减少传输信息的电缆。卫星数据管理系统中，计算机和局部网等硬件是基础，而软件是灵魂，它决定了计算机系统的先进性、可靠性、实时性和实用性。
随着高新技术的发展和市场的需求，近年来，微机电系统、微推进系统等新技术应用于卫星系统，但是一个卫星的技术内涵和系统组成还离不开上面几个分系统。
知识点开普勒三大定律
开普勒三大定律也统称“开普勒三定律”，也叫“行星运动定律”，是指行星在宇宙空间绕太阳公转所遵循的定律。开普勒第一定律：每一个行星都沿各自的椭圆轨道环绕太阳，而太阳则处在椭圆的一个焦点中。第二定律也称面积定律，内容是：在相等时间内，太阳和运动着的行星的连线所扫过的面积都是相等的。第三定律也称调和定律，内容是：各个行星绕太阳公转周期的平方和它们的椭圆轨道的半长轴的立方成正比。
人造卫星的外形设计
飞机的外形是大家熟悉的，无论是战斗机还是运输机，也不管是喷气式的还是螺旋桨式的，它们的外形都差不多，基本上是由流线型的机身，再加上一对伸展的机翼所组成。人造地球卫星在数百千米以上的高空运行，那里空气非常稀薄，空气对卫星的阻力是很微小的，因此不必过多去考虑空气阻力对卫星运行的影响。
目前，世界各国发射的卫星的外形是各式各样的，有球形的、圆锥形的、圆柱形的、球形多面体的和多面柱体的，也有张开几块大平板或伸出几根长长的细杆的，总之是五花八门，各具一格。那么，在决定卫星的外形时，主要应考虑哪些问题呢？应满足卫星在使用上以及所装仪器设备的要求。
在卫星技术的发展初期，运载火箭的运载能力较小，要求卫星的结构重量尽可能轻些，以减轻运载火箭的负担，所以卫星的外形大都做成球形的。因为与其他外形相比，在同样的容积下，球形卫星外壳的表面积最小，重量最轻，而且对运载火箭主动段飞行时的冲击、加速和振动载荷的受力最强。
为了充分利用末级运载火箭头部整流罩的空间，卫星也有做成与整流罩外形相似的圆锥形，甚至有直接用整流罩做外壳的卫星。
卫星的运载火箭与卫星相比，运载火箭的技术复杂程度要比卫星高得多，研制周期也长，同时运载火箭往往是利用已研制和发射成功的弹道导弹改装而成的。在设计卫星之前，运载火箭已基本就绪，不便多改，因此，当卫星的外形尺寸同运载火箭发生矛盾时，一般应压缩卫星的外形尺寸来适应运载火箭。
如果卫星上的电源是利用太阳能电池，往往在卫星的外表面贴上一种厚度不到1毫米、长2厘米、宽1厘米或2厘米见方的半导体单晶薄片，组成太阳能电池。太阳光照射到太阳能电池上，就直接把太阳能变成电能，形成所谓全向式太阳能电池阵，以便不管太阳光来自何方都能发出电来。此时卫星的外形以球形成轴对称的为好。但由于球形卫星外表弯曲，不好贴太阳能电池，所以大多数做成球形多面体或多面圆柱体外形的卫星。
有的卫星外表面不适宜贴太阳能电池或表面积不够贴太阳能电池时，就在卫星本体之外，装上几块活动的翼板，专门贴太阳能电池，这样的翼板叫太阳能电池翼板。因此就出现张开几块平板的卫星外形。
上述的全向式太阳能电池阵的利用率，显然是比较低的。为了充分发挥太阳能电池的作用，提高效率，可以进一步采取措施，利用太阳能电池翼板单独对太阳定向，不管卫星处于什么姿态，太阳能电池翼板有电池的一面总是向着太阳，以构成所谓定向式太阳能电池阵。
当卫星的姿态控制方法是自旋稳定时，也就是说，卫星绕本体的某一轴旋转，从而获得对空间定向，总是把卫星做成直径大于高度的圆柱形、鼓形或扁球形的卫星。
发射中小型卫星时，依靠绕纵轴自旋来保持发动机推力方向不变，转速一般高达100转／分。这样一来卫星与固体火箭发动机一起旋转，在卫星入轨并与末级运载火箭分离后，卫星仍在高速地旋转着，这就影响到卫星上的仪器的正常工作，则必须降低转速。为此在卫星本体周围张开4块翼板，或从卫星本体内部沿直径两端对称地伸出两根细杆来减旋。这种减旋方法和飞速旋转着的花样滑冰运动员伸开收缩在胸前的双臂以降低速度来停下的原理是一样的。这种翼板可以直接利用太阳能电池翼板，张开之前像上举或下垂的手臂那样，固定在卫星本体周围。减旋用的细杆，有的是天线，有的是杆端装着仪器的支撑杆。卫星入轨后，翼板张开，细杆伸出，既完成规定的动作，又起到减旋的作用，真是一举两得。
要返回地面的卫星在它返回时以很高的速度进入大气层，由于空气动力的作用，在其上可产生很大的空气阻力。因此在设计卫星的可返回部分时，选择合适的空气动力外形，使它在大气层运动时产生比较大的空气阻力，以便急剧地减速。因此往往把这一部分的外形做成钝锥形或球头锥身的组合体。
决定卫星外形的因素是多方面的，是要全面考虑的。但是，从上述因素我们可以看出：主要的问题是考虑满足卫星在使用上以及所装仪器设备的要求。
知识点卫星的姿态控制
在太空中，卫星是在失重的环境下飞行，如果不对它进行姿态控制，它就会乱翻筋斗。这种情况是绝对不允许的。根据对卫星的不同工作要求，卫星的姿态控制方法也是不同的。按是否采用专门的控制力矩装置和姿态测量装置，可把卫星的姿态控制分为被动姿态控制和主动姿态控制两类。被动姿态控制，就是利用卫星本身的动力特性和环境力矩来实现姿态稳定的方法；主动姿态控制则根据姿态误差形成控制指令，产生控制力矩来实现姿态控制的方法。
人造卫星的种类
自从1957年10月4日前苏联发射世界上第一颗人造卫星以来，至今，人类大约发射了5000多颗各种用途的人造地球卫星，形成了庞大的卫星家族。它们包括通信卫星、气象卫星、地球资源卫星、导航卫星、空间探测卫星、技术试验卫星和军事卫星（如侦察卫星）等。
今天，数千颗用途不同、形状各异的人造地球卫星绕地球旋转，以至于轨道空间都显得有些拥挤了。
通信卫星
通信卫星是用作无线电通信中继站的人造地球卫星，是卫星通信系统的空间部分。它转发或发射无线电信号，以实现地面站之间或地面站与航天器之间的通信，可传输电话、电报、电视、传真的数据等信息。卫星通信的突出优点是：
覆盖范围大一颗静止轨道通信卫星，可覆盖地球表面的1/3。能供相距17000千米的两地面站直接通信。在赤道上空等距离地布置3颗静止轨道卫星，即可实现除南北两极地区以外的全球通信。
通信容量大目前，一颗卫星的容量可达数千到上万路电话，并可传输高分辨率的照片和视频信息。
传输质量高卫星通信不受地形、地物等自然条件影响，且不易受自然或人为干扰以及通信距离变化的影响，通信稳定可靠。
机动性能好卫星通信可作为大型地面站之间的远距离通信干线，也可为机载、船载和车载的小型机动终端提供通信，能根据需要迅速建立同各个方向的通信联络。
国际通信卫星通信卫星的种类较多，按服务区域不同，通信卫星可分为国际通信卫星、国内通信卫星、区域通信卫星；按用途不同，可分为军用通信卫星、海事通信卫星、电视广播卫星、数据中继卫星等。军用通信卫星又分为战略通信卫星和战术通信卫星，前者提供远程直至全球范围的战略通信，后者提供地区性战术通信和舰艇、飞机、车辆乃至个人的移动通信。
侦察卫星
侦察卫星是用于获取军事情报的人造地球卫星，它利用光电遥感器或无线电接收机等侦察设备，从轨道上对目标实施侦察、监视、跟踪，以搜集地面、海洋或空中目标的情报，侦察设备记录目标反射或辐射的电磁波、可见光、红外信号，用胶卷、磁带等存储于返回盘货内，在地面回收，或者用无线电传输方式实时或延时传到地面接收站，收到的信号经处理，可从中提取有价值的情报，侦察卫星是军用卫星当中数量最多、应用最广的一类卫星，同其他侦察手段相比，卫星侦察有如下优点：
范围广侦察卫星居高临下，视野开阔，在同样的视角下，卫星所观测到的地面面积是飞机的几万倍。
速度快在近地轨道上的侦察卫星，1.5小时左右就可绕地球一圈，这是其他侦察工具所无法比拟的。
KH-11侦察卫星限制少卫星的飞行不受国界、地理和气候条件的限制，可以自由飞越地球任何地区。
因此，侦察卫星能获得其他手段难以获得的情报，对军事、政治、经济、外交等均有重要作用。侦察卫星自1959年出现以来，发展迅速，已成为一些国家获取情报的有效工具。根据侦察的任务和设备的不同，侦察卫星一般分为照相侦察卫星、电子侦察卫星、海洋监视卫星、预警卫星等。
气象卫星
从外层空间对地球及其大气层进行气象观测的人造地球卫星称为气象卫星，它是卫星气象观测系统的空间部分，卫星上携带有多种气象遥感器，能接收到测量地球及其大气层的可见光、红外与微波辐射，将它们转换成电信号传到地面。地面台站将卫星送来的电信号复原绘制成云层、地表和洋面图，经进一步处理，即可得出各种气象资料。在气象卫星问世以前，气象工作者利用地面气象站、气球、飞机和火箭进行气象观测，但占地球表面面积70%的海洋无法观测到，而洋面上的气象变化对全球气象影响很大。气象卫星观测地域广阔，观测时间长，数据汇集迅速，因而能提高气象预报的质量，对灾害性天气如热带风暴的预报具有重要的作用。
美国“国防气象卫星”气象卫星按所在轨道可分成两类：太阳同步轨道气象卫星（也称“极地轨道气象卫星”）和地球静止轨道气象卫星。太阳同步轨道气象卫星每天对全球表面观测两遍，可以获得全球气象资料，静止轨道气象卫星高悬在赤道上空约36000千米处的固定集团，可覆盖地球近1/5的地区，实时将数据发回地面，均匀配置四颗这样的卫星，这能对全球的中、低纬度地区天气系统的形成和发展进行连续监测，但对高纬度（55度以上）地区的观测能力较差，这两类气象卫星相互补充，便可得到完整的全球气象资料。
自1960年4月1日美国发射世界上第一颗试验气象卫星——“泰罗斯-1”号以来，俄罗斯、日本、欧洲航天局、中国和印度等也相继发射了自己的气象卫星。气象卫星通常是军民共用的，为了满足军事上的特殊需要，也有专门的军用气象卫星。美国和前苏联都发射过这类卫星，为全球范围的战略要地和战场提供实时气象资料，具有保密性好、图像分辨率高的特点。
地球资源卫星
地球资源卫星是用于对地球上自然资源进行勘测的人造地球卫星。卫星上载有多光谱遥感设备，获取地面物体辐射或反射的电磁信号，发送给地面接收站，接收站根据事先掌握的各类物质的波谱物性，对这些信号进行处理，从中得到各类资源的特征、分布和状态等信息。例如，根据农作物生长，成熟期的波谱特性，可估算农作物的产量；根据地表辐射特征，可以判断出地下的矿产资源等。
按照观测重点的不同，地球资源卫星可分为陆地资源卫星和海洋资源卫星。地球资源卫星采用太阳同步回归轨道。所谓回归轨道，是指卫星在地面投影点的轨迹出现周期性重叠，这样可以保证卫星在基本相同的光照条件下周期性的重复拍摄同一地面目标的图像。地球资源卫星的轨道高度为500~900千米，倾角为97°或99°，它以太阳能电池为主要能源，功率可达1000瓦以上。
地球资源卫星获取的遥感图像信息数据量较大，卫星上需要有专门的宽频带、高速率数据传输设备。因为卫星并不总是处在地面台站的接收范围内，所以卫星上有数据存储设备，待飞越接收站上空时将数据发回。
地球资源卫星能迅速、全面地提供有关地球资源的情况，对于发展国民经济有重要的作用，已广泛应用于农业、林业、海洋、水文、地质、探矿和环保等领域。
导航卫星
导航卫星，顾名思义，它为地面、海洋、空中和空间用户导航定位服务。自1960年4月美国发射第一颗导航卫星“子午仪”以来，世界各国发展了数十颗各种类型的导航卫星。现在它们正在为飞机、导弹、舰船等各种用户当“向导”。
科学卫星和天文卫星
它们可以帮助人们研究地球周围的空间、太阳和天体物理。其中天文卫星又分为以观测太阳为主的太阳观测卫星和以探测太阳系以外的天体为主的非太阳探测天文卫星、紫外天文卫星、X射线天文卫星和Y射线天文卫星等。
此外，还有用于进行科学实验的生物卫星、拦截敌方卫星的反卫星、测地卫星、小卫星、绳系卫星等。人造卫星的种类远不止这些。世界各国对卫星的研制、发射正方兴未艾，我国也在急起直追，成绩斐然。
在以下的章节中，就让我们来集中目睹这些来自地球的天际明星们的绚丽光芒！
知识点地球静止轨道
地球静止轨道属于地球同步轨道的一种。在这轨道上进行地球环绕运动的卫星或人造卫星始终位于地球表面的同一位置。它的运动周期为23小时56分04秒，与地球自转周期吻合。由于在静止轨道运动的卫星的星下点轨迹是一个点，所以地表上的观察者在任意时刻始终可以在天空的同一个位置观察到卫星，会发现卫星在天空中静止不动，许多人造卫星，尤其是通讯卫星，多采用地球静止轨道。
人造地球卫星之所以能按照预定的轨道，周而复始地环绕地球运行，既不飞出去，也不掉下来，主要是因为卫星的发射满足了速度和高度这两个必要的条件。
1687年，英国著名科学家牛顿从理论上已阐明，要使地球上空的某一物体变成“永远不落到地面”的人造卫星，关键是要给它足够的速度，使物体入轨后产生的离心加速度（惯性）所形成的惯性力能抵消地球对它的引力。
牛顿指出：假如在山顶上平放一门大炮，以一定速度发射出一发炮弹，炮弹将沿着一条曲线（弹道），飞出一段距离（射程），然后落回地面。若不考虑空气阻力，当发射速度不断增加，射程也必然相应增加，而且弹道曲线将越变弯曲度越小。这样，只要速度能增加到某一数值，弹道的弯曲度将和地球表面的弯曲度一模一样。这时候，虽然发射出去的炮弹在地球引力作用下不断降落，但因地球表面也在不断向里弯曲，不论炮弹飞出多远，它距离地面的高度将永远不变。换句话说，这颗炮弹已成为一颗以圆形轨道不停地环绕地球运行的人造卫星。我们通常将炮弹所需的这种速度称之为“第一宇宙速度”，又称“环绕速度”，数值为7.9千米／秒。
卫星轨道和轨道参数
显然，如果发射速度比7.9千米／秒还要大，卫星的轨道将变得比地球表面的弯曲度还要平直，成为环绕地球运行的椭圆形，而且发射速度越大，椭圆形轨道将显得越扁长。一旦发射速度达到11.18千米/秒，卫星就不再环绕地球运行，它将挣脱地球引力，而变成一个绕太阳运转的人造行星了。人们通常把这一速度称之为“第二宇宙速度”，又称“脱离速度”。依此类推，当发射速度继续增加到16.7千米／秒（即“第三宇宙速度”）时，物体将摆脱太阳系对它的引力，而进入茫茫宇宙，一去不复返了。
以上算出的第一、第二、第三宇宙速度，是按照物体在地球表面发射，而且不考虑空气阻力进行计算的。事实上高度和空气阻力对物体的运行影响很大。根据牛顿万有引力定律，物体离地球表面越高，地球对其引力越小，物体所需的第一、第二宇宙速度也必然减小。据计算，在离地面36000千米的高空，物体的环绕速度为3千米／秒，而离地面38万千米高的月球，它的环绕速度只有1千米／秒。但需要说明的是，虽然轨道越高，物体所需环绕速度越小，但要把物体从地面送到较高的轨道，运载火箭克服地球引力和空气阻力耗功更多，要求运载火箭的推力也必须相应增大。地球的大气层厚度虽有2000~3000千米，但99％的大气质量都集中在海平面以上的30千米内，为了保持卫星在空中的正常运行不致因空气阻力的影响而很快陨落，通常人造卫星都被发射至120千米以上的高空。
几千年来，人类为了打开太空神秘大门所经历的漫长历史，从一定意义上讲，是人类和地球引力、大气阻力作坚持不懈斗争的艰辛历史。直到20世纪50年代，人类经过长期的知识积累和大量的科学实验，研制出能闯过地球引力关卡的火箭，卫星遨游太空才成为现实。时至今日，多级火箭依然是世界各国发射卫星的主要运载工具。以三级火箭为例，其发射过程大致如下：
装载卫星的运载火箭在发射台通过各项检测后，由发射指挥控制中心下达点火命令，第一级发动机开始工作，推动火箭徐徐升空，当火箭垂直上升穿过稠密大气层后，按程序指令，使第一级发动机熄火并自动脱落，与此同时，第二级发动机开始工作，推动二、三级火箭加速飞行并进行程序拐弯，到预定时间，第二级发动机熄火后自动脱落。这时第三级火箭并不急于立即点火，而是与卫星“相依为命”在空中惯性飞行，待飞行到离预定的卫星轨道较近的地方，按指令启动第三级火箭，继续加速到卫星所需要的速度和预定位置时，卫星被释放进入运行轨道。与卫星分离后的第三级火箭在完成历史使命后，自己也成了一颗失去工作能力的“卫星”，在太空中孤苦伶仃地去度它的“晚年”。而与第三级火箭分离后的卫星，则靠惯性作无动力性飞行，其运行轨道的形状，将取决于入轨点处的速度和方向。
人造卫星的运行轨道多种多样，按形状可分为圆轨道和椭圆轨道；按离地面的高度，分高轨道和低轨道。此外，还有赤道轨道、极地轨道、地球同步轨道、对地静止轨道和太阳同步轨道等有特定意义的轨道等。卫星绕地球一圈的时间叫运行周期，卫星轨道形成的平面叫轨道平面，轨道平面与地球赤道平面形成的夹角叫轨道倾角。倾角小于90°为顺行轨道；大于90°为逆行轨道；等于90°为极地轨道；倾角为0°，即轨道平面与赤道平面重合，为赤道轨道。若卫星的运行周期和地球的自转周期相同，我们称这种卫星轨道叫地球同步轨道；如地球同步轨道的倾角为0°，即卫星正好在赤道上空，它将以与地球自转相同的角速度绕地球运行。从地面上看去，就像是静止不动。这种特殊的卫星轨道被称之为对地静止轨道。处于这条轨道上的卫星就是通常所说的对地静止轨道卫星。
卫星轨道的具体选择，则要根据卫星的任务和应用要求来确定。如对地面摄影的地球资源卫星、照相侦察卫星等，通常采用近圆形的低轨道运行方式；通信卫星则常常采用对地静止的地球同步轨道；若为了节省发射卫星时所消耗的运载火箭的能量，常采用顺行轨道；为了使卫星对地球能进行全面观察，则需要采用极地轨道；而为了让卫星能始终在同一时刻飞过地球的某地上空，或使卫星永远处于或永远不处于地球的阴影区，又往往需要采用太阳同步轨道；军用卫星，为了军事的特殊需要，则常常采用地球同步轨道和太阳同步轨道等。
空间站一般采用低地球轨道对返回式卫星来说，还有一个卫星如何返回和回收的问题。绕地球运行的卫星返回地面时，根据它们所受阻力和升力的大小不同，通常有3种不同的返回轨道：①弹道式返回轨道，这种卫星在再入大气层后，只产生阻力；②半弹道式返回轨道，卫星在再入大气层后，除产生阻力外，还有部分升力；③升力式或滑翔式返回轨道。我国的返回式卫星采用的是弹道式返回轨道方式。
为了使卫星在太空完成使命后能安全地返回地面，首先要求运载火箭有很高的控制精度，不仅能准确地把卫星送到预定轨道，而且当卫星完成使命等待回收时，能处于预定的回收区上空；其次，对低轨道返回式卫星来说，由于受大气阻力和地球形状等的影响，轨道会发生偏离。因此，必须精确地计算出卫星返回落地的时间和落点的经纬度，并向卫星发射各种控制指令；更重要的是，在卫星进入返回圈后，卫星必须能按地面指令准确地调整成返回地面所需要的姿态，并按预定程序使旋转火箭、反推火箭依次点火、分离，然后弹射和打开降落伞。否则，失之毫厘，差之千里，在过载很大的气动力作用下，卫星返回地面时，将可能产生较大的落点偏差，甚至造成意想不到的失败。
此外，卫星在返回过程中，还必须闯过3关：
①振动和过载关。当卫星以高速进入稠密大气层中，强大的气动阻力将使卫星受到巨大过载的冲击。在返回过程中，卫星的结构和各种仪器设备要经受得住反推火箭工作时产生的剧烈振动。
②火焰关。当卫星以近8千米／秒的速度穿越稠密大气层时，会因摩擦而产生近万摄氏度的高温。为了不使卫星被烧坏或化为灰烬，卫星的防热层结构必须具备承受这种高温的防热和耐热性能。
③落地的防撞关。卫星按预定程序打开降落伞后，降落速度虽受到阻滞，但接近地面时仍有几百米/秒的落速，只有当降落伞的减速和卫星的减震装置能有效地保证安全回收时，卫星才不致被地面撞得粉身碎骨。
知识点弹道曲线
弹道曲线是指弹头飞行时其重心所经过的路线。由于重力作用和空气阻力的影响，弹道形成了不均等的弧形。升弧较长而直伸，降弧则较短而弯曲。弹头的重心运动、稳定性都会影响到弹道曲线，另外，物体在空气中运动受到的阻力，与物体运动速率的大小有密切关系，物体运动的速率越小，空气阻力的影响就越小。
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