人造卫星有哪些（什么是人造卫星？）

什么是卫星？我们怎样利用它们？为什么在环地轨道上有这么多卫星？本文将会回答这些以及其他与卫星有关的问题。

图解：由NASA所跟踪的太空碎片分布。

1965年在奥柏林大学的毕业典礼上，他说道：

通过科学与技术，我们已经让这个世界上的人们成为“邻里”。现在，通过我们的道德品质与伦理承诺，我们必须让这个世界上的人们成为“兄弟”。我们必须学着如手足般生活在一起——否则我们所有人将会一起如愚昧者般走向死亡。

为了纪念这次演讲，现在让我们来谈谈是什么帮助这个世界成为“邻里”——它是一个当我们开车去一个新地点时，观看来自于世界各地的新闻时，甚至预测天气时所依赖的东西。没错，我指的就是卫星！

这些卫星距离地球有多远？当它们停止工作时会发生什么？有多少其他太空垃圾实际存在于那里？它们又在做什么？

什么是卫星？

根据其定义，卫星可以是环绕一颗行星的轨道上的任何物体。月球是地球唯一一个天然卫星，它距离地球约24万英里（或38万公里）。除此之外，环地轨道上的卫星都是人造卫星，或者是由人类放在那里的。

第一颗送入行星轨道的人造卫星是斯普特尼克1号（Sputnik 1），这是1957年苏联发射的一颗184磅重的金属球，它只携带了一块电池，一个温度计以及一台无线电发射机。斯普特尼克号的电池只持续了3周，但是，它是改变我们沟通与利用地球周围空间的开始。

自斯普特尼克号（Sputnik）以来，至今估计已有2500颗体积大小不一的卫星通过火箭被发射到太空，并送入环地轨道。这些卫星有许多用途，包括天气检测，通信，电视广播，导航，当然还有科学研究。也有很多军事卫星，但是绝大部分执行的任务不为大众所知。

你可能看到过星球诞生或星系碰撞的宏伟的图片，这些图片都是来自于哈勃太空望远镜。此望远镜是一颗自1990年开始便环绕在距离地球300英里高空的卫星。2018年，美国宇航局（NASA）计划发射詹姆斯韦伯太空望远镜，一颗价值80亿美元的第二个“哈珀”望远镜，它将利用红外光（与哈珀绝大部分光学视角相比）与前所未有的灵敏度和分辨率来观测宇宙。

我们也向太空中其他行星的轨道送入了科学卫星，如火星全球勘探者号和2001火星奥德赛号。有时，火星漫游者使用这些轨道器将数据上行传输到地球。

卫星到底是如何留在轨道上的？

卫星得以保持在环地轨道都要归功于其运行速度与将它们拉向地球方向的引力之间的完美平衡。如果卫星加速，则它的离心力将最终大于其引力，导致其飞向遥远的太空。反之，如果它运行过慢，引力将会使它们返回地球。

所有人造卫星一旦因计划或意外的机械故障无法持续加速，它们最终都将会返回地球。但是，我们不必担心，随着这些物体落回地球，它们会在与地球大气层发生摩擦之前燃烧殆尽。一颗位于低轨的卫星的寿命可长达100年，一个位于高轨的卫星寿命长达100万年。

卫星主要有三种轨道类型：近地轨道，地球同步轨道与高椭圆轨道。

那么，这三种轨道之间有什么区别呢？

近地轨道的卫星距离地球很近（300-1250英里），以至于它们必须有很高的运行速度（每小时超过15000英里）来平衡强大的引力。它们可以两小时内环绕地球一周并且通常被地球上的天线所追踪。哈珀太空望远镜与国际空间站以及许多气象卫星都处于近地轨道。

地球同步轨道上的卫星（GEO卫星）似乎固定于地球上的一个位置并且通常能看到地球表面的三分之一。为了与地球自转速度相匹配，GEO卫星通常距离地球22000英里，并在赤道区域以每小时近7000英里的速度移动。

地球同步运行环境卫星或GOES就是典型的地球同步卫星。它们被用来寻找可能导致风暴的天气模式的变化以及用来检测冰和海平面。

GPS（全球定位系统）卫星通常不与地球相对静止，这也就是为什么当你第一次开始使用一个新的GPS或将GPS带到一个新的位置时，你有时候会难以获得信号。由于GEO卫星必须靠近赤道才能与地球保持相对静止，因此，它们不能覆盖到更北边或南边的地点。

为了覆盖到地球两极，有的卫星被送入高椭圆轨道，其形状为非常拉伸的圆或椭圆。这些卫星距离地球越远，运行速度越慢，因此，从地球的角度来看，这些卫星在这段时间内看起来相对静止。因此，这些卫星模拟地球同步轨道，并且可以从赤道处以一个很大的角度被放置，以便它们可以覆盖到北部及南部区域。俄罗斯人因处于北半球高纬度区，所以他们是使用高椭圆轨道的先驱。

太空垃圾

一旦卫星不再工作，它就会成为轨道碎片。据美国宇航局估计，大约有2万个体积大于垒球，50万体积大于一块大理石的轨道碎片。任何足够大的轨道碎片都被称为“太空垃圾”。美国宇航局与国防部共同追踪了超过21000件太空垃圾。

美国宇航局追踪着太空垃圾的分布。然网而，宇航员与工作中的卫星的最大威胁实际上是那些过小而无法追踪的物体。即使像油漆斑点一样大小的物体在以每小时17000英里的速度运行时也会造成巨大的损失。

因充满碎片而导致的空间拥挤正逐渐成为一个真正的问题（不只是像电影《重力》中危及乔治克鲁尼和桑德拉布洛克的科幻场景一般）。就在2007年，中国一次摧毁失效卫星的任务就产生了近3000块网太空碎片。

2009年，一颗用于卫星电话的的美国Iridium网通讯卫星与一颗俄罗斯的卫星相撞，这一相撞导致在轨道上又增加了数千块独立的太空碎片。我们需要努力清理太空空间来防止这些太空碎片去危及我们所依赖的工作卫星以及未来的载人航天的太空任务。

卫星观测

由于除了这些太空垃圾之外还有大量的工作的卫星，你只要保持一点点耐心，在视野开阔的天空下，你每小时就能看到多达十几二十颗卫星。在日落与日出前，以一个舒适而又倾斜的姿势，用一副好的望远镜来观察天空，你便可以感觉到太阳不再耀眼，但是它仍然足够高，以至于其光线都能反射出经过的卫星。

寻找那些划过天际并快速消失的光点。你可以很容易地将它们与飞机区别开来，这些飞机移动速度更缓慢，并且往往伴随着闪烁的灯光。

国际空间站（ISS）是地球上业余爱好者搜索最多的卫星之一。此卫星在美国与俄罗斯的共同努力下于1998年成功发射，是重量不到100万磅的最大人造卫星。，国际空间站（ISS）处于距离地球越250英里的轨道上，为研究生物学，物理学与天文学提供了一个良好的微重力环境，并且自2000年11月起开始持续使用。