人造卫星的作用 从何时起，我们的生活与人造卫星开始息息相关？

“太空飞行”概念的出现，离不开人造卫星的科学假设。

太空史的正式起点来自《自然哲学的数学原理》第三卷牛顿思想实验《论宇宙体系》:

想象一下，在一座很高的山顶上有一门大炮。如果没有重力和空空气阻力，炮弹应该沿着发射方向以直线轨迹离开地球。如果有吸引力，壳就会沿着不同的轨迹运动，轨迹的形状取决于壳的初速度。如果速度低，炮弹会直接落在地球上。如下图所示，运行轨道的初始水平速度在0到7000米/秒之间。

如果速度在该高度达到第一宇宙速度，也就是7300 m/s左右，那么外壳就会像月球一样以固定的圆形轨道绕地球运行。如果速度大于轨道速度但小于第二宇宙速度，外壳将沿椭圆轨道绕地球运行。如果速度很快，壳就会沿着抛物线或双曲线逃离地球。

这是最早关于人造卫星的科学构想，也是航天史的官方起点。

最早的人类卫星，苏联的普特尼克一号。

1957年10月4日晚，一颗沙滩排球大小的卫星从哈萨克斯坦沙漠城市拜科努尔发射升空，进入Tai 空，随后卫星进入近地轨道。随着地球开始围绕太阳旋转，它被命名为“人造卫星”，在俄语中是“旅行伴侣”的意思。Sputnik每96分钟就能绕地球一圈，每小时运行距离1.8万英里，距离地球最近的距离也只有215公里。同时，当它配备有无线电发射器时，它会发出蜂鸣信号。

当时，卫星拥有一系列远超地球人造飞机的优势:

在没有干扰情况下卫星几乎可以无限时间围绕地球飞行。例如，中国在1970年发射的东方红1号卫星，至今仍在飞行；绝大部分卫星在太空中可以方便从太阳获得能量，完全不受天气等因素影响，卫星的寿命基本只取决于元器件的寿命，美国著名的GOES-3卫星曾经在太空中连续工作了38年；卫星可以携带各种各样的有效载荷，起到完全不同的功能，扩展空间极大。

从此，地球进入了人造地球卫星时代。到2020年，超过10，000颗人造卫星已经环绕地球运行。在短短的60年时间里，卫星在科学、军事和民生领域得到了广泛的应用，给人类社会的发展带来了颠覆性的影响。

那么，一颗功能如此强大的人造卫星如何发挥自己的作用呢？

随着空间技术的发展，卫星的功能和潜力逐渐得到开发，卫星家族的类型也越来越广泛。从实际应用来看，目前的卫星可分为以下几种类型:

通信卫星

通信卫星是卫星通信系统的空之间的部分。一颗地球静止轨道通信卫星可以覆盖地球表面的40%左右，这样地面、海上和in 空的任何通信站都可以同时相互通信。三颗等间隔分布在赤道上的地球静止轨道通信卫星空可以实现除部分极点以外的全球通信。通信卫星是世界上最早、应用最广泛的卫星之一。

通信卫星的根本任务是在用户之间高效、准确地传输信息。比如电视和直播数据、移动通信数据、广播数据、互联网数据，甚至月球和火星上着陆器/巡逻机的科研数据，都需要通信卫星进行传输。

刚刚发射的亚太6D号是一颗通信卫星。亚太6D可为国内运营商建设超级基站，为通用航空空号、远洋货轮、科研船等用户提供高质量的卫星宽带通信服务；同时可实现森林防火、灾害救援、海上救援、偏远地区救援等功能，实现远程教育、远程医疗、广播直播等服务。

在高维度等地域广阔的地区，可以像SpaceX的星链计划一样，被低轨通信卫星网络覆盖。中国发射到月球的鹊桥和即将发射到火星的田文一号任务环绕器，本质上也起到了信号中继的作用。

导航卫星

导航卫星是从卫星上连续发射无线电信号，在地面、海上、在空之间和在空之间导航定位用户的人造地球卫星，是卫星导航系统在空之间的组成部分。

导航卫星配备了专门的无线电导航设备。用户接收导航卫星发送的无线电导航信号，通过时间测距或多普勒测速获得用户相对卫星的距离或距离变化率等导航参数，并根据卫星发送的时间和轨道参数计算卫星在定位时刻的实时位置坐标，从而确定用户的地理位置坐标和速度矢量分量。由多颗导航卫星组成的导航卫星网，具有全球与近地空之间的三维覆盖能力，实现全球无线电导航。

2020年成功组网的北斗卫星导航系统，是目前全球唯一包含中远程地球轨道和同步地球轨道的系统，其中同步地球轨道可以提供类似通信卫星双向信息传输的短信服务，独具特色。

气象卫星

气象卫星是从Tai 空对地球及其大气进行气象观测的人造地球卫星，是卫星气象观测系统的组成部分。

卫星搭载的各种气象遥感器接收和测量来自地球及其大气的可见光、红外和微波辐射，以及卫星导航系统反射的电磁波，并将其转换成电信号传输到地面站。地面站还原卫星传来的电信号，绘制各种云层、风速风向、海面、海面的图片，进一步处理计算，得到各种气象数据。

气象卫星观测范围广，观测次数多，观测时间快，观测数据质量高，不受自然和区域条件的限制。它提供的气象信息已广泛应用于日常气象业务、环境监测、防灾减灾、大气科学、海洋学和水文学研究，气象卫星也是世界上应用最广泛的卫星之一。

遥感卫星

遥感卫星是用作外层空遥感平台的人造卫星。基于卫星的遥感技术称为卫星遥感。遥感卫星可以在规定的时间内覆盖整个地球或任意指定区域，在沿地球同步轨道运行时，可以对地球球体表面的指定区域持续进行遥感。所有遥感卫星都需要遥感卫星地面站。从遥感卫星平台获得的卫星数据可以监测农业、林业、海洋、土地、环境保护、气象等。遥感卫星主要包括气象卫星、陆地卫星和海洋卫星。

我国新发射的高分辨率多模卫星，可以实现亚米级分辨率，切换多种成像模式。

科学卫星

科学卫星是用于科学探索和研究的人造地球卫星。科学卫星主要包括物理探测卫星、天文卫星、生物卫星和微重力试验卫星。

比如著名的Tai 空望远镜系列，哈勃、Shpits、赫歇尔、盖亚、开普勒等都大大拓展了天文学的发展。中国也是如此，开悟空和醒目让我们有机会看到宇宙深处的秘密。

军用卫星

军用卫星是专门用于各种军事目的的人造地球卫星。军事卫星可分为侦察卫星、军事通信卫星、军事导航卫星、军事气象卫星、军事大地卫星、预警卫星、拦截卫星、反卫星和核爆炸探测卫星。

人类航天的起点是基于大炮的思维实验。军用卫星通常追求极致的性能和安全性，所以军用卫星非常昂贵。正是因为极端的军事卫星，才促进了人类天文学的发展。例如，在军用卫星基础上改进的哈勃望远镜空极大地促进了人类天文学的发展。全球定位系统就更不用说了，它是属于美国空陆军的军事系统。

可以说，军事卫星代表了一个国家航天实力的巅峰，GPS也是如此，尤其是我国的北斗。

目前，人造卫星在通信、导航、气象和科学等各个领域发挥着作用，从而推动了人类社会的历史进程。未来，卫星的技术前景和应用场景如何？

以军用卫星为例，军用卫星的主要发展趋势是将各类卫星组合成一体化的天基信息网络，提高信息获取、传输和融合能力，增强生存能力、抗干扰能力和工作寿命。

其中一个想法是天基激光卫星。这是用来攻击敌方纵深目标和其他国家的卫星。由于光速和极低的能量散射，激光非常适合精确打击地面上的高价值目标。这在一些影视作品中也有表现。同时，天基激光武器将是未来弹道导弹防御的第一道屏障。当研制出足够功率的激光武器时，可以打击更多种类的目标。

同时，防辐射伞、气候调节等。都是卫星未来可能做的事情。

这就是卫星的作用！目前的这一切，以及未来可能推动历史进程的卫星应用，都是由于1957年人造卫星进入Tai 空后发出的一系列蜂鸣信号。