人造卫星资源撒向人间

人造地球卫星是环绕地球在空间轨道上运行的无人航天器，简称人造卫星或卫星。然而，在一百年前，世界上却只有一个人首先提到它的名字，这就是 1895 年俄国的齐奥尔科夫斯基，他在《地球与天空之梦》一书中曾这样写道：设想中的地球卫星是同月球相似，不过它离地球比较近，只在地球大气层外足够远。也就是说，离地球 300 俄里远（1 俄里

＝1067 米）。

尽管火箭冲出大气层，奏出人类向太空进军的序曲，但是人造卫星到底有哪些作用还很难预测。正如 1955 年原苏联科学院主席团向数百位科学家邮发的如下内容通知那样：“请对人造地球卫星的应用提出意见，您认为在宇宙空间可能做些什么事？”其回答各不相同，有的谈了对这件事的想法，有的则写道：“我对想入非非不感兴趣，我认为空间弹丸是 2000 年的事。”甚至有人写道：“我看不出人造地球卫星会有什么用

处。”然而，两年之后，即 1957 年 10 月 4 日，原苏联第一颗人造卫星进入太空，震憾了全世界。不管是专家还是与航天技术无关的人们，当时都聚精会神地凝望着夜空，那颗闪烁的小行星在夜空中描绘出自己的旅程。从此，人造卫星这一名词，就进入了各国人民的语言词汇之中。

原苏联第一颗人造卫星，虽说重量只有 83.6 千克，直径为 58 厘米

的铝制球体，它却携带科学仪器，在近地点 227 千米和远地点 941 千米的轨道上飞行，测量了大气密度和温度，还测出电离层浓度。3 个月后

（1958 年 1 月 31 日），美国成功发射了第一颗人造卫星——探险者 1

号，卫星重量为 4.8 千克，运行轨道参数是，近地点 360 千米，远地点

2531 千米。探险者 1 号带有盖革计数器、微流星撞击计数器、测温感应元件，进行了宇宙射线和微流星测量，首次发现地球辐射带，后来被人们称为范艾伦辐射带。同年 3 月 17 日美国先锋 1 号又进入太空，这颗微

型卫星重量只有 1.47 千克，直径 16.3 厘米，是世界上第一个使用太阳电池的卫星，测量了大气密度，还进行测地研究，发现地球形状呈梨形。

人造卫星的发展速度令人吃惊，1957 年只有 2 颗卫星上天，1958 年8 颗，1959 年 14 颗，1960 年 35 颗，到了 1962 年后每年发射的卫星数超

过 100 颗。截至 1994 年底，世界各国发射的航天器总数已达 4300 多个，其中 90％是人造卫星，总数大约 3800 多颗。早期进入太空的人造卫星，大多数已经落入大气层而被烧毁，余下的即使仍留在轨道上，大都已停止工作。

人造地球卫星名目繁多，按运行轨道不同可分为低轨道卫星、中高轨道卫星、地球同步轨道卫星、地球静止轨道卫星、太阳同步轨道卫星、大椭圆轨道卫星和极轨卫星。人们更多地是按用途把人造卫星分为科学卫星、应用卫星和技术试验卫星。顾名思义，科学卫星就是用于科学探测研究的卫星，主要包括空间物理探测卫星和天文卫星。技术试验卫星，是进行新技术试验或为应用卫星进行先行试验的卫星。目前大家已比较熟悉的通信及广播卫星、气象卫星、测地卫星、地球资源卫星、导航卫星、侦察卫星等，通常总称为应用卫星。应用卫星是直接为国民经济、

军事和文化教育服务的人造卫星。

卫星技术与多种科学技术的交叉渗透，又产生了一些新技术，如卫星通信、卫星气象、卫星导航、卫星侦察等，这些技术统称为卫星应用技术。卫星应用技术在国民经济、国防建设、文化教育和科学研究等领域发挥越来越重要的作用，其综合效益十分显著。航天技术主要通过卫星应用转化为直接生产力和国家实力。卫星应用系统是航天工程系统的组成部分，同时也深深地渗透到众多的其它应用部门，因而发展成为应用部门的新技术系统。如今，世界上已有 58 个国家投资发展航天技术，

有 170 多个国家和地区发展卫星应用。

卫星通信是航天技术与电子技术相结合的产物，利用通信卫星作为中继站，实现地球上各点之间的通信。实质上是把地面微波中继站，搬到了赤道上空的地球静止卫星轨道上，使地面微波视距一下扩展到18000 千米，从而 1 颗卫星即可覆盖地球面积的 40％，用等间隔的 3 颗

地球静止轨道卫星，就可实现全球通信。卫星通信一般只要经过 1 颗卫星，由卫星通信地球站向卫星传输的上行线路和由卫星向地球站传输的下行线路完成。但有时信号要经过多颗卫星和多条上、下行线路。

自从 1958 年美国发射第一颗实验通信卫星以来，卫星通信取得了极大的发展。由于卫星通信具有通信容量大、传输距离远、传输质量高、能全天候通信、构成通信网络等许多显著特点，因此，卫星通信一经出现就引起了世界各国的广泛重视，纷纷投入了大量的人力、物力进行开发活动。

1963 年地球静止轨道卫星发射和通信试验获得成功之后，卫星通信系统一直以同步定点或称为地球静止卫星为主。国际通信卫星系统已成为世界上最大的通信卫星网络。最初的国际通信卫星 I，有效载荷只有 2

台转发器，通信容量为 240 条双向话路或 1 路电视。现在的国际通信卫星Ⅵ（F4），星上有 48 台转发器，其中 38 台为 C 波段，10 台为 K 波段，总通信容量为 3.3 万条双向话路和 4 条电视信道。国际通信卫星组织现

已是拥有 121 个成员国的组织，使用该组织卫星的国家或地区已达 167

个，遍布全球的地球站有 622 个，天线 834 座（不含小型站），开通全天时国际通信线路 1452 条，国际通信卫星用户继续以每年 10％～12％的速度递增。

我国于 1984 年发射了一颗试验通信卫星，命名为东方红 2 号。卫星

直径 2.1 米，包括天线在内总高约 3.1 米，在地球静止轨道上重量为 461 千克，星上有 2 台转发器，使用 C 波段开展电话、电视及广播业务。目前研制的东方红 3 号大容量通信广播卫星，有 24 台转发器，能够同时传

送 6 路彩色电视和 8100 路电话，能在太空工作 8 年以上。

卫星通信在技术和业务上的飞速发展，使其产生了巨大的社会、经济效益。目前卫星通信已能提供 100 多种不同业务，除电报、电话、传真、数据传输、电视广播、远距离教育、无线电广播和海事移动通信等外，还能提供电视电话会议、应急救灾、遥远医疗、银行汇兑、电子文件分发、报刊印刷、电子邮政、资料检索与传送和计算机联网等业务。

对地观测是国际航天活动的主要应用目标之一，用于这方面的卫星有气象卫星、地球资源卫星、海洋卫星等，它们统称为对地观测卫星。在这些卫星上装有遥感仪器，收集来自陆地、海洋、大气的各种频段的电磁波，从中提取有用的信息，以便分析、判断和识别被测物的性质和所处的状态。

自从 1960 年美国发射第一颗气象卫星泰罗斯 1 号以来，经过 30 多年的发展，在世界上气象卫星已经成为一个庞大的空间信息系统。气象卫星资料在天气预报，特别是在灾害天气预报中发挥了重要作用。它还能在自然灾害和地面动态监测方面发挥作用。气象卫星有两类，一类是近地的极轨道气象卫星，另一类是地球静止轨道气象卫星。前者的轨道高度约 800～1500 千米，可利用可见光和红外辐射计拍摄云图，并测量大气中垂直水气分布。后者从 35800 千米的高度用遥感仪观测拍摄大面积云图，了解其时间变迁情况，从而得到风和大气沉积运动过程。例如美国的静止轨道环境卫星、日本的静止轨道气象卫星、欧洲的气象卫星和环境卫星等，它们组成全球性观测系统。由于两者相结合，对大小范围内的中、短期天气预报起着重要的作用。

1988 年 9 月 7 日，我国成功地发射了第一颗气象卫星“风云 1 号”，从而使我国成为继美国、前苏联之后，世界上第三个能发射极轨道气象卫星的国家。风云 1 号气象卫星是一颗 1.2 米高，长、宽各 1.4 米的立

方体，在左右两块太阳电池翼被打开以后，其跨度为 8.6 米。卫星重 852

千克，在 900 千米高的极地轨道上运行。

我国利用气象卫星进行天气预报、农作物估产以及对水灾、干旱、森林火灾进行监测等获益匪浅。

卫星陆地环境监视的目的，是为更好地掌握资源。因此，它要求能迅速而准确地获得大量信息，以便从中提取广大地区的地貌、地质、环境和植被的资料。这些资料包括能源、矿床和水资源的查找与发现，土壤、地质和农业的土地利用，城市和农村的环境改变，自然灾害的发生和发展等。最早的资源卫星是美国于 1972 年发射的地球资源技术卫星

? 1，现在工作的是陆地卫星? V，轨道高度约 800 千米，星上有多光谱扫描仪，用来记录地面景物信息。还有主题测绘仪，可以根据所获得的遥感图象得出许多信息，为作物估产、土壤调查、洪水灾害评估、资源考察、地下和地表水资源探寻以及环境监测等提供服务。此外，法国的斯波特卫星也有相同的作用。

我国也于 1985 年和 1986 年先后成功地发射了两颗国土普查卫星，获取大量有价值的资料。卫星所拍摄的照片，具有分辨率高、覆盖面积大、比例尺适中等优点。在国土环境、地质矿产调查、石油地质普查、城市水文地质、土地利用状况及考古等方面均得到广泛应用。我国与巴西正在联合研制资源卫星? 1 号，这是一颗太阳同步轨道卫星，轨道平均

高度 778 千米，轨道重复周期为 26 天，卫星寿命大约为 2 年。星上装有CCD 相机、红外多光谱扫描仪。

卫星海洋环境监视的目的，是在不同时间尺度上，掌握海洋的状况并作出预测。随着海洋开发事业的不断发展，人类在海上的活动也日益

频繁。为了避免海难事故的发生，同时获得最大的经济效益，尽可能避免或减少海洋环境对海上作业的不利影响，因此，人们非常需要了解和掌握海洋环境的现状和可能的变化。1978 年美国发射了第一颗海洋卫星，卫星在轨道上与运载火箭末级阿金纳号连在一起，重约 2.3 吨，星上装载了雷达高度计、微波散色计、扫描式多通道微波辐射计、可见光与红外辐射计。对海面风向、风速、波高、波长、波谱、内波、海洋表面温度、大气水含量、海冰覆盖与海冰移动参数进行测量，同时还提供了云层位置、晴空海面温度、云顶宽度等辅助数据。原苏联、日本等国也都发射了海洋卫星。

对于海上舰船、空中飞机、陆地车辆的行驶，甚至单人的远行，都需要及时知道自己的位置，并且在有必要时让有关部门知晓。过去各种定位导航系统应用范围小、定位精度低。导航卫星的出现，才解决了大范围、全球性以及高精度快速定位的问题。对于保证航行安全、增加运输效率、进行大地测量和资源勘探都是不可缺少的。

导航卫星，是为地面、海洋、空中和空间用户导航定位的人造卫星。自从 1960 年美国为海军发射子午仪导航卫星以来，至今已经过几代的改进，现已大量转入民用。1978 年以来，美国发展了一种以卫星为基础的无线电导航系统，称为全球定位系统。空间段将由 24 颗卫星组成，分布

于 6 个轨道平面上，卫星轨道高度约为 20000 千米，倾角 63 度。全球各

地的用户任何时间任何地点都可见到 4 颗以上卫星，捕获星上发出的距离码，计算自己的方位。星上还携带准确的时钟，可同时用于定时和全球时间同步。原苏联的全球导航卫星系统，与美国的全球定位系统相似，其目的也是为世界范围内的舰船和飞机提供无线电导航，它由 9～12 颗卫星组成，卫星分布在 3 个轨道平面内，每个轨道有 3～4 颗卫星。现在国际上正准备将两者融合在一起，使接收机能够同时接收两种信号，互补不足之处。

军用卫星，是用于各种军事目的人造卫星，发射数量最多，约占世界各国航天器发射数量的 2／3 以上。50 年代末期，人造卫星开始试验用于军事目的。到 60 年代中期，各种军用卫星相继投入使用。70 年代之后，军用卫星得到很大发展，已经成为一些国家现代作战指标系统和战略武器系统的重要组成部分。军事卫星最多的还是侦察卫星，它有照相侦察卫星、电子侦察卫星、海洋监视预警卫星、导弹预警卫星和核爆炸监视预警卫星。军用卫星中还有军事气象卫星、军事导航卫星、军事通信卫星、军事测地卫星等。军用卫星的主要发展趋势，是提高卫星的生存能力和抗干扰能力，实现全天候、全天时覆盖地球和实时传输信息，延长工作寿命，扩大军事用途。

海湾战争曾经是人们谈论的热门话题，是迄今规模最大的一场现代化战争，交战双方实力对比悬殊，战争死亡人数更为悬殊，伊拉克死亡11 万人，而多国部队仅死亡数百人。交战双方尤其是多国部队大量使用了微电子技术、新材料技术、航天技术、激光技术、红外线技术、遗传工程技术等高技术。在这次海湾战争中，人造卫星大显身手，有资料表

明：为海湾战争多国部队军事行动服务的军事卫星至少有 32 颗，涉及美国的军事卫星系统有：国防通信卫星、舰队通信卫星、导航卫星、电子侦察卫星、照相侦察卫星、海洋监视卫星、导弹预警卫星及气象卫星，此外还有民用通信卫星、陆地卫星等。英国提供了天网军事通信卫星，法国提供了斯波特资源卫星。这些卫星组成卫星群，可详细、连续、及时而又准确地掌握军事情报，便于指挥，为多国部队的胜利立下了不朽的功勋。