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卫星太空故障抢救难，怎么办？收藏
近日，媒体刊登了一则故障卫星被成功抢救恢复工作的报道。一时间，故障卫星抢救成为了近期热议的话题。那么，如何抢救故障卫星？抢救故障卫星又有什么技术难点？卫星很“娇气”卫星是人类发射数量最多的航天器，占发射航天器总数（近6000个）的90%以上。人类之所以发射如此多的卫星，是因为卫星在很多领域都有巨大的用途。例如，在气象监测、减灾防灾、通信导航等都离不开卫星。随着卫星技术的迅速发展和应用，各国对卫星的需求量越来越大，卫星的功能也越来越复杂。卫星功能复杂化的背后是有效载荷性能和数量的增加，这样对控制系统的精度、稳定度等提出了更高的要求，使得控制系统的控制方案越来越复杂，需要下传监视的遥测参数越来越多，这导致卫星控制系统出现故障的可能性增大，其故障的类型也复杂多样。此外，卫星所运行的太空环境是非常恶劣的。太阳活动、太空垃圾、微小流星等都会给卫星带来麻烦甚至致命的伤害。因此，卫星在寿命期限内难免会因为外界和自身的原因出现一些问题。现在，卫星的造价动辄都是几亿美元（不包括微小卫星），加上发射的费用，一颗卫星的全部费用都是以亿计算。如果卫星出现故障没有及时排除或无法排除，巨额的经济损失无法避免。因此，一旦运行中的卫星出现故障，各国都会全力抢救卫星，将损失降到最低。卫星“病危”如何抢救卫星出现故障抢救的方式通常可以分为2种：地面发送遥控指令抢救和发射航天器进行空间修理。前者对硬件抢救设备的要求较低，是抢救故障卫星的常用方式；后者必须发射航天飞机或者其他具备卫星修理能力的航天器，对硬件技术要求特别高，至今，只有美国使用航天飞机执行过此类任务。在地面发送遥控指令抢救卫星的前提是卫星能够接受遥控指令并可以执行或部分执行。如果卫星“油盐不进”，结果一般都是凶多吉少。卫星出现故障后，必须及时准确发现故障点，这样才好“对症下药”。发现故障点之后需对故障点进行隔离，相关专家和技术人员对卫星故障进行系统的分析，建模仿真故障，进而制定相关抢救方案，最后根据抢救方案对卫星进行抢救。卫星故障诊断是卫星抢救中的重要环节，故障点发现准确与否直接关系到抢救卫星的成败。以往一般是人工诊断，通过人工监视遥测数据，判断故障点。人工诊断需要设计人员很大的精力，仅靠人工及时检测到异常，并准确定位故障非常困难。发现故障后要求在极短时间内制定维修方案，并验证维修方案的正确性更困难，通常时间紧迫贻误抢救时机。目前，许多国家都非常重视人工智能化诊断的研究，通过高效的数据处理、故障报警、故障诊断、故障仿真、决策支持等功能于一体的诊断系统，保障在轨卫星准确检测故障，并正确及时维修。由于卫星是一个复杂的高科技产品集成体，因此，卫星的故障也是多种多样。如果在地面通过遥控指令能够抢修成功肯定是上上之策，但有时候地面无可奈何的时候就需要进行空间修理，尤其是对于一些高价值卫星，这种付出是值得的。对卫星进行空间修理，需要发射航天飞机或者其他具备卫星修理能力的航天器。航天飞机配备了机械臂，可以搭载航天员和零部件，是卫星修理的一个良好平台。美国航天飞机曾对哈勃太空望远镜进行过多次维修，延长了它的寿命期限。哈勃太空望远镜取得丰硕探测成果也有航天飞机的一份功劳。太空机器人前景广阔无论是地面遥控指令抢救和发射航天飞机进行空间抢救都存在不足，地面遥控指令抢救限制条件多，难以“包治百病”。航天飞机空间抢救成本高，风险大，2次严重的事故已经让航天飞机退出了历史舞台。目前，不少航天强国都在研究空间机器人在轨维修卫星的技术。空间机器人以其智能灵活、有效作业距离远等特点，可以有效完成卫星在轨维修的任务。现在，卫星越来越重视模块化设计和冗余能力，在地面无法完成抢救的情况下，可发射空间机器人对损坏的模块进行更换，让故障卫星起死回生，前景非常广阔。目前，美国国防先进研究计划局（DARPA）正在寻求研发空间机器人技术以完成在地球同步轨道上卫星的维修工作。在近地轨道的损坏卫星可以方便维修，例如，航天飞机可修理和维护哈勃空间望远镜，但是在地球同步轨道的卫星则是一个不同的问题。高轨道卫星在轨维修的难度高于低轨道，不适合使用有人驾驶的航天飞机进行维修。随着空间机器人技术的发展，其可以胜任这一工作。DARPA认为，首先，机器人服务将把DARPA空间机器人技术与商业空间飞船整合，除了维修卫星，机器人服务器还将协助卫星改变轨道；其次，DARPA将寻求军民合作，共同完成卫星维护修理工作。（左左）
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科学题目人造卫星在空中飞行时,向阳面受太阳的辐射温度很高,背阴面由于没有空气对流而温度很低,两面温差高达25摄氏度.这样易损卫星外壳,内部机器也难以正常工作,如何解决卫星表面温度平很的问题呢?
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有一套温控系统,器件有热管、风扇什么的热管接热冷两端,调节温度
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　　人造卫星是发射数量最多、用途最广、发展最快的航天器，它的发射数量约占航天器发射总数的90％以上。人造卫星的诞生实现了人类遨游太空的千年梦想，开创了人类航天的新纪元。时至今日，人类已经发射了几千颗人造卫星，广泛应用于多个领域，它们如一盏盏明灯，和谐有序地在茫茫天宇中悬挂着。
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。
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，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。
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，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。
　　通信卫星是人造卫星大家族里成熟最早、应用最广的一类卫星，与人们的日常生活关系也最为密切。丰富多彩的电视节目、瞬息万变的时政消息、扣人心弦的赛事直播、远隔重洋的问询、繁多复杂的数据，以至军事、海事上的信息通讯等都是通信卫星的服务内容，通信卫星带来的不止是通讯上的革命，也是生活上的革命。
卫星通信从梦想到现实
自从19世纪末发明了无线电通信后，人类的通信发生了翻天覆地的变化。起初人们用手按动电键来拍发电报，传递各种各样的信息，后来又有了无线电话，它又变为人们重要的通信手段之一，现在已经可以直接传送各种实时的图片和照片，军事指挥员可在电视屏幕前，直接了解相距很远的战地实况，实现正确指挥。无线电的波段也随着科学技术的进步逐渐扩展，短波、中波、长波等不同波段都在通信中得到应用。特别是微波通信的发展，大大提高了通信容量和质量。但微波是一种直接传播的空间波，在地面上的作用距离虽然可以采用把天线架高和建立陆地中继站等办法解决，但要跨越茫茫的海洋和崎岖的高山，成了难题。
通信卫星英国有一位富有远见卓识的工程师克拉克，他发现在距地球35860千米的地方，存在一条可使卫星相对地球保持静止不动的轨道，这就是现在人们常说的静止轨道。
克拉克已经意识到，这个特殊的轨道是部署全球通信中继站的理想之地。日，克拉克向英国行星际学会呈送了一份报告，详细阐述了他的大胆设想，他提出：如果在这条特殊轨道上等距离地配置3颗卫星，组成全球通信网，就可以为地球上除两极之外的任何地方提供通信服务。这是一个大胆的设想，也是一个划时代的设想。当然，由于当时的科学技术水平不可能把卫星送到远离地球35860千米的地球静止轨道上，所以，这个设想当时还不能实现。大约过了20年，航天技术的发展才使克拉克提出的利用卫星通信的理想开始变为现实。
在20年间，人们孜孜不倦地探索各种通信手段。如1954年7月，美国海军利用月球的反射特性，进行了无线电话的传输试验，并于1956年开通了华盛顿和夏威夷之间的通信业务，但由于月亮远离地球达38万余千米，电波空间损耗太大，没有实用价值。以后虽然美国又继续发射了“回声1号”和“回声2号”等卫星，进行无源通信卫星试验，终因这种卫星的反射信号未被“增音”放大，地面接收到的反射信号太微弱，要求地面站设置大功率发射机和高灵敏度接收机，给实际使用带来困难而停止试验。
1958年12月美国发射“斯科尔”有源试验通信卫星，这颗卫星重73千克，低轨道，用化学电池供电。其通信方式是由地球站将信号发送到卫星上去，卫星上的磁带机把信号记录下来，然后再向地面播放。由于信号经过磁带的记录转放，有时间延时，所以也叫延迟接力通信。
从1962年7月到1964年1月，美国先后发射了移动轨道实时有源通信卫星“电星1号”和“电星2号”以及“中继1号”和“中继2号”。它们不仅用来进行电话、电报和传真等试验，而且第一次用来转播电视，效果良好。但由于卫星可供通信的时间很短，实用价值不大。
随着火箭技术和制导技术的进一步发展，卫星的地球静止轨道定点技术也很快取得突破。日，美国发射了试验型的第一颗同步轨道通信卫星，但由于卫星上设备失灵，无法进行通信。同年7月26日又发射了第二颗静止轨道通信卫星。遗憾的是，卫星送入地球同步轨道后，它的轨道平面与地球赤道平面之间的夹角不是0度，所以它的星下点在地面上画出了一条呈“8”字形的轨迹。尽管如此，由于这颗卫星大致保持在东经63°的印度洋上空，与同期发射的“中继1号”移动轨道卫星相配合，仍能为南美洲的巴西、非洲的尼日利亚和美国新泽西州的部分地区之间进行通话和电视传输试验。
日，美国终于发射成功第一颗静止轨道的通信卫星“辛康3号”，定点于东经162.5°的赤道上空。美国曾利用这颗卫星为欧洲和北美转播了当时在日本东京举行的奥运会开幕式的实况。肯尼迪遇刺的特大新闻也迅速通过这颗卫星传播到欧洲和日本。在美国对越南的战争中，这颗卫星还承担过军事通信指挥任务。从此，卫星通信的巨大潜力引起了各国有关部门的重视，通信卫星得到了迅速发展。
地球同步轨道通信卫星的特点之一是固定在太空。它位于地球赤道上空，以3.075千米/秒的速度自西向东绕地球作圆周运动，绕地球一周的时间为23小时56分4秒，与地球自转一周的时间恰好相同。因此，从地面上看去，它好像挂在空中静止不动，所以，它又称静止卫星，其轨道也称静止轨道。这种“静止”特点，使地球站的天线不必为跟踪卫星而摇头晃脑了。
地球同步卫星的特点之二是高高在上。它距地面35860千米，地面上能观察到它的区域就大了，因此，电波覆盖的面积也就大了。一颗地球同步卫星覆盖面积为1.7亿平方千米，约为地球表面的1／3。电波覆盖面积大，意味着通信距离远。在覆盖区内，无论是地面还是天空，也无论是海上还是山谷，都能通行无阻地进行通信。如果在地球同步轨道上均匀地安置3颗通信卫星，便可以实现除南北两极之外的全球通信了。
通信卫星按其业务涉及的范围可以分3类：国际通信卫星、区域通信卫星和国内通信卫星。国际通信卫星是主要经营国际电信业务的通信卫星，其中最著名的是国际通信卫星组织所经营的国际通信卫星（INTELSAT），它们代表着世界卫星通信产业发展的典型历程；区域通信卫星是某个地区的多个国家共同使用的通信卫星，如亚洲卫星、亚太卫星等；国内通信卫星是用于覆盖本国领土的通信卫星。由于国内通信卫星建造费用较低，投入运行周期短，是建立国家基础电信网络“快、好、省”的重要手段，因此颇受发展中国家的青睐，截至目前，除发达国家外，已有许多发展中国家建立了自己的国内通信卫星系统。通信卫星按其运行轨道，可分为地球静止轨道通信卫星和非静止轨道通信卫星；按用途可分为电视广播卫星、海事通信卫星、航空通信卫星、跟踪和数据中继卫星、军用通信卫星等。随着卫星技术的不断发展，通信卫星家族也增添了新的成员，包括电视直播卫星、音频广播卫星、移动通信卫星、低轨道移动通信卫星等。
今天，人们借助于高“挂”太空的通信卫星，就能和远隔重洋的亲人通话、通电报，从电视观看世界新闻、体育比赛实况，传输报纸整个版面，传送各种数据资料；医生可以给万里之遥的病人诊断、开方；老师可以给成千上万的人们进行科学技术的讲授；部队首脑可以指挥千里之外的战争……总之，通信卫星给人类的社会活动和日常生活带来了非常大的变化，给千家万户带来了欢乐。
知识点低轨道移动通讯卫星系统
低轨道卫星移动通信系统由卫星星座、关口地球站、系统控制中心、网络控制中心和用户单元等组成。在若干个轨道平面上布置多颗卫星，由通信链路将多个轨道平面上的卫星联结起来。整个星座如同结构上连成一体的大型平台，在地球表面形成蜂窝状服务小区，服务区内用户至少被一颗卫星覆盖，用户可以随时接入系统。
卫星通信系统的组成和各自的功能
通信卫星系统一般由通信卫星、地球站和地面指挥控制中心组成。通信卫星又包含哪些种类呢？
从外观上看，通信卫星的模样是各式各样的。它们有的是球形，有的是圆柱形，有的是方形，还有的是多面菱形。具体到某一颗卫星，选择什么形状好，往往取决于卫星采取哪一种稳定方式。采用自旋稳定的卫星，因为要像陀螺一样旋转，所以大多选择圆柱形或球形。像“辛康3号”“国际通信卫星”1—4号和6号，以及我国的“东方红2号”等，由于采用的都是自旋稳定方式，所以它们都选择了圆柱形。而采用纵向、横向和轴向旋转都加以控制的三轴稳定方式的卫星，则多选择六面体的箱形外观，像“国际通信卫星5号”和我国的“东方红3号”等。
虽然外观千差万别，但通信卫星的“内脏”却大同小异，都包括通信转发器、通信天线、无线电遥控遥测系统、控制系统、电源供给系统、温控系统、跟踪系统、结构系统和远地点发动机等。它们各自又由许多部分组成，如通信转发器由11个部件组成，构成一个完整的接收、放大、变频和发射系统。通过天线接收来自地面发出的微弱信号（称上行），经变换和放大（信号放大倍数约2万倍），然后经通信天线再发回地面（称下行），它的任务形象地说就是一个传话筒。通信天线是微波天线，其作用是接收和发送电波信号，它分宽波束定向天线（波束宽度为17°左右）和窄波束定向天线（波束宽度小于17°，常用4.5°）两种，分别用于全球通信和区域通信。它工作过程中，必须对地面定向，以保证通信业务顺利进行。
然而，卫星在运行中由于受到外界因素的干扰，譬如，地球引力和磁场的变化，太阳辐射粒子的作用，以及日、月引力的影响等，卫星的姿态和位置将会发生变化。控制系统的作用就是实施姿态控制和位置控制，以使卫星既能保持让通信天线指向地面的最佳姿态，又能保持在预定的位置上。无线电遥控遥测系统专门和地面指挥控制中心相联系，它一方面将卫星各部分（电源、温度、姿态等）工作状态，变成电信号报告地面指挥控制中心，另一方面接收地面指挥控制中心发出的指令，调整卫星的工作状态。电源系统由太阳能电池和蓄电池组成，源源不断地向星上电子设备输送足够的电能。温度控制系统则为星上设备和燃料营造一个温度相宜的环境。
卫星通信系统的第二大部分是地球站。它是由天线系统、通信系统、接收系统、发送系统、终端系统和电源系统等组成。地球站既是信息的发送者，又是信息的接受者。通信时，终端系统将电视台或电信局送来的视频信号或音频信号输入发送系统，发送系统把这些信号调制到微波载波上，放大成大功率的信号后，由天线向卫星发射；收信时，天线系统接收到卫星发来的信号，送至接收系统，放大、解调变成视频信号或音频信号后，通过终端系统送往电视台或电信局。通信系统控制地球站各系统，保证各部分正常工作。
为了更好地控制通信卫星的飞行，地面上设有卫星指挥控制中心和分布在世界各地的跟踪站。卫星指挥控制中心和各地跟踪站配合工作，适时地发出指令，控制卫星的飞行，使之保持在最佳的轨道位置上。
1986年5月第13届世界杯足球赛在墨西哥城拉开战幕，通过卫星转播，国内无数球迷从电视屏幕上看到了当天的比赛实况。比赛实况是怎样跨越太平洋，及时地传到电视观众面前的呢？
首先由墨西哥的电视台将比赛实况的录像变成视频信号或音频信号，送往卫星地球站；地球站将其输入到发送系统后，由发送系统将这些信号调制到微波载波上，再放大成大功率的信号，经天线送往位于大西洋上空的通信卫星，并由它转发到印度洋上空的通信卫星上，再经该卫星转发器放大和调频，送到北京的卫星地球站，地面系统接收卫星发来的信号并将其送至接收系统放大、调解，还原成视频信号或音频信号，送到中央电视台，通过发射塔播放出来。于是我们便在电视屏幕前身临其境般地看到了远隔重洋的精彩比赛。
可见，通信卫星进入地球静止轨道后，并不能单独完成通信任务，须有地球站、地面控制系统的默契配合，才能完成人类赋予的中继通信的重任。
知识点卫星转发器
卫星转发器指安装于卫星上，作为无人管理中继站，以实现远距离通信的装置。主要作用是接收来自地球站的微弱信号，变换频率和放大后再发回地面。卫星转发器有处理模拟信号和数字信号两类。模拟信号转发器又称线性转发器，作用是将上行频段连续频率（频宽）的信号经过放大，在另一个频段同样频宽的频带上重新发射。数字信号转发器主要用于数字电视信号的转发。
通信卫星在军事领域的应用
通信卫星在军事上的作用早已引人注目。20世纪60年代后期，美国、英国和北大西洋公约组织分别建成了3个军用卫星通信系统，一直担负着主要干线的战略通信任务。此后，这些系统不断改进和完善，现已成为C3I（指挥、控制、通信和情报的英文缩写）系统中的重要部分。在美国，约有70％的长途军事通信是经卫星传送的。苏联的各级指挥机构中，也广泛使用卫星通信，构成指挥、控制和通信系统。
1975年美国企图控制东南亚地区，牵制苏联，于5月12日派军舰“马亚克斯号”入侵柬埔寨海湾，结果引起世界强烈的反对，这就是轰动一时的“马亚克斯号”事件。事件发生时，位于地球静止轨道上的“国防通信卫星2号”，为美国总统、国防部指挥官与特遣部队指挥员和飞机驾驶员之间提供了通信线路，直接接受五角大楼的指挥，使国防部指挥畅通无阻。
　　1980年，美国组织了营救被伊朗政府关押人质的军事行动。美国飞机和舰队都参加了这次大规模的军事行动。华盛顿通过军用卫星传递来往的电信和情报信息，与大西洋和印度洋的舰队保持密切联系，调动海军舰船，支援了这次军事行动。
1986年，菲律宾出现政治危机前，总统马科斯通过通信卫星，及时了解到美国国会、政府和里根总统对菲律宾局势及他本人的态度并同意他前往美国后，马科斯只得放弃了对反对派的武力镇压，立即逃往美国，因而避免了一场大规模的流血事件，为科拉松·阿基诺和平登台当总统创造了条件。
在伊拉克战争中，战场上几乎所有的美军坦克、飞机、军车及精确制导炸弹和导弹都通过卫星传输、接受作战指令。多哈军营的美军通讯官约翰·摩根说：“我们太依赖通信卫星了。不论飞机被击落，还是对作战效果进行评估，我们对战场形势的反应速度都取决于卫星。”
美空军航天司令部发言人库哈·里克说，自1991年海湾战争结束12年来，美军对卫星传输的需求增加了10倍。多种情况表明，没有军用通信卫星，现今美军的指挥和作战几乎玩不转了。
当今，军事通信已成为军事当局的“耳目”。它沟通国家指挥机构和战场指挥官的联络，有效地对战场形势进行监视和控制，快速地向指挥官发送命令，及时调动和部署兵力，忠实地为军事行动服务。为此，美国、苏联、英国和北大西洋公约组织都建立了军用卫星通信系统。其中，美国采取军民分开的办法，军方独自建立卫星通信系统，以便更有效地为军事服务，并可根据军方的要求，建立保密性和抗干扰性能好的卫星系统。苏联采用军民合用的办法，民用的“闪电”型卫星兼负战略通信任务，这在经济上是很合算的，但在使用上受限制，为此，苏联也将逐步建成专门为军事服务的军用卫星通信系统。
军事通信卫星与民用通信卫星，为什么要分道扬镳呢？
主要是由于军事通信卫星有特殊的要求，如通信保密性好、抗干扰能力强、紧急情况下在无通信设施的地区能迅速建立通信线路以及确保战时系统的生存能力等。
为保证军事通信畅通无阻，各国都在建立军事通信卫星系统，如美国有国防卫星通信系统、舰队卫星通信系统和空军卫星通信系统等三个军用卫星通信系统。它们已成为美国军事指挥控制系统的重要组成部分，承担70%左右的远距离军事通信任务。
国防通信卫星主要承担战略通信任务，为美国国家指挥机关和作战部队之间提供高质量的保密通信和高速数据传输。国防通信卫星已发展了3代，现主要使用第3代卫星。
舰队通信卫星是美国的第2代战术通信卫星，主要为海军提供抗干扰的舰队广播和舰艇、潜艇、飞机与海岸站的保密通信，也能为地面机动部队和空军的飞机提供通信。
空军卫星通信系统为美国国家指挥机关提供指挥和控制核部队的数据通信线路，要求该系统能在核战争条件下保证通信线路不中断。空军卫星通信系统并不发射专门的卫星，而是把特高频转发器装在多种军用卫星上，以提高系统的生存能力。例如，在卫星数据系统（SDS）的卫星和舰队通信卫星上已装有多通道转发器，在国防通信卫星Ⅲ上装有单通道转发器等等。
卫星直播电视的应用和发展
每当你吃过晚饭后，坐在电视机前，全神贯注地收看卫星转播的国内外重要新闻，或饶有兴味地收看大洋彼岸正在举行的奥运会或其他重大国际体育比赛时，那万里之外的精彩场面刹那间就会呈现在你的眼前，你会情不自禁地与场上观众一起欢呼“加油”，送去你的激情和祝愿。1986年，我国女排在“世界杯”的比赛中奋勇夺杯，获得了世界女子排球比赛史上第一个“五连冠”的殊荣。人们从电视中看到，五星红旗在国歌的伴奏下冉冉升起。日香港回归中国，中英交接仪式、香港特别行政区和临时立法会的宣誓就职仪式等各种新闻通过卫星实时传遍世界；人们还看到英国米字旗降下，五星红旗升起……这都要归功于通信卫星——身手不凡的“太空信使”，正是它及时地给我们传来了现场实况。
那么，这些精彩的电视节目是怎样通过通信卫星转播的呢？
要通过卫星传输万里之遥的球赛实况，首先卫星从地面某电视台接收信号，通过卫星上的转发器，把信号变频、放大，转播给地面许多电视台，再由电视台把信号重新调制播出，电视台附近的观众就能收到遥远地区的实况传播了。
这种方法的确是一个进步，然而正像任何科学发明一样，它也不可能是尽善尽美的。由于这种间接卫星转播要依赖地面电视台再转播，就使得许多远离电视台的观众无法收看实况转播，当然，也无法收看普通电视节目。有些地区地广人稀，居民点很少，从经济角度来看，设置任何普通电视台都是不合算的，譬如加拿大，它的领土与我国大致相当，然而它90％的居民都居住在西起太平洋、东至大西洋一条宽约160千米的狭长地带上，其他10％则散居在北部的居民点。为了使类似这些地区的居民能够收看电视节目，就必须采用一种更为先进的方法。
这种方法就是卫星直播电视，也就是每个电视用户都可以直接接收卫星转发器发射的信号，经过特殊装置把信号输入接收机，而不用经过地面电视台的再转播。这样既可以使偏僻地区的居民收看到电视节目，又可以使原有电视观众增加收看的节目，从而大大地增加了电视机的使用价值。
日，德国用阿里安火箭把一颗电视直播卫星发射升空。卫星重2080千克，是德国邮电部委托制造的，设计寿命9年。这是西欧第一颗电视直播卫星，容量是一般通信卫星的20倍。观众可以不通过电视台，直接从卫星上接收4套附加电视节目和16套立体声广播。卫星发射后定点在东经19度赤道上空运行，它带有两块太阳能电池帆板，展开后19米多宽，输出电力32瓦，但是一块太阳能帆板因展开机构被卡住无法展开。专家通过摇晃和旋转卫星两种办法，均未能使太阳能帆板展开。由于电力不足，这颗卫星只能直播广播节目而不能直播电视节目。
日，法国自行研制的第一颗电视直播卫星由“阿里安2”型运载火箭发射上天。24天后，该卫星成功地定点在西经19°上空运行。这颗卫星从1977年开始研制，历时11年，重逾2吨，与德国的电视直播卫星基本相同。它具有5条电视频道，可直播的电视节目能够覆盖西起葡萄牙、东到乌克兰、南从北非马格里布、北及英伦三岛的广阔地域，可为4亿多电视观众提供电视直播服务。
日，欧空局用“阿里安3”型运载火箭发射了一颗“奥林匹斯-1”电视直播实验卫星。该卫星发射功率为3670瓦，是当时功率最大的卫星。它的发射对欧洲发展大型多用途卫星或卫星平台具有重要意义。
日本在研制电视直播卫星方面也是走在前面的。日，日本第一颗电视直播卫星“百合花2A号”，从种子岛发射成功。这是一颗实用型电视直播卫星，重350千克，拥有3个电视频道，卫星入轨后，满足了日本本国用户的广播电视需要，解决了山区、边远地区和高层建筑内居民收看电视的困难。每个用户只需安装小型廉价接收天线，就可以直接收看电视节目。日本成功发射第一颗电视直播卫星之后，松下电器公司和芝浦公司竞相推出直播电视接收机新产品，三菱、索尼、夏普和日本电气公司也相继转产接收电视广播的新型电视机，为电视直播卫星的发展开辟了广阔的道路。
　　我国的卫星电视事业发展迅速。目前，通过卫星转发的电视节目已有中央及省市的数十套节目。卫星单收站10余万座，形成了世界上最大的卫星电视教育传输与接收网络。中央电视台的国际频道，还通过卫星向东南亚、美国等地转发。但是，我国人口众多，全国共有3.2亿个家庭，幅员广阔，地形复杂，有些边远地区，要实现有线电视广播不仅造价惊人，而且困难重重。为了解决这一问题，国家实行了一项广播电视“村村通”计划。那就是发射一颗电视直播卫星。我国与法国合作经营的“鑫诺1号”卫星，就是这样的一颗卫星。它可向全国发送39套中央及地方台的电视广播节目，使新疆、西藏广大边远地区及海上平台、船只上都能直接收到图像清晰、声音效果好的电视节目，同时解决了80万贫困落后山区中小学远程教育问题，使我国广播、电视覆盖率分别提高到90%和85%以上。
可以说，卫星直播电视将使电视广播发生革命性的变革，同时还将带动电子产品制造业、维修业、电视教育事业的发展。
知识点卫星直播
卫星直播是指使用Ku频段的提供卫星直接到户的广播电视服务。采用KU频段数字视频压缩电视直播卫星，每台转发器可向装有0.45米口径卫视接收天线的家庭直播4～8路节目，一颗卫星可以直播100多路电视信号。这种服务也称卫星数字电视直播，是卫星直播电视采用的主要方式。卫星直播的最大优势在于只需用有限的1～2颗卫星，就可向世界各地的家庭用户直播上百套电视节目。
海事卫星通讯系统的建立和发展
尽管如今的航海技术高度发达，但是由于海事通信落后导致的航海悲剧依然时有发生。例如，1974年的一天，在印度洋上航行的一艘美国巨型油轮不慎失火，熊熊的烈火烧坏了船上的机器，油轮失控，撞上了暗礁。在发生这一事故时，船长就明智地打开了无线电呼救信号发射机，发出了“SOS”的求救信号。但由于当时大气层的严重干扰，直到出事31个小时后，才有人收到这呼救信号。由于船身已被撞破，45.34亿立方米的石油白白流入了海洋。实际上，这样的事故屡见不鲜。据不完全统计，仅在1980年的一年里，全世界就有近400艘、总计为200万吨位的舰船沉入海底。因而，如何保证海上的安全通信和遇难船只的及时营救，已成为全世界共同关心的一个重大问题。
随着卫星通信技术的广泛应用，国际海事协商组织早在1966年就意识到利用卫星来改善海上安全通信的潜力，并开始考虑建立国际海事卫星通信系统。
70年代初，美国通信卫星公司委托休斯公司研制了3颗海事通信卫星，并分别在日、6月9日和10月14日把它们送到大西洋、太平洋和印度洋上空的预定轨道位置上，建成了世界上第一个海事卫星通信系统，为建立国际海事卫星通信系统创造了技术条件。
经过国际海事协商组织的积极筹备，在1979年7月正式成立了国际海事卫星组织，总部设在伦敦，为建立国际海事卫星通信系统作了组织准备。中国于1979年7月签署了《国际海事卫星组织公约》和《国际海事卫星组织业务协定》，成为国际海事卫星组织的创始成员国之一。
海事卫星通信系统示意图一般来说，海事卫星通信系统由空间部分和地面部分等组成。空间部分包括在地球同步轨道或极地轨道上运行的海事卫星以及监视和控制这些卫星的地球站。地面部分分陆基通信地球站和船载地球站等，陆基通信地球站也称为海岸地球站，它们可与国内或国际通信网络互连；船载地球站也称为船载终端，属于可装在船上、漂浮设施或非永久性系留平台上的移动式通信地球站。船载地球站由装在甲板上的设备和装在甲板下面的设备组成。前者包括天线、天线控制系统、功率放大器、低噪声放大器等设备。这些设备均装在一个可以防止海浪、冰块和雷电袭击的防护罩里。装在甲板下面的设备包括变频器、调制和解调器、信道控制器、天线控制系统、电话机、电传打字机、发射机和接收机等设备。
海事卫星系统中的船载地球站与卫星之间的链路属于移动卫星业务，而海岸地面站与卫星之间的链路则属于固定卫星业务。因此，海事卫星通信系统可以认为是这两种业务的混合。
海事卫星通信系统的主要特点之一，就是采用“按需分配”或“随叫随到”方式。如果装备了船载终端的船只在航行中需要与它的船主通信，则可利用它的船载终端给卫星发信号，并由卫星转发给海岸地面站，然后由海岸地面站接通国内和国际通信网，便可与它的船主通话。实际上，有了海事卫星系统之后，在船上打电话与陆地上打电话一样简单。所不同的是，船只在波涛汹涌的大海中航行时，必须设法使它的终端天线保持高度精确的指向，始终跟踪在轨道上运行的卫星。因为海事卫星通信系统使用了能够穿透电离层的L波段和微波波段（即C波段），受大气层变化的影响很小，因此在航行中的船只能够随时进行迅速地通报、通话、传真和电视传输等正常业务，即使在印度洋航行的船只，也可以在5分钟内与美国纽约建立直接的电话联系。
国际海事卫星组织经过30年的发展和业务创新，现已成为集海上、空中和陆地商用卫星移动通信服务的唯一供应商，全面提供海事、航空、陆地移动卫星通信和信息服务，是船舶遇险安全通信的主要支持系统，并承担着陆地应急通信和灾害救助通信，是全球业务发展最快，技术最先进，可靠性最高的移动卫星通信和信息系统。尤其是3颗覆盖全球的第4代大功率通信卫星和连接海陆空的BGAN宽带全球区域网络的正式投入运营，为国际海事卫星组织开创美好的前景奠定了基础。
国际海事卫星组织正在计划利用S波段发展第5代卫星通信系统，它将大大扩展现有带宽，满足更多用户的不同业务需求。
海事卫星系统的定位是在关键时候发挥关键作用，在任何时候和全球任一地点，由于通信网络遭到破坏导致系统瘫痪，海事卫星系统都将承担重任，在移动应急通信中具有不可替代性。它与其他通信网络不是竞争关系，而是一个强有力的补充和延伸。
卫星通信系统在我国各领域均得到广泛应用，尤其在交通运输、海上航行、民航客运、登山探险、遇险搜救、石油勘探、水利监测、渔业捕捞、航空航天、南北极地科考、突发事件的应急通信和新闻传媒等领域提供了可靠的通信保障。日汶川大地震发生后，常规通信设施全部损毁，通信彻底中断，在此万分危急时刻，来自灾区的第一个电话、第一张图片、第一段视频都是通过Inmarsat海事卫星通信系统发回的。据有关部门统计，在地震灾区投入使用的海事卫星通信终端多达4000余部，为抗震救灾发挥了巨大作用。
中国第25次南极科考队在进行内陆冰盖考察活动时，中央电视台随行记者在中国交通通信中心等有关部门的支持配合下，在高纬度和极度寒冷的地理气候环境中利用海事卫星系统进行全程实时报道，从南极发回的科考实时新闻视频流畅、图像清晰，这是普通通信系统和其他卫星通信系统均无法实现的视频传输服务。
在常规应用上，国际海事卫星组织则已经为中国西部偏远山区以及中国沿海地区等人口稀少区域的牧民和渔民提供话音通信。为了让更多的人分享到海事卫星的服务，国际海事卫星组织于2009年下半年推出新一代海事卫星全球通手机（GSPS），它可以实现海事卫星和GSM网络一机双代，具有话音、文件传输、即拍即传、即时通信、新闻在线和GPS定位等强大功能。
不少人以为海事卫星只与航海和海上作业有关，而实际上海事卫星通信已经渗透到各行各业和人们的日常生活，它必将加快人们的生活节奏，带来高效率和高效益。
知识点海事Ku波段卫星系统
海事Ku波段的天线波束尖细，同一频段的地球站之间可以做到互不干扰。该特性给Ku波段卫星系统带来了一个最大的优点，那就是频率复用。同一频率可以同时提供给许多卫星通信系统使用，从而使其通信费用大大低于L波段。可是，这一优点也给Ku波段卫星通信系统带来了一个缺点，那就是导致天线制造成本高昂，应用困难。
　　侦察卫星主要为军事服务，是军事卫星中，使用最广、数量最多的卫星。侦察卫星就像活跃在太空中的军事间谍，居高临下，明察秋毫，窃取运用常规手段无法取得的宝贵情报。侦察卫星分为不同的种类，有着不同的结构和装备，也因此活跃在各自不同的应用领域，发挥着不同的作用。
“超级间谍”诞生
侦察卫星由于数量多、发展快，成为卫星家族中数量最多的成员。那么它是如何崛起的呢？这要从一份秘密报告说起。
1946年，美国政府的“智囊集团”兰德公司写给美国国防部一份秘密报告，提出如果一种飞行器加速到每秒约8千米，并能控制准确，那么，它将在地球大气层的上部，沿一条大的圆形轨道运行，成为一颗新的卫星。这样的飞行器绕地球一周约1.5小时（假定轨道高度为200千米）。报告中着重指出卫星具有侦察飞机的能力。
兰德公司提出的卫星，就是侦察卫星，常被人称为太空“间谍”。使用人造地球卫星对地面目标进行侦察，要比飞机侦察优越得多，其理由是：
1.卫星在距地面几百千米（一般150~700千米）的高空中翱翔，居高临下，视野广阔，一“眼”望去，能够侦察到地面的几千、几万平方千米的面积，而一张普通航空观测照片覆盖的地表面积仅为10多平方千米；
2.卫星的飞行速度很快，它以7.8千米/秒左右的速度绕地球飞行，这样就能够在很短的时间内侦察到非常辽阔的地区；
3.不受国界及地理条件限制，能获得其他手段难以得到的情报。
卫星侦察由于具有这些得天独厚的优点，引起了人们的高度重视，并在军事和国民经济等方面得到广泛应用。
20世纪50年代初，美、苏两国为了获取对方军事情报，对卫星侦察的可能性进行了一系列探索。从1959年2月至1962年2月，美国进行了38次侦察卫星“发现者”的发射试验，其中23颗载有可回收的胶卷舱。
美国科技人员对侦察照片进行了分析，弄清了苏联洲际导弹及其他战略武器的数量和部署情况，使美国在与苏联进行武器谈判时占据了有利地位。
侦察卫星苏联不甘落后，暗暗与美国较量，50年代末至1963年秋，先后发射了9颗侦察卫星，用它监视美国、欧洲以至全球。随后，苏联增加侦察卫星数量，使每年平均发射侦察卫星数量达30余颗。
侦察卫星，是利用光电遥感器或无线电接收机，搜集地面目标的电磁波信息，用胶卷或磁带记录下来后存贮在卫星返回舱里，待卫星返回时，由地面人员回收；或者通过无线电传输的方法，随时或在某个适当的时候传输给地面的接收站，经光学、电子计算机处理后，人们就可以看到有关目标的信息了。
侦察卫星根据执行任务和侦察设备的不同，分为照相侦察卫星、电子侦察卫星、海洋监视卫星和预警卫星。
迄今，在已发射的数千颗人造地球卫星中，侦察卫星的数量几乎占1／3。这些侦察卫星主要为军事服务，如侦察别国的导弹核武器基地、海军基地、空军基地、兵工厂、弹药库、军营、交通枢纽和军事指挥控制中心等。
由此可见，侦察卫星就是窃取军事情报的卫星，它站得高看得远，既能监视又能窃听，是个名副其实的“超级间谍”。
知识点侦察卫星的侦查手段
早期侦察卫星最主要的侦查手段是利用可见光波段的照相机。随着科技的进步和情报种类的多样化，现在的侦察卫星使用的搜集手段大致上可以分为主动与被动两大类。主动手段就是由卫星发出讯号，借由接收反射回来的讯号分析其中代表的意义。被动手段是利用被侦查的物体发射出来的某种讯号，加以搜集并且分析。这种侦查方式是最为常见的一种，包括使用可见光或者是红外线进行照相或者是连续影像录制，截收使用各类无线电波段的讯号。
太空“千里眼”——照相侦察卫星
日，我国第一颗原子弹爆炸成功，然而这次核试验在20天前就有人预言了。9月29日，美国国务卿就发表特别声明，预测说“中国将在最近进行一次核爆炸试验”，并断定，如果进行试验，“美国是能够侦察到的”。
美国政府并未透露情报的来源，只是用“各种情报网”的词句一带而过。实际上，这正是刚刚使用的美国照相侦察卫星获得的。
自从侦察卫星诞生以来，哪里有军事行动，哪里就有它们的身影。那么，在茫茫太空中，这些高级“间谍”是如何窃取军事情报的呢？被誉为太空“千里眼”的照相侦察卫星功不可没。
照相侦察卫星是利用所携带的光学遥感器和微波遥感器拍摄地面一定范围内的物体并产生高分辨率图像的卫星。主要用于战略情报收集、战术侦察、军备控制核查和打击效果评估等目的。这类卫星的高度一般为几百千米。它把目标的图像信息记录在胶片或磁记录器上，然后通过返回式卫星送回地面，或用无线电传输方式实时或延时传回地面。这些信息经过加工处理后，就能判读和识别目标的内容细节并确定其地理位置。
与一般的民用对地观测卫星相比，照相侦察卫星的最主要特点是地面分辨率较高，至少优于5米。为了提高分辨率，照相侦察卫星不仅需要先进的遥感器，而且卫星本身要运行在近地轨道，并进行高精度轨道及姿态控制，以保证所拍摄图像的清晰。
照相侦察卫星种类繁多，性能各异。
按星载遥感器的不同，可分为光学照相侦察卫星和雷达照相侦察卫星两类。光学照相侦察卫星作为一种重要的空间侦察卫星，被喻为太空中的“眼睛”，它是利用光学成像设备进行侦察，获取军事情报的卫星。目前最好的光学照相侦察卫星所拍摄的图像可以分辨出汽车尾部的牌照。雷达成像侦察卫星则可以弥补光学成像侦察卫星的不足，其独特的穿透侦察能力，对于夜间和全天候监视非常有用。比较典型的是美国的“长曲棍球”系列。
按侦察信息送回地面方式的不同，可分为返回型和传输型。返回型是将拍好的胶卷存入回收舱中返回地面，其优点是图像分辨率高、直观，易于识别分析，缺点是回收不及时，容易贻误战机。传输型是先把图像信息记录在磁带上，当卫星飞到地面接收站的控制区时，将图像信息发送到地面，由地面进行处理、识别。它的优点是地面收到信息快，但图像分辨率不高。
按侦察能力可分为普查型和详查型2种。前者分辨率为3～5米，一幅图片的面积达几千到一两万平方千米，主要用于大面积监视目标地区的军事活动、战略目标和设施的特征以及对危机地区和局部地区的战略侦察；后者的分辨率优于2米，一幅图片可覆盖几十到几百平方千米，主要用于获取局部地区重要目标详细信息的战略和战术侦察。
美国从1959年开始研制照相侦察卫星。“发现者号”是第一代回收型照相侦察卫星。该卫星采用可见光照相和胶片舱返回的方式，从1962年美国开始KH（即keyhole“锁眼”）系列卫星研制计划。其中“科罗纳”计划的卫星KH-1、2、3、4为第1代，“氩”计划的卫星KH-5，“火绳”（又叫“牵索”）计划KH-6为第2代，“后发制人”（又叫“策略”）计划的卫星KH-7、8为第3代，“六角”计划的卫星KH-9（俗称“大鸟”）为第4代，“凯南/晶体”计划的卫星KH-11为第5代，“偶像”计划的卫星KH-12为第6代。
KH-1到KH-4均使用差别不大的全景式相机或画幅式相机，而KH-7以后的卫星所携带的遥感器则有了质的飞跃，对军事目标判别有重要意义。
KH-7是第一批真正的详查型卫星，每颗卫星用两个回收胶卷舱将胶卷送回地面，其分辨率为0.5米，工作寿命一般为5天。KH-8是KH-7的改进型，该卫星除了有红外相机和多光谱扫描仪外，还装备了高分辨率测绘全景相机，分辨率达0.15米，而且卫星具有机动变轨能力，工作寿命达30天。KH-9代表了美国光学照相侦察卫星向综合型侦察卫星发展的趋势，既能普查，又能详查。这种卫星兼有回收型和传输型两种工作方式，每颗卫星重13.1～13.4吨，装有多种遥感器，其中4个独立的胶卷回收舱用于传送分辨率达0.3米的详查信息，星上直径6.1米的展开式天线过顶传输普查信息，卫星工作寿命达71～275天。日发射的第1颗KH-11卫星使美国获得了卫星实时侦察能力，KH-11既能详查也能普查，普查时的分辨率为1～3米，详查时的分辨率可达0.15米。目前在轨运行的KH-12是日开始发射的，对地分辨率达0.1米。
继美国之后，前苏联也于日成功发射了首颗照相侦察卫星“宇宙-4号”。迄今为止，前苏联光学侦察卫星共历经了6代。第1～4代为胶片回收型光学成像卫星，其中第1～3代的分辨率为1～4米，第4代采用两台相机，分辨力达到0.3米。第5代属可机动高分辨率传输型卫星，带有光电遥感仪（CCD相机），使卫星具有实时侦察能力，重约6700千克，其地面分辨率大于3米，是类似于KH-11的普查卫星。第6代照相侦察卫星装有高性能的光学系统及供实时数字图像传输的现代电子设备，可提供实时数字图像，具有多次变轨能力，可降到150千米高度清晰拍照，它也可以抛下回收型胶卷舱，具有双重功能。
知识点近地轨道
近地轨道又称低地轨道，是指航天器距离地面高度较低的轨道，特点是轨道倾角即轨道平面与地球赤道平面的夹角小于90°。近地轨道没有公认的严格定义，一般高度在2000千米以下的近圆形轨道都可以称之为近地轨道。由于近地轨道卫星离地面较近，绝大多数对地观测卫星、测地卫星、空间站以及一些新的通信卫星系统都采用近地轨道。
太空“窃听器”——电子侦察卫星
常规战争中，敌对双方常通过俘虏对方人员等较为传统的方式来了解对方战术意图、兵力部署及武器装备等情报。随着航天技术的发展，空间窃听器——电子侦察卫星的出现，让人们可以获取许多常规手段难以获得的敌方情报。
日，在伦敦发生了利比亚人民办事处用轻机枪扫射游行队伍的事件。这个事件的发生是有先兆的。据美国ABC电视台透露，事件发生前，利比亚政府曾指示利比亚驻伦敦人民办事处，“不能坐视反卡扎菲的示威游行”。
美国很快就知道了这个指示，并通报英国政府，但在得到确切的情况之前，枪击事件就发生了，一名女警察被打死，许多参加游行的人负了伤。
窃听这个指示的正是美国电子侦察卫星。它监听了利比亚政府和驻伦敦人民办事处之间的电话。由此可见侦察卫星进行情报战的作用。
在太空遨游的电子侦察卫星是窃听能手，它利用捕获无线电波的方式来获取情报。电子侦察卫星的任务主要有：①确定敌方地面防空雷达和反导弹雷达的精确位置，以便使轰炸机或弹道导弹不被雷达发现和跟踪；②确定敌方军用电台的位置和信号特性，以便战时将其摧毁，而更重要的任务在于平时窃听军事通信中的重要情报。
通常，雷达或军用电台的工作频率属高频段，因此，它的作用距离有一定限制。一个幅员辽阔的国家，为了保卫本国的安全，在远离疆界的腹地往往要布设许多防空雷达。
如果在国外用舰船或飞机等一般的方法测量敌方防空雷达的位置和特性，那是极为困难的，甚至无法办到。但是，如果用卫星去侦察，就能打破国境线的障碍，大摇大摆地测定敌方雷达的位置和特性。
电子侦察卫星窃听方式比较巧妙。当卫星经过敌方上空时，卫星上的磁带迅速地录下雷达信号和其他电磁辐射源，然后在自己国土地面站上空又把磁带记录信号快速地输送到地面站，经过地面分析、研究或破译，就能掌握敌方地面雷达的位置和特性，从而窃听到许多敌方重要信息。
电子侦察卫星在太空飞行的轨道，近地点（距地心最近时的位置）高度300~500千米，因此，窃听能力很强。它与照相侦察卫星一样，具有普查型和详查型两类。
普查型“窃听能手”，用来对敌方地面大面积侦察，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”，用来捕获感兴趣的雷达特征和电台信号的详细情报，用搜索型超外差接收机窃听地面的无线电信号。
目前，多数电子侦察卫星既能作一般监视，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查两种功能。
电子侦察卫星不受地域和天气条件的限制，可大范围、长期注视和侦察，获得时效性强的情报，因而已成为当代战略情报侦察中必不可少的手段。美、俄、法、英都已发射过这种卫星，但以美国的卫星功能最强。
美国现已发展了4代电子侦察卫星，目前使用的第四代卫星主要有“水星”“军号”“顾问”和“命运三女神”。
“水星”是准同步轨道电子侦察卫星，主要用于通信侦察，不但能侦听到低功率手机通信，还可收集导弹试验的遥控信号和雷达信号等在内的非通信电子信号。
　　“军号”，重6吨，吸收了当今军用航天系统中曾用过的先进电子、天线和数传技术。装有复杂而精细的宽频带相控阵窃听天线，展开后直径约914米，可同时监听上千个地面信号源，包括俄罗斯与核潜艇舰队之间的通信，还携带有高频中继系统，使美军电子侦察能力跃上了新台阶，获得了近似连续信号情报的侦察能力，可在夺取制信息权方面发挥较大作用。
“顾问”与“军号”“水星”一样，也是用于通信侦察的准同步轨道卫星，但“顾问”“军号”由美国空军和中央情报局联合操作，而“水星”由国家侦察局主管。
“命运三女神”是低轨道电子侦察卫星，用于侦察雷达等电子设备的无线电信号。工作时，以3星为一组，组内卫星相互间保持约50千米的距离，这样，用4组便能完成全球连续监视。
美国现还在使用一种第3代电子侦察卫星，名叫“猎户座”，用于24小时不间断侦收亚洲国家的通信信号，以获取政治、军事等信息。其数据比照相侦察的图片潜在价值更高。
与美国相比，俄罗斯电子侦察卫星正日益衰落。由于经济衰退和火箭故障等原因，其“处女地-2”电子侦察卫星只在1998年和2000年各发射了1颗，无法组成星座。其“电子情报型海洋侦察卫星计划”（EO-RSAT）也因军事航天计划的缩减受到冲击。
实战表明，用电子侦察卫星可发现入侵迹象，为决策当局提供预警时间，支援打击重要的军事或政治目标，掌握雷达等电子装备的布防情况；辅助弹道导弹预警工作，评估打击效果和第三国的介入程度，为战略决策提供依据。
为此，美国还拟研制新的电子侦察卫星，主要是发展功能强大的高轨道大型卫星和分辨率非常高、发射灵活的低轨道小卫星星座。卫星轨道越高，地面覆盖就越宽，时效性也越好，但要求侦收机灵敏度更高。
美国正研究的“入侵者”准同步轨道卫星，是美国“集成化过顶信号侦察体系”（IOSA）的组成部分，是利用天基网的发展思路和新的设计观念研制的新一代大型电子侦察卫星，目的是提高电子侦察质量，降低系统成本。它具有多轨道能力，可代替目前的同步轨道和大椭圆轨道卫星，并集通信情报和电子情报于一身。
由于在现代战争中电子战、信息战占据了重要位置，所以电子侦察卫星的应用前景不断扩大，但其有效性也受到加密技术、地下通信网等的挑战。敌方还可采用反卫星武器、配备诱饵设备、提高雷达机动性等措施，来对抗电子侦察卫星。
知识点电子侦察卫星的分类
电子侦察卫星通常运行于300～500千米，甚至千米的近圆轨道。电子侦察卫星按侦察任务分为雷达侦察型、无线电通信侦察型和弹道导弹试验侦察型三种；按侦察对象的不同分为雷达情报侦察卫星和通信情报侦察卫星；按用途的不同分为普查型电子侦察卫星和详查型电子侦察卫星；按信号源定位体制的不同分为单星定位制电子侦察卫星和多星定位制电子侦察卫星。
太空上的“哨兵”——导弹预警卫星
人们面对突然来袭的核导弹，除了迅速钻进防空洞之外，更积极有效的措施是在导弹飞行途中进行拦截，将它击落。但是拦截导弹说来容易，做起来难。无论是消极躲避还是积极防御，都要争取一个预警的时间，即从发现导弹来袭到导弹命中目标的时间。为了取得较长的预警时间，世界各国都在研究和制造洲际导弹预警系统。
美国为了对付苏联的洲际导弹，早在20世纪60年代初，就用了5年时间建成了“北美弹道导弹预警系统”。但是，由于地球曲面的阻挡，只有当导弹爬高到250千米高空时，雷达才能探测到目标，预警时间仅15分钟，这对处于一级战备的战略空军和导弹部队，也许还来得及应战，但对全国军队进入临战状态、城市居民疏散隐蔽，显然来不及。
人造卫星上天后不久，人们开始研制导弹预警卫星。20世纪60年代初，美国开始发射预警卫星。这种卫星在人们头上日夜奔忙，监视着不平静的地球。卫