第一节 话说人造卫星
随着“神舟五号”和“神舟六号”航天飞船的发射成功，太空探索越来越被广大青少年所迷恋，与此同时，与航天有关的天文学知识也成为青少年谈论的热点话题。人造卫星作为人类探索宇宙的先行官，对天文学的贡献可谓功不可没。正是由于它在天文上的作用重大，因此我们便要多了解和学习一些关于人造卫星的知识。我们知道在宇宙中，围绕着恒星（如太阳）运转的星体称为“行星”（如水星、金星、地球、火星等），而围绕行星运转的星体称为“卫星”（如月亮、木卫一）。但是我们所要介绍的“人造卫星”和这类卫星是有一定区别的，“人造卫星”是由人类设计制造，依靠火箭送入太空中绕着地球或其他行星运行的飞行器，简称“卫星”。因此，依据这个定义，航天飞机、太空站也可以称作是人造卫星的一种。另外，又将远离地球去探测太阳系中其他行星、卫星或太阳本身之航行器称为探测器或行星探测器，或者是宇宙飞船。
既然如此，你知道卫星是如何被送上太空的吗？是它自己飞上去的吗？其实，它是由科学家用火箭把它发射到预定的轨道，并且能够使它环绕着地球或其他行星运转，如果能够实现正常运转，也就证明这颗卫星发射成功了。那么，科学家为什么要往太空发射人造卫星呢？这样是为了能够进行探测或科学研究，无论是对天气、环境、太空探索等，都有很大的帮助。另外，关于人造卫星的命名也很有意思，一般情况下，科学家是依据卫星所围绕的行星来命名的。也就是说，人造卫星所围绕的行星名字就是人造卫星的名字，例如围绕地球运行的卫星被称为“人造地球卫星”，它是一颗主要用于观测地球的卫星。
关于人造卫星的特点，有“三最”之说，这“三最”分别指它的发射数量最多，用途最广，发展速度最快。为什么会有“三最”的说法呢？因为自从1957年10月4日苏联发射了世界上第一颗人造卫星之后，美国、法国、日本等国家也相继发射了人造卫星。
1970年4月24日，中国发射了“东方红一号”人造卫星，从此，人造卫星的发射已经不再像从前那么神秘。随着科技的不断发展，发射卫星的数量逐渐增多，并且所应用的范围也就越来越广泛，卫星所具有的各方面性能也提高很多。例如运行速度比以前有很大的提高。截至2005年4月，中国就已经成功发射34颗不同类型的人造卫星，并且，这些卫星以不同的身份在为人类生活的各个领域服务。
第二节人造卫星的基本构造
人造卫星宏观上可由“有效荷载”与执行任务两大部分构成。“有效荷载”是对要执行科学或应用任务的仪器的总称，执行任务是由卫星的本体来完成的，“本体”是卫星的主体部分。不同种类的卫星，它的“有效荷载”仪器的功能不同，而本体部分所具有的功能则大致相同，例如货车与客车虽然载运的物品（也就是所谓的“有效荷载”）不一样，但它们基本上的主体构成（在这里其实就是指“本体”而言）部分是大致一样的，都有发动机、传动系统、悬吊系统、车轮、方向盘等。
通常我们可将人造卫星的本体部分分为七个系统，在对人造卫星的设计和分析时必须考虑到每一个系统。那么，这七个系统是哪几个部分呢？它们分别具有什么样的功能呢？
1.机械结构系统
机械结构系统主要包括卫星本体的骨干、板面（多半为蜂巢板）以及各种形式的支撑体，释放、展开（太阳能电板、天线）等机构。
2.姿态控制次系统
姿态控制系统主要包括感测及控制卫星姿态和方位机电组件。
例如，地平线感测仪、星光感测仪、陀螺仪、制动轮、动量轮。传感器多半利用红外线感测及光电效应等原理。而转动组件控制卫星姿态，都是利用动量不灭原理来运作。
3.热传控制系统
热传控制系统主要用来调节和控制卫星电池、电子组件、燃料筒、推进次系统管路、有效荷载仪器的温度。例如，电热调节器、散热板、电热片、导热管等。
4.遥控遥传系统
遥控遥传系统主要包括处理由地面控制台所发遥测遥控命令的电子组件。
5.通信系统
通信系统主要包括接收地面传送到卫星上电信的设备、数据处理组件等，包括有天线、双工器、率波器、卫星计算机、内存等电子组件。
6.电力系统
电力系统主要包括卫星上供给电源的组件。例如，太阳能板和电池等。
7.推进系统
推进系统主要包括使卫星作轨道转换修正或姿态方位修正喷射推进组件。例如，火箭喷嘴、燃料筒及控制阀等。
人造卫星按照不同的任务要求来说，有着不同的运行轨道。按照这一标准，人造卫星的运行轨道又可分为低轨道、中高轨道、地球同步轨道、地球静止轨道、太阳同步轨道，大椭圆轨道和极轨道。低轨道和中高轨道卫星一天可绕地球飞行几圈到十几圈，并且不受领土、领空和地理条件限制，视野广阔，能够迅速与地面进行信息交换，包括地面信息的转发。与此同时，它也可获取地球的大量遥感信息，一张地球资源卫星图片所遥感的面积可达几万平方千米。
当人造卫星的轨道高度达到35800千米，并在地球赤道上空沿着地球自转方向飞行时，它的旋转周期与地球自转周期完全相同，并且相对位置保持不变。在地球上看，该卫星就好像是静止地挂在高空，因此被称为地球静止轨道卫星，简称静止卫星。这种卫星可实现卫星与地面站之间的不间断的信息交换，而且还可以使地面站的设备大大简化。目前绝大多数通过卫星的电视转播和转发通信是由静止通信卫星来实现的。
人造卫星形状、大小各不相同，并且它的形状和大小与它所要完成的任务有关。我们知道在太空中几乎不存在空气阻力，所以人造卫星的造型不用像飞机那样做流线型设计。另外，人造卫星的外形也与其设计者的设计原则和习惯也有一定的关系。
苏联最好的运载火箭是由火箭专家科罗廖夫主持设计和研制的，被定名“卫星”号运载火箭，其总起飞推力为498000千克，是当时世界上最大的航天运载火箭。航天发射场被定在哈萨克斯坦共和国境内的丘拉塔姆地区，离拜科努尔不远的沙漠地，地处东经63度20秒，北纬46度，并将其定名为拜科努尔航天发射场。人造卫星本体和星上设备是由火箭专家吉洪拉沃夫主持设计的，计划先发射两颗简易卫星，只携带最简单的仪器。
这颗卫星代号为“CΠ-1”，它的外形是一个铝合金的密封球体，直径为0.58米，重为83.62千克。卫星周围对称安装4根弹簧鞭状的天线，倾斜着伸向后方，卫星内部充了0.12兆帕（1.3大气压）的干燥氮气。下半球壳表面是热控制系统的辐射表面；上半球壳外部装有隔热层。苏联发射这颗卫星的主要科学探测项目是：测量200~500千米高度的大气速度、压力、磁场、紫外线和X射线等数据。另外卫星上还携带一些试验动物，用以考察动物对空间环境的适应能力。
此卫星本体内还配备了电池组、无线电发射机、热控制系统组件、转接元件、温度和压力传感器以及其他探测仪器。
1957年10月4日晚，“卫星号”运载火箭携带世界上第一颗人造地球卫星“CΠ-1”号在拜科努尔发射场发射成功。它的运行轨道的近地点215千米，远地点947千米，轨道是一个倾角为65度，周期为96.2分的椭圆形轨道。它在轨道上一共运行了92天，绕地球飞行约1400圈。
1957年10月4日午夜，莫斯科电台向全世界公布了苏联首颗人造地球卫星已成功发射进入轨道的消息。后来，塔斯社宣称：“人造地球卫星开辟了星际航行的道路。”
在技术上，这颗人造卫星进行了星内温度压力试验，地上大气密度测量和电离层研究，并用卫星探测出几百千米高空的空气阻力。
同它的科学研究结果相比较，其政治影响与科学技术发展的影响更加深远。
