关于“卫星”及其应用

发布网友 发布时间：2022-03-27 21:09

我来回答

共1个回答

热心网友 时间：2022-03-27 22:38

卫星
卫星概述
卫星是指在围绕行星轨道上运行的天然天体或人造天体。
月球就是最明显的天然卫星的例子。在太阳系里，除水星和金星外，其他行星都有天然卫星。太阳系已知的天然卫星总数（不算构成行星环的碎块）至少有40颗。天然卫星是指环绕行星运转的星球，而行星又环绕着恒星运转。就比如在太阳系中，太阳是恒星，我们地球及其它行星环绕太阳运转，月亮、土卫一、天卫一等星球则环绕着我们地球及其它行星运转，这些星球就叫做行星的天然卫星。土星的天然卫星最多，其中17颗已得到确认，至少还有五颗尚待证实。天然卫星的大小不一，彼此差别很大。其中一些直径只有几千米大，例如，火星的两个小月亮，还有木星外围的一些小卫星。还有几个却比水星还大，例如，土卫六、木卫三和木卫四，它们的直径都超过5200千米。
而随着现代科技的不断发展，人类研制出了各种人造卫星，这些人造卫星和天然卫星一样，也绕着行星（大部分是地球）运转。人造卫星的概念可能始于1870年。第一颗被正式送入轨道的人造卫星是前苏联1957年发射的人卫1号。从那时起，已有数千颗环绕地球飞行。人造卫星还被发射到环绕金星、火星和月亮的轨道上。人造卫星用于科学研究，而且在近代通讯、天气预报、地球资源探测和军事侦察等方面已成为一种不可或缺的工具。
自1957年前苏联将世界第一颗人造卫星送入环地轨道以来，人类已经向浩瀚的宇宙中发*大量的飞行器。据美国一个名为“关注科学家联盟”的组织近日公布的最新全世界卫星数据库显示，目前正在环绕地球飞行的共有795颗各类卫星，而其中一半以上属于世界上唯一的超级大国美国，它所拥有的卫星数量已经超过了其他所有国家拥有数量的总和，达413颗，军用卫星更是达到了四分之一以上。

世界各国发射的首颗卫星
1、前苏联：1957年10月4日，世界上第一个人造地球卫星由前苏联发射成功。这个卫星在离地面900公里的高空运行；它每转一整周的时间是1小时35分钟，它的运行轨道和赤道平面之间所形成的倾斜角是65度。它是一个球形体，直径58公分，重83.6公斤。内装两部不断放射无线电信号的无线电发报机。其频率分别为20.005和40.002兆赫（波长分别为15和7.5公尺左右）。信号采用电报讯号的形式，每个信号持续时间约0.3秒。间歇时间与此相同。前苏联第一颗人造地球卫星的发射成功，揭开了人类向太空进军的序幕，大大激发了世界各国研制和发射卫星的热情。
2、美国：美国于1958年1月31日成功地发*第一颗“探险者”-1号人造卫星。该星重8.22公斤，锥顶圆柱形，高203.2厘米，直径15.2厘米，沿近地点360.4公里、远地点2531公里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“丘辟特’℃四级运载火箭。
3、法国：法国于1965年11月26日成功地发*第一颗“试验卫星”-1（A-l）号人造卫星。该星重约42公斤，运行周期108.61分钟，近地点526.24公里、远地点1808.85公里的椭圆轨道运行，轨道倾角34。24”。发射A1卫星的运载火箭为“钻石，tA号*火箭，其全长18.7米，直径1.4米，起飞重量约18吨。
4、日本：日本于1970年2月11日成功地发*第一颗人造卫星“大隅”号。该星重约9.4公斤，轨道倾角31.07”，近地点339公里，远地点5138公里，运行周期144.2分钟。发射“大隅”号卫星的运载火箭为“兰达”-45四级固体火箭，火箭全长16.5米，直径0.74米，起飞重量9.4吨。第一级由主发动机和两个助推器组成，推力分别为37吨和26吨；第二级推力为11.8吨；第三、四级推力分别为6.5吨和1吨。
5、中国：1970年4月24日，我国自行设计、制造的第一颗人造地球卫星“东方红”1号由“长征一号”运载火箭一次发射成功。该卫星直径约1米，重173公斤，运行轨道距地球最近点439公里，最远点2384公里，轨道平面和地球赤道平面的夹角68.5度，绕地球一周（运行周期）114分钟。卫星用20009兆周的频率，播送《东方红》乐曲。发射“东方红”1号卫星的远载火箭为“长征”1号*运载火箭，火箭全长29，45米，直径2.25米，起飞重量81.6吨，发射推力112吨。“东方红”1号的发射，实现了*提出的“我们也要搞人造卫星”的号召。它是中国的科学之星，是中国工人阶级、*、知识分子共同为祖国做出的杰出贡献。
6、英国：英国于1971年10月28日成功地发*第一颗人造卫星“普罗斯帕罗”号,该星重约66公斤，轨道倾角82.1 ”，近地点537公里，远地点1482公里，运行周期105.6分钟.发射地点位于澳大利亚的武默拉(Woomera)火箭发射场,运载火箭为英国的黑箭运载火箭.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。。
7.其他: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*人造卫星。

中国目前的主流卫星
1、东方红四号大平台/鑫诺二号卫星
鑫诺二号卫星的主要服务对象是我国*、港澳台地区的通信广播用户。该卫星使用我国正在研制的新一代大型静止轨道卫星公用平台，即东方红四号卫星平台，装载22路Ku频段大功率转发器，卫星寿命末期输出功率10500W，发射重量5100kg（东方红三号卫星为中等容量通信卫星，可装载有效载荷200公斤，整星功率1800瓦，可装载24路中校功率转发器），设计寿命15年，使用长征三号乙（CZ-3B）运载火箭由西昌卫星发射中心发射，整星指标和能力达到国际先进水平。
该平台由电源、测控、数据管理、姿态和轨道控制、推进、结构与机构、热控等分系统组成，全三轴稳定控制方式。该平台输出总功率为8000-10000瓦，并具有扩展至10000瓦以上的能力，能为有效载荷提供功率约6000-8000瓦。该平台可承载有效载荷重量600-800公斤，整星最大发射重量可达5200公斤，可采用长征三号乙、阿里安和质子号等运载火箭发射。该平台设计寿命15年。
2、北斗导航试验卫星（Beidou）
“北斗导航试验卫星”由CAST研制，并将自行建立第一代卫星导航定位系统——“北斗导航系统”。
“北斗导航系统”是全天候、全天时提供卫星导航信息的区域导航系统。这个系统建成后，主要为公路交通、铁路运输、海上作业等领域提供导航服务，对我国国民经济建设将起到积极推动作用。“北斗导航试验卫星"”的首次发射成功，为“北斗导航系统”的建设奠定了基础。
发射“北斗导航试验卫星”采用的是“长征三号甲” 运载火箭。这次发射是我国长征系列运载火箭第63次飞行。
3、中星22号
“中星22号”为实用型地球同步通信卫星，是“东方红三号”的后续星。卫星质量为2．3吨，设计使用寿命8年 ，主要用于地面通信业务，由中国通信广播卫星公司经营。
据了解，卫星进入转移轨道后，将在西安卫星测控中心和航天远洋测量船等测控网的跟踪控制下，定点于东经98度赤道上空。
4、风云二号（FY-2）
风云二号卫星是一个直径2.1m，高1.6m的圆柱体，包括天线在内卫星总高度为3.1m，重约600kg，卫星姿态为自旋稳定，自旋转速为100±1转/分钟，卫星设计寿命为3年。
卫星装有多通道扫描辐射计和云图转发等有效载荷，可获取有关可见光云图、昼夜红外和水汽云图；播发展宽数字图像、低分辨率云图和S波段天气图：获取气象、海洋、水文数据收集平台的观测数据；收集空间环境监测数据。卫星工作于东经105°E赤道上空，位置保持精度为东西±0.5°、南北±1°。
风云二号卫星由CAST和上海航天局共同研制生产的，CAST承担卫星控制、推进、转发、天线、测控及部分结构等分系统1997年6月10日20时，风云二号卫星用长征三号运载火箭发射升空，在卫星地面测控站、远望二号测量船的测控管理下，卫星完成了星箭分离、卫星起旋、远地点调姿、远地点发动机点火、二次解锁分离、准静止轨道漂移等工作，卫星于6月17日定点成功。
风云二号卫星继承东方红二号甲卫星自旋稳定模式基础上，采用了多通道扫描辐射计、三通道微波传输、章动控制等一些新技术。卫星主要性能指标达到了国际90年代初期同类静止气象卫星的水平。
风云二号气象卫星是空间技术、遥感技术、通信技术和计算机技术等高技术相结合的产物，它定向覆盖、连续遥感地球表面与大气分布，具有实时性强、时间分辨率高、客观性和生动性等优点。
5、风云一号 (FY-1)
风云一号 (FY-1)是中国的极轨气象卫星系列，共发*3颗，即FY-1A，1B，1C。
FY-1A，1B分别于1988年9月和1990年9月发射，是试验型气象卫星。这两颗卫星上装载的遥感器 成像性能良好，获取的试验数据和运行经验为后续卫星的研制和管理提供了有意义的数据。
FY-1C于1999年5月10日发射，运行于901千米的太阳同步极轨道，卫星设计寿命3年。卫星的主要遥感器是甚高分辨率可见光-红外扫描仪，通道数由FY-1A/B的5个增加到10个，分辨率为1100米。
卫星获取的遥感数据主要用于天气预报和植被、冰雪覆盖、洪水、森林火灾等环境监测．
6、东方红一号卫星（DFH-1)
1970年4月24日21时35分，东方红一号卫星（DFH-1)在甘肃酒泉东风靶场一举成功，由此开创了中国航天史的新纪元，使中国成为继苏、美、法、日之后世界上第五个独立研制并发射人造地球卫星的国家。
卫星采用自旋稳定方式。电子乐音发生器是全星的核心部分，它通过20MHz短波发射系统反复向地面播送“东方红”乐曲的前八小节。
7、东方红二号（DFH-2）
东方红二号（DFH-2）于1984年4月8日首次发射成功。共研制和发射3颗东方红二号卫星，从1970年开始研制到每三颗星发射，经历了近16年。“东方红二号”的发射成功，开始了用我国自己的通信卫星进行卫星通信的历史。
8、东方红二号甲（DFH-2A）
东方红二号甲是东方红二号卫星的改型星，其预研工作开始开1980年。
第一颗东方红二号甲卫星于1988年3月7日发射成功，不久相继成功发*第二颗和第三颗星，它们分别定点于东径87.5°、110.5°、98°；第四颗星由于运载火箭第*故障而未能进入预定轨道。
几年来，3颗卫星工作情况良好，达到了设计使用指标，在我国电视传输、卫星通信及对外广播中发挥了巨大作用。
9、东方红三号卫星（DFH-3）
东方红三号卫星是中国新一代通信卫星，主要用于电视传输、电话、电报、传真、广播和数据传输等业务。
星上有24路C频段转发器，其中6路为中功率转发器；其它18路为低功率转发器。服务区域包括：中国*、海南、台湾及近海岛屿。中功率通道的EIRP≥37dbW，低功率通道的EIRP≥33.5dbW。在地影期间，全部转发器工作。卫星寿命末期输出功率≥1700W：卫星允许的有效载荷质量达170kg。
卫星工作于地球静止轨道，位置保持精度，东西和南北均为±0.1°；天线指向误差为：俯仰和滚动均为±0.15°，偏航为±O.5°。卫星工作寿命8年，寿命末期单星可靠度为0.66。
卫星可与多种运载火箭相接口（ZC-3A、ARIANE－4等），卫星平台采用地球静止轨道卫星的公用平台（基本型），可作为中型的多种应用目的。
东方红三号卫星具有国际同类卫星（中型容量）的先进水平。
10、实践一号卫星（SJ-1）
实践一号卫星是科学探测和技术试验卫星。于1977年3月3日发射入轨,1979年5月11日卫星轨道寿命结束,星上长期工作的遥测系统一直清晰地向地面发回遥测信息。
实践一号是一颗自旋稳定的卫星，只经历不到10个月的时间就成功发射升空。
11、资源一号卫星(ZY-1)
资源一号卫星(ZY-1)是地球资源卫星，是我国第一代传输型地球资源卫星。1988年中国和巴西两国*联合签定议定书，决定在资源一号卫星的基础上，由中巴双方共同投资，联合研制中巴地球资源卫星(简称CBERS)。
资源一号主要用来监测国土资源变化；估计森林蓄积量，农作物长势，快速查清洪涝、地震的估计损失，提出对策；对沿海经济开发，滩涂利用，水产养殖，环境污染等提供动态情报；同时勘探地下资源，使之合理开发、使用等。资源一号卫星重1450公斤，寿命两年。运行轨道为太阳同步轨道，轨道高778公里、倾角98.5度，轨道周期100.26分钟，回归周期26天，降交点地方时11:20。卫星为长方体，单翼太阳帆板。卫星采用三轴稳定的姿控方式和S波段及超短波测控*。
资源一号卫星已于1999年10月14日用长征四号乙运载火箭发射成功。
12、中巴地球资源卫星（CBERS）
中巴地球资源卫星在中国资源一号原方案基础上，由中、巴两国共同投资，联合研制中巴地球资源卫星（代号CBERS）。并规定CBERS投入运行后，由两国共同使用。
资源一号卫星是我国第一代传输型地球资源卫星，星上三种遥感相机可昼夜观察地球，利用高码速率数传系统将获取的数据传输回地球地面接收站，经加工、处理成各种所需的图片，供各类用户使用。
由于其多光谱观察、对地观察范围大、数据信息收集快，特别有利于动态和快速观察地球地面信息。
由于卫星设置多光谱观察、对地观察范围大、数据信息收集快，并宏观、直观，因此，特别有利于动态和快速观察地球地面信息。
该卫星在我国国民经济的主要用途是；其图像产品可用来监测国土资源的变化，每年更新全国利用图；测量耕地面积，估计森林蓄积量，农作物长势、产量和草场载蓄量及每年变化；监测自然和人为灾害；快速查清洪涝、地震、林火和风沙等破坏情况，估计损失，提出对策；对沿海经济开发、滩涂利用、水产养殖、环境污染提供动态情报；同时勘探地下资源、圈定黄金、石油、煤炭和建材等资源区，监督资源的合理开发。

GPS是英文Global Positioning System的缩写，意即全球定位系统。是一个全球性、全天候、全天时、高精度的导航定位和时间传递系统。24 颗卫星位于6个倾角为55度的轨道平面内，高度20182千米，周期近12小时。卫星用两个 L波段频率发射单向测距信号，区别不同卫星采用码分多址。它是一个军民两用系统，提供两个等级的服务。为了提高导航精度、可用性和完整性，各国发展了各种差分系统，完全可以满足一般的民用需求。同时SA加扰已经在逐步被取消，民用精度大大提高。 GPS的工作原理并不复杂，简单地说来，就是利用接收到卫星发射的相关信号，再配合我们熟知的几何与物理上一些基本原理来进定位。

众所周知，GPS系统是美国的国防导航卫星系统，也为民用导航。俄罗斯的GLONASS与GPS相似，都是由空间部分、地面监控部分和用户接收机部分组成，都是使用24颗高度约2万千米左右的卫星组成卫星星座。GPS分布在6个轨道平面上，每个轨道平面4颗，GLONASS分布在3个轨道平面上，每个轨道平面有8颗卫星。卫星的分布使得在全球的任何地方、任何时间都可观测到4颗以上的卫星，由此获得高精度的三维定位数据。这就提供了在时间上连续的全球导航能力。GPS定位精度可达15米，测速精度0.1米/秒；GLONASS导航定位精度较低，约为30—100米，测速精度0.15米/秒。这两个系统都是为全球范围内的飞机、舰船、坦克、地面车辆、步兵、导弹以及航天飞机等提供全天候、连续、实时、高精度的三维位置、三维速度和精确时间，因此，具有极高的军用价值和民用前景。

GPS系统包括三大部分：空间部分—GPS卫星星座；地面控制部分—地面监控系统；用户设备部分—GPS信号接收机。

1、GPS卫星星座

由21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成GPS卫星星座，记作（21+3）GPS星座。24颗卫星均匀分布在6个轨道平面内，轨道倾角为55度，各个轨道平面之间相距60度，即轨道的升交点赤经各相差60度。每个轨道平面内各颗卫星之间的升交角距相差90度，一轨道平面上的卫星比西边相邻轨道平面上的相应卫星超前30度。

在两万公里高空的GPS卫星，当地球对恒星来说自转一周时，它们绕地球运行二周，即绕地球一周的时间为12恒星时。这样，对于地面观测者来说，每天将提前4分钟见到同一颗GPS卫星。位于地平线以上的卫星颗数随着时间和地点的不同而不同，最少可见到4颗，最多可见到11颗。在用GPS信号导航定位时，为了结算测站的三维坐标，必须观测4颗GPS卫星，称为定位星座。这4颗卫星在观测过程中的几何位置分布对定位精度有一定的影响。对于某地某时，甚至不能测得精确的点位坐标，这种时间段叫做“间隙段”。但这种时间间隙段是很短暂的，并不影响全球绝大多数地方的全天候、高精度、连续实时的导航定位测量。GPS工作卫星的编号和试验卫星基本相同。

2、地面监控系统

对于导航定位来说，GPS卫星是一动态已知点。星的位置是依据卫星发射的星历—描述卫星运动及其轨道的的参数算得的。每颗GPS卫星所播发的星历，是由地面监控系统提供的。卫星上的各种设备是否正常工作，以及卫星是否一直沿着预定轨道运行，都要由地面设备进行监测和控制。地面监控系统另一重要作用是保持各颗卫星处于同一时间标准—GPS时间系统。这就需要地面站监测各颗卫星的时间，求出钟差。然后由地面注入站发给卫星，卫星再由导航电文发给用户设备。GPS工作卫星的地面监控系统包括一个主控站、三个注入站和五个监测站。

3、GPS信号接收机

GPS信号接收机的任务是：能够捕获到按一定卫星高度截止角所选择的待测卫星的信号，并跟踪这些卫星的运行，对所接收到的GPS信号进行变换、放大和处理，以便测量出GPS信号从卫星到接收机天线的传播时间，解译出GPS卫星所发送的导航电文，实时地计算出测站的三维位置，位置，甚至三维速度和时间。

GPS卫星发送的导航定位信号，是一种可供无数用户共享的信息资源。对于陆地、海洋和空间的广大用户，只要用户拥有能够接收、跟踪、变换和测量GPS信号的接收设备，即GPS信号接收机。可以在任何时候用GPS信号进行导航定位测量。根据使用目的的不同，用户要求的GPS信号接收机也各有差异。目前世界上已有几十家工厂生产GPS接收机，产品也有几百种。这些产品可以按照原理、用途、功能等来分类。

静态定位中，GPS接收机在捕获和跟踪GPS卫星的过程中固定不变，接收机高精度地测量GPS信号的传播时间，利用GPS卫星在轨的已知位置，解算出接收机天线所在位置的三维坐标。而动态定位则是用GPS接收机测定一个运动物体的运行轨迹。GPS信号接收机所位于的运动物体叫做载体（如航行中的船舰，空中的飞机，行走的车辆等）。载体上的GPS接收机天线在跟踪GPS卫星的过程中相对地球而运动，接收机用GPS信号实时地测得运动载体的状态参数（瞬间三维位置和三维速度）。

接收机硬件和机内软件以及GPS数据的后处理软件包，构成完整的GPS用户设备。GPS接收机的结构分为天线单元和接收单元两大部分。对于测地型接收机来说，两个单元一般分成两个独立的部件，观测时将天线单元安置在测站上，接收单元置于测站附近的适当地方，用电缆线将两者连接成一个整机。也有的将天线单元和接收单元制作成一个整体，观测时将其安置在测站点上。

GPS接收机一般用蓄电池做电源。同时采用机内机外两种直流电源。设置机内电池的目的在于更换外电池时不中断连续观测。在用机外电池的过程中，机内电池自动充电。关机后，机内电池为RAM存储器供电，以防止丢失数据。

近几年，国内引进了许多种类型的GPS测地型接收机。各种类型的GPS测地型接收机用于精密相对定位时，其双频接收机精度可达5MM+1PPM.D，单频接收机在一定距离内精度可达10MM+2PPM.D。用于差分定位其精度可达亚米级至厘米级。

目前，各种类型的GPS接收机体积越来越小，重量越来越轻，便于野外观测。GPS和GLONASS兼容的全球导航定位系统接收机已经问世。

另外，“卫星”还可作代词，代指那种总是“绕”在别人（比如领导、有钱人） 周围，阿谀奉承、拍马屁的人