人造卫星是什么?关于人造卫星的详细介绍

创闻科学2020-11-16 15:55:12

在航天飞行的背景下,卫星是一种被人类有意送入特定轨道的物体,这些物体被称为人造卫星,以区别于月球等自然卫星。

1957年10月4日,苏联发射了世界上第一颗人造卫星,Sputnik 1号。至今,来自40多个国家的大约8900颗卫星发射升空。根据2018年的估计,约有5000颗仍在轨道上。其中约1900个正在使用中,其余的已经超过了它们的使用寿命,成为太空碎片。大约63%的卫星运行在低地球轨道,6%在中地球轨道(20000公里),29%在地球同步轨道(36,000公里),其余2%在椭圆轨道。一些大型卫星已分段发射,并在轨道上组装。十几个太空探测器已经围绕在其它天体的轨道上运行,成为月球、水星、金星、火星、木星、土星、一些小行星、 彗星和太阳的人造卫星。

人造卫星有许多用途。在其它一些应用中,它们可以用来制作星图和行星地表图,还可以拍摄它们被发射到的行星的照片。常见类型包括军用和民用地球观测卫星、通信卫星、导航卫星、气象卫星和空间望远镜。空间站和轨道上的载人飞船也是卫星。卫星轨道因卫星用途而异,按多种方式分类。常见的分类法就是低地球轨道、极地轨道和地球静止轨道。

运载火箭是将卫星送入轨道的火箭。通常,它从陆地上的发射台升空。有些则是从潜艇或移动海上平台或飞机上发射。

卫星通常采用半独立式计算机控制系统。卫星子系统参与许多任务,例如发电、热控制、遥测、姿态控制和轨道控制。

历史早期概念

康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基(Konstantin Tsiolkovsky)

1949年的一期《大众科学》描绘了“人造月亮”的概念

全球定位系统(GPS)卫星在地球轨道上的轨道动画

牛顿的“炮弹”是第一个发表的关于人造卫星可能性的数学研究,这是艾萨克·牛顿(Isaac Newton)《世界体系论》中的一个思考实验。

第一个关于卫星被发射到轨道上的虚构描述是爱德华·埃弗雷特·希尔(Edward Everett Hale)的短篇小说《The Brick Moon》。这个想法在儒勒·凡尔纳(Jules Verne)的《The Begum's Fortune》(1879)中再次出现。

1903年,康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基(Konstantin Tsiolkovsky)(1857-1935)发表了《利用喷气推进装置探索太空》一文,这是第一篇关于利用火箭发射宇宙飞船的学术论文。他计算了最小轨道所需的轨道速度,而由液体推进剂驱动的多级火箭可以实现这一点。

1928年,赫尔曼·波托尼克(HermanPotočnik)(1892-1929)出版了他唯一一本书《太空旅行的问题——火箭发动机》。他描述了轨道航天器用于地面观测的情况,并描述了空间的特殊条件如何对科学实验产生作用。

在1945年的《无线世界》一篇文章中,英国科幻作家亚瑟·C·克拉克(Arthur C. Clarke)详细描述了通信卫星用于大众通信的可能性。他认为三颗地球静止卫星将覆盖整个地球。

1948年12月29日,当美国国防部长詹姆斯·福莱斯特(James Forrestal)公开声明他的机构正在协调各种服务之间的项目时,美国军方已经开始研究被称为“地球卫星运载工具”的想法。

人造卫星

Sputnik 1号:第一颗绕地球运行的人造卫星。

第一颗人造卫星是斯普特尼克1号(Sputnik 1),由苏联于1957年10月4日发射,启动了苏联人造卫星计划,由谢尔盖·帕夫洛维奇·科罗廖夫担任首席设计师。这反过来引发了前苏联和美国之间的太空竞赛。

Sputnik 1号通过测量其轨道变化确定了高层大气的密度,并提供了电离层无线电信号分布的数据。此外,Sputnik 1号成功的消息使Sputnik危机在美国迅速崛起,并点燃了冷战期间所谓的太空竞赛。

Sputnik 2号于1957年11月3日发射升空,将第一名活着的乘客——一只名叫莱卡(Laika)的狗——送入轨道。

1946年5月,兰德项目(Project RAND)发布了一个环绕世界的实验宇宙飞船的初步设计,其中指出,“一个配备适当仪器的卫星运载工具有望成为二十世纪最有力的科学工具之一。”自1945年以来,美国一直考虑在美国海军航空局的领导下发射轨道卫星。美国空军的兰德项目最终发布了这份报告,但认为这颗卫星是科学、政治和宣传的工具,而不是潜在的军事武器。1954年,国防部长说,“我不知道美国有卫星项目。”1954年2月,兰德项目发布了R.R. Carhart撰写的《卫星飞行器的科学用途》。这扩大了卫星运载工具的潜在科学用途,随后在1955年6月由卡尔曼和凯洛格进行了“人造卫星的科学用途”探索。

在为国际地球物理年(1957-1958年)计划的活动中,白宫于1955年7月29日宣布,美国打算在1958年春天发射卫星。这就是众所周知的先锋项目。7月31日,苏联宣布他们打算在1957年秋季发射一颗卫星。

在美国火箭学会(American Rocket Society)、国家科学基金会(the National Science Foundation)和国际地球物理年(the International Geophysical Year)的压力下,军事利益回升,在1955年初陆军和海军开始着手轨道飞行器项目,这是两个相互竞争的项目:陆军使用木星C火箭,而民用/海军计划使用先锋火箭发射卫星。Explorer 1号于1958年1月31日成为美国的第一颗人造卫星。

1961年6月,在Sputnik 1号发射三年半之后,美国空间监视网对115颗地球轨道卫星进行了编录。

早期的卫星是按照独特的设计建造的。随着技术的进步,多颗卫星开始建立在被称为卫星总线的单一模型平台上。第一个标准化的卫星总线设计是1972年发射的HS-333地球同步通信卫星(GEO)。

目前最大的人造卫星是国际空间站。

以塔尔图大学( University of Tartu)的学生为主开发的1U立方体卫星 ESTCube-1号在低地球轨道上进行系绳实验。

空间监视网络

美国战略司令部下属的美国空间监视网(SSN)自1957年苏联发射人造卫星一号开启太空时代以来,一直在跟踪地球轨道上的物体。自那时以来,SSN已经跟踪了超过26000个目标。SSN目前正在跟踪的人造轨道载体多达8000多个。其余的已经重返地球大气层并解体,或者幸存下来并撞击地球。SSN可以跟踪直径10厘米或更大的物体,如环绕地球运行的几吨重的卫星或者甚至只有10磅重的废火箭体。大约7%是在轨运行卫星(即大约560颗卫星),其余是空间碎片。美国战略司令部主要对活动卫星感兴趣,但也跟踪空间碎片,以避免这些碎片被误认为是来袭导弹。

非军事卫星服务

非军事卫星服务有三个基本类别:

固定卫星服务

固定卫星服务处理地球表面特定点之间跨越所有国家和大陆的数千亿个语音、数据和视频传输任务。

移动卫星系统

移动卫星系统除了用作导航系统之外,还有助于将偏远地区、车辆、船只、人员和飞机与世界其他地方和其他移动或固定通信单元连接起来。

科学卫星(商业和非商业)

科学研究卫星提供气象信息、土地勘测数据(如遥感)、业余无线电和其他不同的科学研究应用,如地球科学、海洋科学和大气研究。

类型

  • 天文卫星是用于观测遥远行星、星系和其他外层空间物体的卫星。
  • 生物卫星是设计用来运载生物的卫星,通常用于科学实验。
  • 通信卫星是为通信目的而部署在太空的卫星。现代通信卫星通常使用地球同步轨道、莫尼亚(Molniya)轨道或低地球轨道。
  • 地球观测卫星是用于非军事用途的卫星,如环境监测、气象、地图制作等。
  • 导航卫星是利用发射的无线电时间信号使地面上的移动接收器能够确定其准确位置的卫星。卫星和地面接收器之间相对清晰的传输视线,加上不断改进的电子设备,使得卫星导航系统能够实时测量精确度约为几米的精确位置。
  • 杀手卫星(Killer Satellites)是设计用来摧毁敌方弹头、卫星和其他太空资产的卫星。
  • 载人宇宙飞船(太空船)是大型卫星,能够将人类送入(或送出)轨道,并将他们送回地球。航天器包括具有可重复使用的推进或着陆设施系统的航天飞机。它们可以用作往返轨道站的运输工具。
  • 小型化卫星是质量非常低、体积非常小的卫星。新的分类方法用于对这些卫星进行分类:微小卫星(500-1000公斤)、微型卫星(100公斤以下)、纳米卫星(10公斤以下)。
  • 侦察卫星是用于军事或情报应用的地球观测卫星或通信卫星。人们对这些卫星的全部能力知之甚少,因为政府通常会将与侦察卫星有关的信息保密。
  • 回收卫星是从轨道向地球回收侦察、生物、空间生产和其他有效载荷的卫星。

国际空间站

  • 天基太阳能卫星是从太阳光中收集能量并传输给地球或其它卫星使用的卫星。
  • 空间站是为人类在外层空间生活而设计的人造轨道结构。空间站与其他载人飞船的区别在于它缺乏主要的推进或着陆设施。空间站是为人类长时间生活在轨道上而设计的,为期数周、数月甚至数年。
  • 系绳卫星是通过称为系绳的细电缆与另一颗卫星相连的卫星。
  • 气象卫星主要用于监测地球的天气和气候。

轨道类型

按比例排列的各种地球轨道:青色代表低地球轨道,黄色代表中地球轨道,黑色虚线代表地球同步轨道,绿色虚线代表全球定位系统(GPS)卫星轨道,红色虚线代表国际空间站轨道(ISS)。

第一颗卫星“Sputnik 1号”被送入环绕地球的轨道,称为地心轨道。到目前为止,这是最常见的轨道类型,大约有1886颗人造卫星环绕该轨道运行。地心轨道可以根据它们的高度、倾角和偏心率进一步分类。

地心轨道常用的高度分类是低地球轨道、中地球轨道和高地球轨道(HEO)。低地球轨道是任何2000公里以下的轨道。中地球轨道是任何2000至35786公里之间的轨道。高地球轨道是任何高于35786公里的轨道。

轨道中心分类
  • 银河系中心轨道:围绕星系中心的轨道。太阳沿着银河系中心的这种轨道运行。
  • 地心轨道:围绕地球的轨道,如月球或人造卫星。目前大约有1886颗人造卫星环绕地球运行。
  • 日心轨道:围绕太阳的轨道。在我们的太阳系中,所有的行星、彗星和小行星都在这样的轨道上,许多人造卫星和太空碎片也是如此。相比之下,卫星不在日心说轨道上,而是围绕着它们的母星运行。
  • 围绕火星的轨道:围绕火星的轨道,如卫星或人造卫星。

卫星的组织结构一般是通过链路与地面上的地面站相连。

高度分类
  • 低地球轨道(LEO):高度范围从180公里到2000公里(1200英里)的地心轨道
  • 中地球轨道(MEO):高度范围为2000公里(1200英里)到35786公里(22236英里)的地心轨道。也被称为中间圆形轨道。
  • 地球同步轨道(GEO):高度为35786公里(2236英里)的地心圆形轨道。轨道周期等于一个恒星日,与地球自转周期一致。速度约为每秒3000米(9800英尺/秒)。
  • 高地球轨道(HEO):地球同步轨道海拔35786公里(22236英里)以上的地心轨道。

地球上几颗重要卫星的轨道高度。

轨道倾斜分类
  • 倾斜轨道:相对于赤道平面的倾斜度不为零的轨道。
    • 极地轨道:在每一次旋转中经过地球两极上方或接近两极的轨道。因此,它具有90度的倾斜度(或非常接近90度)。
    • 极地太阳同步轨道:几乎是极地的轨道,每次经过都在同一时间经过赤道。对成像卫星很有用,因为每次通过时阴影几乎都是一样的。
偏心率分类
  • 圆形轨道:偏心率为0且轨迹为圆形的轨道。
    • 霍曼(Hohmann)转移轨道:利用两个发动机脉冲将航天器从一个近似圆形的轨道(通常是行星的轨道)移动到另一个轨道的轨道。转移轨道的近日点与太阳的距离等于一颗行星轨道的半径,远日点是另一颗行星的轨道半径。两枚火箭的制动改变了航天器从一个圆形轨道到转移轨道的路径,后来又到了另一个圆形轨道。这一策略是以沃尔特·霍曼的名字命名的。
  • 椭圆轨道:偏心率大于0且小于1的轨道,其轨道路径类似于椭圆。
    • 地球同步转移轨道:一种椭圆轨道,近地点在低地球轨道的高度,远地点在地球同步轨道的高度。
    • 地球静止转移轨道:一种椭圆轨道,近地点在低地球轨道的高度,远地点在地球静止轨道的高度。
    • 莫尼亚(Molniya)轨道:高度椭圆形轨道,倾角为63.4°,轨道周期为半个恒星日(约12小时)。这种卫星大部分时间都在地球的两个指定区域(特别是俄罗斯和美国)运行。
    • 苔原(Tundra)轨道:高度椭圆的轨道,倾角为63.4°,轨道周期为一个恒星日(约24小时)。这种卫星大部分时间都在地球上的一个指定区域。
轨道同步分类
  • 同步轨道:卫星的轨道周期等于正在轨道运行的物体的平均旋转周期(地球的周期是:23小时56分4.091秒),并且与该物体的旋转方向相同。对于地面观测者来说,这样的卫星会在天空中产生一个日行迹(图8)。
  • 半同步轨道:高度约为20200公里(12600英里)的轨道,其轨道周期等于中心行星平均旋转周期的一半(地球的旋转周期约为12小时)
  • 地球同步轨道:高度约为35786公里(22236英里)的轨道。这样的卫星会在天空产生一个日行迹(图8)。
    • 地球静止轨道:倾角为零的地球同步轨道。对地面的观察者来说,这颗卫星看起来像是天空中的一个固定点。
      • 克拉克(Clarke)轨道:地球静止轨道的另一个名字。以科学家和作家亚瑟·C·克拉克的名字命名。
    • 超同步轨道:地球静止轨道/地球同步轨道上方的废弃/储存轨道。卫星将向西漂移。也是弃星轨道的同义词。
    • 次同步轨道:接近地球同步轨道但低于地球同步轨道的漂移轨道。卫星将向东漂移。
    • 墓地轨道:地球同步轨道上方几百公里处的轨道,卫星在运行结束时会进入该轨道。
      • 弃星轨道:墓地轨道的同义词。
      • 垃圾轨道:弃星轨道的同义词。
  • 近似同步轨道:围绕火星的同步轨道,轨道周期等于火星的恒星日,24.6229小时。
  • 静止轨道(ASO):赤道平面上的一个圆形的静止轨道,在表面上方约17000公里(10557英里)。对地面的观察者来说,这颗卫星看起来像是天空中的一个固定点。
  • 太阳同步轨道:围绕太阳的太阳中心轨道,其中卫星的轨道周期与太阳的旋转周期相匹配。这些轨道围绕太阳的半径为24360Gm(0.1628AU)(其中Gm和AU为天文单位),略小于水星轨道半径的一半。
特殊分类
  • 太阳同步轨道:一种结合高度和倾斜度的轨道,卫星在同一太阳时间经过行星表面的任何给定点。这种轨道可以将卫星置于持续的阳光下,对成像、间谍和气象卫星非常有用。
  • 月球轨道:地球月球的轨道特征。平均海拔384403公里(238857英里),椭圆形-倾斜轨道。
伪轨道分类
  • 马蹄形轨道:在地面观测者看来是围绕某一行星运行的轨道,但实际上是与该行星同轨运行。
  • 亚轨道航天飞行:航天器接近卫星轨道运行高度但缺乏维持速度的机动性能。
  • 月球转移轨道(LTO)
  • 前进轨道:倾角小于90°的轨道。更确切地说,是一个与主行星旋转方向相同的轨道。
  • 逆行轨道:倾角超过90°的轨道。更确切地说,是一个与行星旋转方向相反的轨道。除了那些在太阳同步轨道上的卫星,很少有卫星被发射到逆行轨道上,因为发射它们所需要的燃料量要比逆行轨道多得多。这是因为当火箭在地面上发射时,它已经有一个向东的速度分量,等于行星在其发射纬度的旋转速度。
  • 晕轮轨道(Halo orbit)和利萨如轨道(Lissajous orbit):围绕拉格朗日点的轨道。

卫星子系统

卫星的多功能特性取决于其技术组件和运行特性。观察典型卫星的“解剖结构”,人们会发现两个模块。请注意,一些新的架构概念,如分级航天器,在某种程度上打乱了这一分类。

航天器总线或服务模块

总线模块由以下子系统组成:

结构子系统

结构子系统为机械基础结构提供足够的刚度,以承受发射过程中的应力和振动,在轨道上的空间站上保持结构的完整性和稳定性,并保护卫星免受极端温度变化和微陨星撞击的损害。

遥测子系统

遥测子系统(又名命令和数据处理,C&DH)监控机载设备操作,将设备操作数据传输到地球控制站,并接收地球控制站的命令以执行设备调整操作。

电源子系统

电源子系统包括将太阳能转换成电能的太阳能电池板、调节和分配功能,以及储存电能并在卫星进入地球阴影时为其供电的电池。核动力源(放射性同位素热电发生器)也已用于几个成功的卫星项目,包括雨云( Nimbus )计划(1964-1978年)。

热控子系统

热控制子系统有助于保护电子设备免受由于强烈阳光或卫星主体部分不同侧面(例如光学太阳能反射器)缺乏阳光照射而导致的极端温度的影响。

姿态和轨道控制子系统

姿态和轨道控制子系统由测量飞行器方位的传感器、嵌入式飞行软件的控制算法和执行器(反作用轮、推进器)组成。这些应用扭矩和力将飞行器重新定向到期望的姿态,保持卫星在正确的轨道位置,并保持天线指向正确的方向。

通信有效载荷

第二个主要模块是通信有效载荷,它由应答器组成。应答器的作用:

  • 从地球卫星发射站(天线)接收上行无线电信号。
  • 放大接收的无线电信号。
  • 对输入信号进行分类,并通过输入/输出信号多路复用器将输出信号引导至合适的下行链路天线,以便重传至地球卫星接收站(天线)。

寿命终止

当卫星到达其任务结束的寿命时(这通常发生在发射后3或4年内),卫星运营商可以选择使卫星脱离轨道,将卫星留在当前轨道或将卫星移至墓地轨道。历史上,由于卫星任务开始时的预算限制,卫星很少被设计为脱离轨道。这种做法的一个例子是Vanguard 1号。Vanguard 1号于1958年发射,是第四颗进入地心轨道的人造卫星,截至2015年3月仍在轨道上,同时是其发射火箭的上层部分。

大多数卫星不是脱离轨道,而是留在当前轨道上,或者移至墓地轨道。截至2002年,联邦通信委员会(FCC)要求所有地球静止卫星在发射前必须承诺在其运行寿命结束时移至墓地轨道。在失控脱轨的情况下,主要变量是太阳通量,次要变量是卫星本身的组成和形状因素,以及太阳和月亮(以及海平面以上或以下的大山脉)产生的重力扰动。空气动力和温度引起的标准损坏高度为78公里,范围在72至84公里之间。然而,太阳能电池板在90到95公里的高度比任何其他组件都要先被摧毁。

有发射能力的国家

该清单包括有独立能力生产运载火箭并将卫星送入轨道的国家。注:更多的国家有能力设计和制造卫星,但无法发射,而是依赖外国发射服务。这份清单没有考虑那些国家,只是列出了那些能够在本国发射卫星的国家,以及首次展示这种能力的日期。该名单不包括类似于欧洲航天局的多国组织,也不包括私人机构。

各国首次发射
命令 国家 首次发射日期 火箭 卫星
1 苏联 1957年10月4日 Sputnik-PS Sputnik 1
2 美国 1958年2月1日 Juno I Explorer 1
3 法国 1965年11月26日 Diamant-A Astérix
4 日本 1970年2月11日 Lambda-4S Ohsumi
5 中国 1970年4月24日 长征一号 东方红一号
6 英国 1971年10月28日 Black Arrow Prospero
7 印度 1980年7月18日 SLV Rohini D1
8 以色列 1988年9月19日 Shavit Ofeq 1
俄罗斯 1992年1月21日 Soyuz-U Kosmos 2175
乌克兰 1992年7月13日 Tsyklon-3 Strela
9 伊朗 2009年2月2日 Safir-1 Omid
10 北韩 2012年12月12日 Unha-3 Kwangmyŏngsŏng-3 Unit 2
11 南韩 2013年1月30日 Naro-1 STSAT-2C
12 新西兰 2018年11月12日 Electron CubeSat
首次发射尝试
  • 美国在1957年尝试用自己的发射器发射第一颗卫星,并于1958年成功完成发射。
  • 日本在1966-1969年四次尝试用自己的发射器发射卫星,并于1970年成功完成发射。
  • 中国在1969年尝试用自己的发射器发射第一颗卫星,并于1970年成功完成发射。
  • 印度在1975年使用外国发射装置发射了第一颗本国卫星后,于1979年尝试使用自己的发射装置发射第一颗卫星,随后于1980年获得成功。
  • 伊拉克曾于1989年声称在轨道上发射了一枚核弹头,但这一说法后来被推翻了。
  • 巴西在1985年使用外国发射器发射了第一颗本国卫星后,曾在1997年、1999年和2003年三次尝试使用自己的VLS 1号发射器发射卫星,但都没有成功。
  • 朝鲜声称在1998年和2009年发射了Kwangmyŏngsŏng-1和Kwangmyŏngsŏng-2卫星,但是美国、俄罗斯和其他官员以及武器专家后来报告说,如果这是目标的话,火箭没有将卫星送入轨道。美国、日本和韩国认为这实际上是一次弹道导弹试验,这也是朝鲜1998年卫星发射后的一项声明,后来遭到拒绝。kwangmyŏngsŏng-3第一次(2012年4月)发射失败,这是朝鲜公开承认的事实。然而,2012年12月成功发射了“第二版”Kwangmyŏngsŏng-3,将朝鲜第一颗经确认的卫星送入轨道。
  • 韩国(韩国航空航天研究所)在1992年用外国发射装置发射了第一颗本国卫星后,于2009年和2010年试图发射自己的发射装置KSLV (Naro)-1(在俄罗斯的协助下创建),但未成功,直到Naro-3在2013年取得成功。
  • 第一个欧洲多民族国家组织ELDO在1968-1970年和1971年试图在欧罗巴一号和欧罗巴二号火箭上进行轨道发射,但失败后停止了运行。
其他日志
  • 俄国和乌克兰是前苏联的一部分,因此继承了它们的发射能力,而无需在本国发展。通过苏联,他们也在这份成就清单上排名第一。
  • 法国、英国和乌克兰用自己的发射器从外国航天港发射了第一颗卫星。
  • 南非、西班牙、意大利、德国、加拿大、澳大利亚、阿根廷、埃及等一些国家和OTRAG等私营公司开发了自己的发射器,但尚未成功发射。
  • 只有12个国家(苏联、美国、法国、日本、中国、英国、印度、俄罗斯、乌克兰、以色列、伊朗和朝鲜)和一个区域组织(欧洲航天局)用本国开发的运载火箭独立发射了卫星。
  • 其他几个国家,包括巴西、阿根廷、巴基斯坦、罗马尼亚、台湾、印度尼西亚、澳大利亚、马来西亚、土耳其和瑞士,正处于各自小规模发射能力发展的不同阶段。
启动有能力的私人实体(本目录下内容需核对)
  • 私人公司轨道科学公司从1982年开始推出,继续非常成功地推出牛头怪、飞马座、金牛座和安塔瑞斯运载火箭计划。
  • 2008年9月28日,后来者和私营航空航天公司Space X成功将其猎鹰1号运载火箭送入轨道。这标志着私人建造的液体燃料助推器首次能够到达轨道。火箭携带一个棱镜形的1.5米(5英尺)长的有效载荷质量模拟器进入轨道。这颗名为Ratsat的人造卫星将在轨道上停留5到10年,然后在大气层中燃烧。

其他几家私营公司也有能力进行亚轨道发射。

各国的第一颗卫星

各国的第一颗卫星,包括本国发射或在其他国家帮助下发射的卫星
Country Year of first launch First satellite Operational payloads in orbit as of July 2018
苏联

(俄罗斯)

1957

(1992)

Sputnik 1

(Kosmos 2175)

1507
美国 1958 Explorer 1 1619
联合王国 1962 Ariel 1 43
加拿大 1962 Alouette 1 48
意大利 1964 San Marco 1 27
法国 1965 Astérix 68
澳大利亚 1967 WRESAT 21
德国 1969 Azur 54
日本 1970 Ohsumi 173
中国 1970 东方红一号 312
荷兰 1974 ANS 6
西班牙 1974 Intasat 24
印度 1975 Aryabhata 88
印度尼西亚 1976 Palapa A1 16
捷克斯洛伐克 1978 Magion 1 2
保加利亚 1981 Intercosmos Bulgaria 1300 1
沙特阿拉伯 1985 Arabsat-1A 13
巴西 1985 Brasilsat-A1 17
墨西哥 1985 Morelos 1 12
瑞典 1986 Viking 12
以色列 1988 Ofeq 1 17
卢森堡 1988 Astra 1A 4
阿根廷 1990 Lusat 19
香港 1990 AsiaSat 1 9
巴基斯坦 1990 Badr-1 6
南韩 1992 Kitsat A 24
葡萄牙 1993 PoSAT-1 2
泰国 1993 Thaicom 1 9
土耳其 1994 Turksat 1B 15
捷克共和国 1995 Magion 4 3
乌克兰 1995 Sich-1 6
马来西亚 1996 MEASAT 7
挪威 1997 Thor 2 9
菲律宾 1997 Mabuhay 1 2
埃及 1998 Nilesat 101 5
智利 1998 FASat-Bravo 3
新加坡 1998 ST-1 10
台湾 1999 ROCSAT-1 10
丹麦 1999 Ørsted 9
南非 1999 SUNSAT 6
阿拉伯联合酋长国 2000 Thuraya 1 9
摩洛哥 2001 Maroc-Tubsat 1
比利时 2001 PROBA-1 0
汤加 2002 Esiafi 1 (former Comstar D4) 0
阿尔及利亚 2002 Alsat 1 6
希腊 2003 Hellas Sat 2 4
塞浦路斯 2003 Hellas Sat 2 0
尼日利亚 2003 Nigeriasat 1 6
伊朗 2005 Sina-1 1
哈萨克斯坦 2006 KazSat 1 6
哥伦比亚 2007 Libertad 1 0
毛里求斯 2007 Rascom-QAF 1 0
越南 2008 Vinasat-1 3
委内瑞拉 2008 Venesat-1 3
瑞士 2009 SwissCube-1 0
马恩岛 2011 ViaSat-1 1
波兰 2012 PW-Sat 4
匈牙利 2012 MaSat-1 0
斯里兰卡 2012 SupremeSAT-I 1
罗马尼亚 2012 Goliat 0
白俄罗斯 2012 BKA (BelKA-2) 2
北韩 2012 Kwangmyŏngsŏng-3 Unit 2 2
阿塞拜疆 2013 Azerspace 1
奥地利 2013 TUGSAT-1/UniBRITE 0
百慕大 2013 Bermudasat 1 (former EchoStar VI) 0
厄瓜多尔 2013 NEE-01 Pegaso 2
爱沙尼亚 2013 ESTCube-1 1
泽西岛 2013 O3b-1, −2, −3, −4 0
卡塔尔 2013 Es'hailSat1 0
秘鲁 2013 PUCPSAT-1 2
玻利维亚 2013 TKSat-1 1
立陶宛 2014 LituanicaSAT-1 and LitSat-1 1
立陶宛 2014 Antelsat 1
伊拉克 2014 Tigrisat 0
土库曼斯坦 2015 TurkmenAlem52E/MonacoSAT 1
老挝国 2015 Laosat-1 1
芬兰 2017 Aalto-2 1
孟加拉国 2017 BRAC Onnesha 和 Bangabandhu-1 2
加纳 2017 GhanaSat-1 1
蒙古 2017 Mazaalai 1
拉脱维亚 2017 Venta-1 1
斯洛伐克 2017 skCUBE 1
阿斯伽迪亚 2017 Asgardia-1 1
安哥拉 2017 AngoSat 1 1
新西兰 2018 Humanity Star 1
哥斯达黎加 2018 Proyecto Irazú 1
肯尼亚 2018 1KUNS-PF 1
不丹 2018 CubeSat Bhutan-1 1
约旦 2018 JY1-SAT 1
尼泊尔 2019 Nepal SAT 1 1

具有自主轨道发射和卫星运行能力 由外国供应商发射,但具有自主运行卫星的能力 卫星系统仍处于发展阶段 轨道发射项目处于高级阶段或已部署本土弹道导弹

加拿大是第三个建造卫星并发射到太空的国家,但它是用美国火箭从美国太空港发射的。澳大利亚也是如此,它发射了第一颗卫星,但其中包括一枚捐赠的美国红石火箭和美国支援人员与英国支援的一个联合发射设施。第一颗意大利卫星San Marco 1号于1964年12月15日由美国侦察火箭从瓦洛普斯岛Wallops Island (Virginia, United States)发射,意大利发射小组接受了美国航天局的训练。几乎所有其他国家的第一颗国家卫星都是通过类似途径发射的。

第一颗人造卫星的尝试
  • 1957年,美国试图发射第一颗卫星,但没有成功;他们在1958年取得了成功。
  • 1969年,中国试图发射第一颗卫星,但没有成功;他们在1970年取得了成功。
  • 萨达姆·侯赛因(Saddam Hussein)统治下的伊拉克于1989年完成了一次未经证实的弹头发射,发射是由伊拉克研制的运载火箭完成的,后来该运载火箭计划将75公斤重的第一颗国家卫星Al-Ta’ir送上太空。
  • 智利在1995年试图用外国火箭发射其第一颗卫星FASat-Alfa,但没有成功;1998年他们成功了。
  • 朝鲜曾在1998年、2009年和2012年尝试发射卫星,首次成功发射是在2012年12月12日。
  • 利比亚自1996年以来发展了自己的国家Libsat卫星项目,目的是提供电信和遥感服务,但在卡扎菲倒台后被推迟。
  • 白俄罗斯在2006年试图用外国火箭发射其第一颗卫星BelKA,但没有成功。

注:智利和白俄罗斯都使用俄罗斯公司为其建造的卫星,它们使用俄罗斯-乌克兰制造的火箭,并从俄罗斯或哈萨克斯坦发射。

计划中的第一颗卫星
  • 阿富汗(Afghanistan)在2012年4月宣布,它计划将第一颗通信卫星发射到预先设定的轨道位置。Afghansat 1号预计将于2014年由欧洲通信卫星公司制造。
  • 亚美尼亚(Armenia)于2012年成立了ArmSat公司,并宣布打算拥有第一颗通信卫星ArmSat。投资估计为2.5亿美元,打算在俄罗斯、中国和加拿大中选择合适的承包商,并在4年内完成该卫星的建造。
  • 柬埔寨(Cambodia)皇家集团计划斥资2.5亿至3.5亿美元购买通信卫星并于2013年初发射。
  • 开曼群岛(Cayman Islands)的Global IP Cayman私人公司计划在2018年发射GiSAT-1地球静止通信卫星。
  • 刚果民主共和国(Democratic Republic of Congo)于2012年11月在中国(空间技术研究院和长城工业公司(CGWIC))订购了第一颗通信卫星CongoSat-1 号,该卫星将建造在DFH-4卫星平台上,并将于2015年底在中国发射。
  • 克罗地亚(Croatia)的目标是到2013-2014年建造一颗卫星。将由外国供应商发射到地球轨道。
  • 埃塞俄比亚空间科学学会(Ethiopian Space Science Society)在比利时冯卡门研究所(Belgian Von Karman Institute)的帮助下设计QB50系列立方体卫星ET-SAT,并于2015年完成。于2019年,在芬兰空间技术和科学小组的帮助下成功设计了小型(20-25公斤)地球观测和遥感卫星ethos at 1。
  • 爱尔兰(Ireland)都柏林理工学院(Dublin Institute of Technology)的团队打算利用欧洲大学的立方体卫星QB50项目发射第一颗爱尔兰(Irish )卫星。
  • 约旦(Jordan)第一颗卫星是私人业余卫星pocketqube SunewnewSat。
  • 摩尔多瓦共和国(Republic of Moldova)的第一颗遥感卫星项目计划于2013年由国家技术大学空间中心启动。
  • 缅甸(Myanmar)计划以2亿美元购买自己的通信卫星。
  • 尼泊尔(Nepal)表示,计划在2015年之前在印度或中国的帮助下发射自己的通信卫星。
  • 尼加拉瓜(Nicaragua)于2013年11月在中国订购了第一颗通信卫星 Nicasat-1(将由中国航天技术研究院和中国长城工业公司基于DFH-4卫星平台建造),计划于2016年在中国发射。
  • 巴拉圭(Paraguay)由隶属于新的巴拉圭空间局——AEP航天局计划发射第一颗Eart观测卫星。
  • 塞尔维亚(Serbia)的第一颗Tesla-1 号卫星是由非政府组织在2009年设计、开发和组装的,但仍未发射。
  • 自2010年以来,多伦多大学航空航天研究所空间飞行实验室(UTIAS – SFL)正在为斯洛文尼亚(Slovenia)空间科学和技术英才中心开发斯洛文尼亚的微型地球观测卫星,耗资200万美元,计划于2015-2016年发射。
  • 斯里兰卡(Sri Lanka)的目标是除了在中国卫星上租用国家最高卫星有效载荷之外,还要建造两颗卫星。斯里兰卡电信管理委员会与萨里卫星技术有限公司签署了一项协议,以获得相关的帮助和资源。轨道发射将由外国供应商完成。
  • 叙利亚(Syrian)空间研究中心自2008年以来首次开发类似立方体卫星的小型国家卫星CubeSat。
  • 突尼斯(Tunisia)正在开发其第一颗卫星——ERPsat 01。它由1千克质量的立方体卫星组成,将由Sfax工程学院开发。ERPSat卫星计划于2013年发射进入轨道。
  • 乌兹别克斯坦(Uzbekistan)国家空间研究机构(乌兹别克宇宙)于2001年宣布打算在2002年发射第一颗遥感卫星。2004年晚些时候,俄罗斯宣布将为其建造两颗卫星(遥感和电信),每颗价值6000万至7000万美元。

对卫星的攻击

近年来,卫星一直受到激进组织的入侵,用来广播宣传和从军事通信网络中窃取机密信息。

为了测试目的,低地球轨道的卫星已经被从地球发射的弹道导弹摧毁。俄罗斯、美国、中国和印度已经展示了远程击落卫星的能力。2007年,中国军方击落了一颗老化的气象卫星,随后美国海军在2008年2月击落了一颗已经报废的间谍卫星。2019年3月27日,印度在3分钟内击落了一颗高度为300公里的实时测试卫星。印度成为第四个有能力摧毁直播卫星的国家。

干扰

由于卫星传输的接收信号强度低,它们容易受到陆基发射机的干扰。这种干扰仅限于发射机范围内的特定地理区域。全球定位系统卫星是干扰的潜在目标, 但是卫星电话和电视信号同样也会受到干扰。

此外,很容易将载波无线电信号传输到地球同步卫星,从而干扰卫星转发器的使用。在商用太空卫星中,地球站在错误的时间或错误的频率上发射信号,并对转发器进行双重照明,使得频率不可用的现象是很常见的。卫星运营商现在拥有先进的监控系统,能够精确定位任何载波的来源,并有效对太空中的转发器进行管理。

利用卫星进行地球观测

在过去的五十年里,太空机构已经向宇宙发送了数以千计的宇宙飞船、太空舱或卫星。事实上,气象预报员根据这些卫星的观测结果对天气和自然灾害进行预测。

美国国家航空航天局(NASA)要求国家科学院出版一份题为《从太空对地球的观测》的报告;用来描述截止2008以来五十年的科学成就。它描述了通过卫星实时观测地球的能力是如何革命性地改变了人类对地球的研究。这一发展带来了地球科学结合的新时代。国家科学院的报告得出结论,从银河系继续进行地球观测对于解决未来的科学和社会挑战是很有必要的。

美国宇航局

美国航天局引进了地球观测系统(EOS),由几颗卫星、科学部件和数据系统组成,称为地球观测数据和信息系统(EOSDIS)。它传播许多科学数据产品以及为跨学科设计的教育服务。EOSDIS数据可以在线访问,也可以通过文件传输协议(FTP)和超文本传输协议安全(HTTPS)访问。科学家和研究人员在由多个互连节点或科学研究者领导的处理系统(SIPS)和特定学科的分布式主动存档中心(DACC)组成的分布式平台内执行EOSDIS科学操作。

欧空局

欧洲航天局计划发射一颗地球观测卫星。配备一个人工智能处理器,使航天器能够自主的对捕捉的图像和要传输到地球的数据做出决定。智能卫星将使用英特尔迈德( Intel Myriad )X视觉处理单元(VPU),将于2019年发射。欧空局地球观测项目主任约瑟夫·阿斯巴赫(Josef Aschbacher)在2018年11月的PhiWeek上宣布了这一消息。这是为期五天的会议,重点讨论地球观测的未来。会议在意大利弗拉斯卡蒂(Frascati, Italy)欧空局地球观测中心举行。欧空局还推出了PhiLab,致力于着眼于未来并利用人工智能和其他破坏性创新潜力的团队。与此同时,欧空局还宣布,它预计将于2021年开始太空骑士(Space Rider)航天飞机的资格飞行。这将在几次演示任务之后进行。太空骑士是原子能机构于2015年发射的过渡试验飞行器的另一个型号。它的有效载荷能力为800公斤,可用于长达持续两个月的轨道任务。

SpaceX

SpaceX计划于2018年11月28日(晚于期初制定的11月19日)从美国范登堡空军基地(Vandenberg Air Force Base)发射多卫星任务。一旦火箭向南进入地球观测轨道,发射在地球上将是可见的。然而,由于恶劣的天气条件,第二次预计发射再次推迟,并定于另一个日期,目前还不确定。这项任务被称为SSO-A Smallsat Express,是仅在2018年一年就发射了19枚火箭的SpaceX公司创始人埃隆·马斯克(Elon Musk)的又一个里程碑。这架猎鹰9( Falcon 9)号火箭的估计成本约为6200万美元。该火箭搭载有64颗各自独立运行的卫星。

亚马逊和洛克希德(Amazon and Lockheed)

亚马逊网络服务(AWS)和洛克希德·马丁达成战略合作伙伴关系,旨在将AWS地面站服务与洛克希德公司的边缘天线网络相集成。这两家公司的目标是合并这些高性能系统,为客户提供强大的卫星上行链路和下行链路服务。通过这些系统,用户可以将卫星数据与各种AWS服务相结合,包括计算、存储、分析和机器学习。

卫星服务

  • 卫星农作物监测
  • 卫星互联网接入
  • 卫星导航
  • 卫星电话
  • 卫星广播
  • 卫星电视