人造卫星是人们通过运载火箭发射进入地球轨道的物体。目前,已有超过一千颗活跃的卫星绕地球旋转,卫星的大小,运行高度以及功能设计取决于它的用途。
卫星大小不一,一些立方体卫星小到10厘米,一些通信卫星长约7米,太阳能电池板可延伸50米。最大的人造卫星是国际空间站(ISS),它的主体部分有一个五居室的房子那么大,如果再算上它的太阳能电池板,那将会有一个橄榄球场那么大。
地球表面卫星的高度也不尽相同,卫星的高度取决于它所要完成的任务,其中有三种常见的运行轨道:近地轨道卫星(LEO),其高度从200公里到2000公里不等,国际空间站以每小时28000公里的速度运行,一个轨道的时间约为90分钟。中地轨道卫星(MEO),大多数中地轨道卫星的高度为20000公里,一个轨道的时间约为12小时。地球静止轨道卫星(GEO),其高度距离地球36000公里,一个轨道的时间是24小时。这是为了与地球的自转相匹配,使卫星看起来停留在地球上空的同一点上,地球静止轨道卫星主要用于通信和气象领域。
接下来我们再说说卫星的类型: 导航卫星是全球定位系统的重要组成部分,其主要由24颗卫星组成,它们在地球表面20000公里的高度上运行。从四颗卫星接收信号的时间差被用来计算接收器在地球上的准确位置。 通信卫星主要用于电视、电话或互联网信号传输使用,例如,Optus D1卫星位于赤道上方,覆盖范围为澳大利亚和新西兰全境提供信号。气象卫星通常被用来观测云成像,测量温度和降雨量,地球静止轨道和低地球轨道的使用取决于气象卫星的类型。
地球观测卫星大部分是由低地球轨道卫星组成,主要用途是对地球进行拍摄和成像使用。天文卫星主要用于对宇宙空间的监控和成像使用。例如哈勃太空望远镜这样的天文卫星,其轨道高度为600公里,可以提供非常清晰的恒星和遥远星系的图像。国际空间站是一个可居住的太空实验室,其高度在400公里范围,国际空间站以28000公里/小时的速度运行,每92分钟绕地球一周,国际空间站内的科学家能够在微重力环境下进行许多有价值的太空实验。
至于卫星设计方面,其实每颗卫星都会有一些相同的基础部分:总线系统,这是卫星的框架和结构,其他所有功能部分都与之相连;电源系统,大多数卫星都有独立的太阳能电池板来供电;热力控制系统,由于卫星会长时间暴露在阳光下,进而会产生极高的温度,因此就需要一种反射辐射热量的设备。计算机系统,卫星需要计算机以控制其工作方式以及监视其高度,方向及温度等信息。
通信系统,所有卫星都必须能够向地球上的指挥中心或其他卫星发送和接收数据。姿态控制系统,这是使卫星能够指向正确方向的系统,陀螺仪和火箭推进器通常用于改变方向,光传感器通常用于确定卫星所指的方向;推进系统,卫星上的发动机,可用于帮助将卫星置于正确的轨道上,一旦进入轨道,卫星就不需要任何火箭推进装置来调整它们的行进方向。但是,如果卫星需要稍微改变轨道的话,就需要使用动力推进装置了。
人造卫星,可以说是人类近代史上的一项伟大发明,人造卫星的出现让我们的生活更加便捷,不仅如此,还让人类在探索宇宙未知领域方面迈出了一大步。
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