人造地球卫星到太空遨游，在空间进行科学探测和研究，以及在对地观测、通信广播、气象预报、导航定位、资源勘查、环境监测、军事应用等方面发挥着重要作用。它已深入到人类生产和生活的各个领域.成为现代社会发展必不可少的有机组成部分。
（第一节）认识人造卫星
科学家把围绕地球运行的无人航天器称为人造地球卫星，简称人造卫星或卫星。通常是用运载火箭发射进入地球轨道运行，它不像飞机那样可以在空中改变航线和方向，而是只能在同一轨道上环绕地球飞行，而且入轨后就无需任何动力，直到轨道降低不足以达到第一宇宙速度时便坠人大气层烧毁。
一、人造卫星的飞行原理及其轨道
人造卫星能绕地球飞行，是因为运载火箭推动使它达到了第一宇宙速度。人造卫星用运载火箭送入轨道后，不再需要动力，靠惯性继续绕地球飞行。它在作圆周运动时所产生的离心力与地球对它的引力相等时，就会环绕地球飞行。如果火箭给它的速度过大，人造卫星的离心力大于地球的引力，就会进入一条椭圆轨道绕地球飞行；如果速度达到第二宇宙速度，它就会飞离地球；如果火箭给卫星的速度不够，它的离心力小于地球对它的引力，卫星就会掉下来，进入大气层烧毁。
人造卫星的轨道，就是指卫星飞行的轨迹。人造卫星的运行轨道十分复杂，按形状划分，有圆轨道和椭圆轨道；按与地球的距离划分，有低轨道（一般在500千米以下）、中轨道（一般在500~2000千米之间）和高轨道（一般在2000千米以上）；按卫星飞行的方向划分，有与地球自转方向相同的顺行轨道，与地球自转方向相反的逆行轨道，在地球赤道上空绕地球飞行的赤道轨道，以及通过地球南北两极的极地轨道。此外，还有一些具有特殊意义称谓的轨道，如近地轨道、地球同步轨道、地球静止轨道、太阳同步轨道等。
近地轨道，即指地球低轨道，有圆轨道和椭圆轨道。如果卫星入轨速度正好是第一宇宙速度，而且入轨速度方向与当地水平线平行，就能形成圆轨道。如果卫星的入轨速度大小和方向中，只有一个满足，就形成椭圆轨道，达不到一定速度或偏离入轨方向的，则不能形成轨道而进入大气层中烧毁。
地球同步轨道，是指卫星运行周期等于地球白转一周（即23小时56分4秒）的顺行轨道。
地球静止轨道，是指卫星轨道倾角等于零度的圆形地球同步轨道。这条轨道位于赤道平面上空，仅有一条。卫星在这条轨道上相对丁地球是静止的，距地面高度为35786千米（通常都说36000千米），运行速度为3.0746千米/秒。一颗在静止轨道上的卫星能覆盖地球表面约40%的面积，只要有3颗这样的卫星等距部署在这条轨道上，就可以实现覆盖全球。
太阳同步轨道，是指卫星轨道平面绕地球自转轴进动的方向与地球绕太阳公转的方向相同，且进动角速度等于地球公转平均角速度的轨道。卫星沿此轨道运行，每天从南到北经过同一纬度的当地时间相同，然后从北向南经过同一纬度的当地时间也相同，即与地面的光照条件大致相同。太阳同步轨道的倾角必定大于90°，即是一条逆行轨道。若轨道为圆形，因倾角最大为180°所以圆形太阳同步轨道的高度不超过6000千米。
二、人造卫星的结构及功能
人造卫星的结构组成分为两大部分：一部分是有效载荷，即指完成特定任务的专用设备，如通信卫星的无线电接收和转发设备、遥感卫星的遥感成像设备、天文卫星的科学探测仪器等；另一部分是基本结构，即为保证人造卫星完成各自特有使命所共同具有的支持系统。
人造卫星的基本结构包括：结构系统，热控制系统，姿态控制系统，电源系统，无线电遥测、遥控和跟踪系统。
此外，返回式卫星上还有回收系统；有的卫星上还有实施变轨的动力系统等。
人造卫星种类繁多，应用广泛，几乎是无处不用、无所不能，渗透到了现代化生产的许多部门和人民生活的各个领域，在经济建设和国防建设中都有重要的作用。
1、通信功能
人造卫星利用它距地球的高远位置优势，可以越过高山和大洋，通过无线电波把世界各个角落都联系在一起。如在距地面35786千米高的赤道上空等距部署3颗卫星，它发射的电波就可覆盖全球。通信类卫星，犹如设在太空中的无线电中转站。这类卫星包括通信卫星、广播卫星、导航卫星、救援卫星、跟踪与数据中继卫星、无线电侦察卫星等。
2、摇感功能
人造卫星利用遥感设备对地球进行观察和探测，形成一类遥感卫星。遥感类卫星包括气象卫星、地球资源卫星、环境监测卫星、测地卫星、海洋卫星、照相侦察卫星、导弹和核爆炸探测卫星等。
3、照明和发电功能
在地球静止轨道上配置一颗由直径达几百米的十几个反射镜组成的卫星，反射镜面用镀铝涤纶薄膜材料制成，能百分之百反射太阳光，在夜间把太阳光反射到地面，为城市和乡间提供照明，其亮度可达满月的10倍。这种“人造小月亮”反射到地面上的光，带到地面的热量很少，照亮地面的面积也不大，不致破坏地球的生态平衡。
4、空间科学探测实验功能
人造卫星处在高位置、高真空、微重力和强辐射环境，创造了特有的科学探测和科学实验条件。由于太空没有重力，又没有大气的干扰，人造卫星上的太空望远镜灵敏度大大改善，能更准确地观测到星体的几何形状和位置，更有利于研究它们的演化过程。
5、人造卫星利用它的通信和遥感功能，可富有成效地用作军事通信、侦察、导航、气象、测地、海洋监视和导弹预警，还可直接用作反卫星和反导弹的工具。
三、卫星的发射与返回
茫茫的太空中点缀着许许多多的人造“星星”，它们都在遥远的地球上空兢兢业业地“工作”着。而它们当中的很大一部分，在太空中完成自己的神圣使命后，需要将卫星上的试验材料、实验生物、摄影胶卷等送回地面，为做进一步研究提供第一手资料。但是它们要怎样才能回来呢？
你是否有过这样的经历：当你把一个充足气的气球拿在手上，然后突然放手，气体从气球中喷出来，这时气球就向着气体喷出的相反方向飞出去。
这就是物理学上的反冲原理。卫星的发射和气球飞出去在原理上有着异曲同工之处。卫星的发射必须要依靠火箭的力量，燃料燃烧时产生的力量作用于地面形成反推力，火箭就能够借助这一力量飞出去了。
卫星的发射需要在专门的发射基地完成。在熟悉的“三、二、一”口号之后第一步便是点火，然后运载火箭携带着卫星飞人太空。首先进入的是近地轨道，当卫星开始平稳运行后，火箭会再次自动点火增大速度，将卫星送人更远的以地球为焦点的轨道，并实现分离。在这里，卫星就可以摆脱地球引力的束缚自由漂浮了。
另外，由于地球是自西向东转的，卫星往往是向东发射的，这样可以充分利用地球的惯性以节省燃料。
目前能够自主发射卫星的有俄罗斯、乌克兰、白俄罗斯、中国、日本、欧洲航天局、美国等。然而随着航天技术的发展，更多的卫星被送到太空，形成了大量的太空垃圾。于是，航天器的回收也显得日益重要。
那么，卫星到底是怎样返回的呢？
卫星回收过程是由指挥中心的遥控来完成的，通常分为以下几个过程。
首先要启动地面站上功率强大的监视雷达进行监测，以精确测算出卫星的飞行轨道，确定开始回收程序的时间。
当太空中的卫星接到来自指挥中心的命令后，制动火箭立即启动，改变卫星的再人速度（卫星脱离原轨道的速度），改变再入角（卫星与地平线形成的角度，一般控制在3°~5°）。改变再入速度和再人角是回收技术中最复杂、最关键的一步，要求十分精确。有人曾做过这样的计算：再入角误差0~1°，卫星的着陆点就要偏差300千米。真可谓“失之毫厘，谬以千里”。当然，再人速度和再入角的准确与否，取决于火箭点火时间、推力方向、推力大小、时间长短等诸多因素，这些分别由卫星上的不同设备来控制。一旦失误，卫星就会重新飞回太空或被烧毁。
卫星脱离原来的轨道后，会沿着弯向地面的路线向下降落。当降到离地面60~70千米时，会与大气层急剧摩擦而产生大量热能，此刻的卫星犹如一团熊熊烈火。因此，卫星的表面需要用耐高温的新型材料制作。
卫星下降到离地面16千米左右时，抛掉制动火箭和底部防热罩，依次打开降落伞系统的副伞和主伞，回收舱便缓缓落地。落地后的回收舱还能发出无线电信号，为搜索人员前来回收提供信息。
卫星回收的方式主要有三种：一是在空中，从飞机上用钩子勾住卫星降落伞的绳子；二是在陆地，降落伞使卫星以每秒几米的速度落地；三是在海上，卫星用降落伞在海面降落，借助密封装置在水上漂浮，并施放海水染色剂，舰船和飞机遁迹将卫星收回。目前只有美国、俄罗斯和中国进行过卫星的回收，中国于1975年成为第三个掌握该技术的国家。
（第二节）军用卫星
卫星一上天，不仅使人类生活空间一下扩展到了太空，而且把军事、战争活动带入了一个新的境界：远隔大洋经过卫星可以实现及时通信，摇摇数百千米太空中的卫星，可以发现地面一车一炮，可以为飞机、导弹、车辆、舰船导航，可以准确地预告天气、测定某一目标的位置……卫星在军事上的用处太大了。
一、天之骄子——军用卫星
第一颗人造地球卫星升空，标志着人类离进入宇宙空间的时代不远了，世界也将迎来崭新的时代。
20世纪50年代末期，人类开始试验把人造地球卫星用于军事目的，到60年代中期，已有多种军用卫星相继投入使用。20世纪70年代以来，军用卫星得到很大发展，形成功能不同、总体配套的各种军用卫星系统。到2000年底，在世界各国发射的4400余颗人造地球卫星中，军用卫星的数量约占2/3。
军用卫星根据用途通常分为：侦察卫星、军用通信卫星、军用气象卫星、军用导航卫星、军用测地卫星、截击卫星和军事技术试验卫星等。某些民用卫星也兼有军事用途。
侦察卫星装有光电遥感器、雷达或无线电接收机等侦察设备，用以获取军事信息。包括照相侦察卫星、电子侦察卫星、海洋监视卫星、预警卫星和核爆炸探测卫星。这些卫星主要用来侦察、监视别国的战略部署、大规模军事行动、突发事件、重要武器系统的试验进展，以及边境冲突等。所使用的侦收谱段，覆盖了从Y、X射线到紫外线、可见光、红外线以及无线电波段。侦察卫星一般都具有多功能和较长的寿命，其侦察的信息能实时或准实时地传输，以满足军事上准确、及时的要求。
军用通信卫星包括战略通信卫星和战术通信卫星。战略通信卫星提供全球的战略指挥、控制、通信和情报传输，其中包括各种侦察卫星获取的信息和数据的传输；战术通信卫星则提供地区性战术通信，包括军用飞机、舰船、车辆，乃至小分队或单兵背负终端的移动通信。战略、战术通信卫星正向着合二为一的方向发展。卫星通信具有抗干扰性能好，机动灵活性大，可靠性高，生存能力强等优点。
军用气象卫星是设在天上的气象站，主要用来为陆、海、空军提供气象保障，一般由几颗卫星组网，利用星上各种遥感器，拍摄云图和获取其他定量气象参数，提供全球范围的战略地区和任何战场上空的实时气象资料。与民用气象卫星相比，军用气象卫星具有保密性强和图像分辨率高等特点。军用气象卫星系统也常常与照相侦察卫星系统相配合，以便有效地获取重要军事目标的清晰照片；军用气象卫星获得的数据还可用来校正其他军用卫星轨道测量和洲际导弹的弹道，提高卫星的测轨精度和导弹的命中精度。
二、空中谍眼——侦查卫星
侦察卫星通常被人们称为间谍卫星，侦察卫星是利用光电摇感器，无线电接收机或雷达等侦察设备，从太空轨道上对目标实施侦察、监视或跟踪，以搜集地面、海洋或空中目标军事情报的人造地球卫星。侦察设备搜集到的目标辐射、反射或发射出的电磁波信号，要么用胶卷、磁带等记录存储于返回舱内，在地面回收；要么用无线电传输方式实时或延时传到地面接收站。收到的信号经过处理后，即可得到有价值的军事情报。与传统的侦察方式相比，卫星侦察的突出优点是侦察视点高、范围广、速度快，不受国界和地理条件的限制，能取得其他侦察手段难以获得的情报，对本国政治、军事、经济和外交都有重要意义。
侦察卫星在海湾战争和北约对南联盟战争中的突出表现，进一步表明侦察卫星在现代战争中的重要地位。许多国家从中看到了空间的军事价值，纷纷准备或加紧发展军事航天技术与系统，其中侦察卫星是各国优先或重点发展的项目。截至20世纪末，世界上拥有侦察卫星的国家主要有美国、前苏联/俄罗斯、法国等。
侦察卫星主要包括成像侦察卫星、电子侦察卫星、海洋监视卫星、弹道导弹预警卫星和核爆炸探测卫星。
（1）成像侦察卫星
成像侦察卫星在太空中用“眼睛”查看，它是靠星上的可见光和红外照相机获取地面信息。各谱段中，可见光成像的分辨率极高，可达0.1米，在卫星上能看清地面汽车的牌照，军官肩上的星牌。
（2）电子侦察卫星
电子侦察卫星是太空中的“耳朵”，它是一种专门用于侦察雷达、通信和遥感等系统所辐射的电磁信号的卫星，它能够测定发出各种信号的地理位置。在海湾战争期间，美国两颗“大酒瓶”和一颗“旋涡”电子侦察卫星，每天飞临海湾，窃取了伊拉克大量的通信电子情报。
（3）海洋监视卫星
这种专门用于监视海洋中的舰船和水下潜艇活动的卫星，能有效地探测和鉴别海上舰船，确定其位置、航向和速度，监听和截获舰船发出的电子辐射信号。美国现用的海洋监视卫星主要是“白帆”和“快船”卫星，到目前为止，美国和俄罗斯共发射了上百颗海洋监视卫星。
（4）弹道导弹预警卫星
