人造衛星

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美國DSP紅外線間諜衛星

人造衛星,在不產生歧義的情況下亦稱衛星,是由人類建造的太空飛行器的一種,是數量最多的一種。人造衛星以太空飛行載具如運載火箭太空梭等發射到太空中,像天然衛星一樣環繞地球或其它行星運行。

結構[編輯]

人造衛星一般由有效載荷(payload)和衛星平台兩部分構成。有效載荷是指為了直接實現該衛星的應用目的或者科研任務各種儀器設備。衛星平台則是用於支持有效載荷正常工作的所有保障系統的總成[1]。一般來說衛星平台的設計在一段時期內都是相對穩定的,在升級換代前只會做小幅改良。只要功能合適,某一種衛星平台可以根據需要搭載各種各樣的有效載荷。例如嫦娥一號二號衛星使用的都是東方紅三號衛星平台,但它們各自搭載的有效載荷則是不一樣的。衛星平台又分為多個子系統:

  • 有效載荷(不同類型衛星均不同,共同的有:)
    • 對地相機
    • 恆星相機
    • 搭載的有效載荷
  • 衛星平台(為有效載荷的操作提供環境及技術條件,包括:)
    • 服務系統
      • 熱控分系統
      • 姿態和軌道控制分系統
      • 程序控制分系統
      • 遙測分系統
      • 遙控分系統
      • 跟蹤和測試分系統
      • 供配電分系統
      • 返回分系統(限於返回式衛星
    • 衛星結構平台

人造衛星工程系統[編輯]

位於德國巴伐利亞賴斯廷的世界上最大的衛星地面站

人造衛星能夠成功執行預定任務,單憑衛星本身是不行的,而需要完整的衛星工程系統,一般由以下系統組成:

  • 發射場系統
  • 運載火箭系統
  • 衛星系統
  • 測控系統
  • 衛星應用系統
  • 回收區系統(限於返回式衛星

分類[編輯]

MILSTAR:通訊衛星
人造衛星博物館
地球觀測衛星,ERS 2

在太空飛行器分類中的位置[編輯]

太空飛行器

無人太空飛行器
人造地球衛星

科學衛星



應用衛星



技術實驗衛星



太空探測器

月球探測器



行星和行星際探測器






載人太空飛行器
載人飛船

衛星式載人飛船



登月載人飛船



行星際載人飛船




太空站



太空梭



空天飛機





按軌道種類區分[編輯]

按軌道高度區分[編輯]

  • 高軌道衛星:運行於地球靜止軌道(Geo: Geostationary Orbit)。高軌道衛星距離地表約36000公里高空,並且於赤道上繞行地球,又稱同步軌道衛星或地球靜止軌道衛星
  • 中軌道衛星:運行於中地球軌道(MEO: Medium-Earth Orbit)
  • 低軌道衛星(又稱繞極衛星):運行於低地球軌道(LEO: Low-Earth Orbit)

按衛星重量區分[編輯]

  • 大型衛星:大於3000kg(3噸)
  • 中型衛星:小於3000kg(3噸)
  • 小型衛星:小於1000kg(1噸)
  • 迷你型衛星:150kg
  • 微衛星:50kg

依用途區分[編輯]

  • 科學衛星
    • 氣象衛星:古時候的人們對於多變的氣候,最多只能憑著經驗加以揣測。而氣象衛星的出現,使得人們得以掌握數日內的氣候變化。氣象衛星從遙遠的太空中觀測地球,不但能觀測大區域天氣的變化,針對小區域的天氣變化做觀察也一樣是他的例行任務。一般我們在看新聞的天氣預報時,主播背後的那幅衛星雲圖就是氣象衛星的觀測結果。而颱風的預報更是大家耳熟能詳的。氣象衛星除了對地球天氣與氣候的觀察外,他還能對所謂的太空天氣做監測工作。如太陽表面的風暴便屬此類。此類的事件經常會造成地球上許多電器物件損毀。氣象衛星還有其他功能。它能為諸如洪澇、森林大火等天然災害提供監測情報,同時也能對諸如漁場資源、或土地資源提供一定的情報。如此可使各種天然資源開發與天災救助達到事半功倍的效果。
    • 地球觀測衛星:這些衛星允許科學家聚集有價值的關於地球的生態系統的數據。
    • 天文衛星
  • 應用衛星
    • 廣播衛星:專為衛星電視設計及製造的人造衛星。
    • 通訊衛星:通訊衛星是目前與大家生活關係最密切的人造衛星。舉凡電視的轉播、電話與網路等和通訊有關的服務,都和通訊衛星脫離不了關係。
    • 導航衛星:導航衛星一開始都是為了軍事用途而設計的,而後由於民間的需求殷切,所以軍方才將此技術解密釋出。其中最著名、應用也最廣的,便是原屬於美國軍方使用的全球衛星定位系統,其簡稱為GPS。全球衛星系統的使用,使得人類的交通更加安全、也更加有效率。尤其是對航行於茫茫大海中的船或廣闊無際天空中的飛機,有了全球衛星定位系統,他們將不至於迷失方向,並且能將航道控制在最有效率的路線上。因此除了增加安全性外、更能進一步降低航運成本。同時不僅是海運與空運,其他如鐵路運輸均能藉此提高運輸效率。最近由於電子科技的發達,全球定位系統的接收儀器越做越小。目前已有一些先進的車廠將此套設備安裝在個人車輛上。其功用不但能當地圖使用,更能藉由地面的服務站為車主導引至最近的路線、甚至是避開塞車的麻煩。直到今日,全球衛星定位系統大多與其他種類的衛星相輔相成,使得前述的各種衛星有更精確的定位能力,有大大的提高了資料的可用性。
    • 偵查衛星
    • 預警衛星
    • 反衛星衛星
  • 技術實驗衛星

按飛行方式分類[編輯]

衛星服務[編輯]

發射國家和機構[編輯]

截止20世紀末,全球只有少數國家具有獨立衛星發射能力。這些國家和地區包括(截止2013年):獨立國協國家/前蘇聯美國法國日本中國英國印度以色列伊朗朝鮮伊拉克的發射並未被承認。巴西在1997、1999和2003年進行了3次發射嘗試,但均未成功。直到今天仍有少數國家依舊嘗試進入太空俱樂部。早期義大利哈薩克都具備火箭和衛星研發技術條件,並且都有火箭發射場(聖馬科意海上平台拜科努爾發射場,主要為美國和俄國擔負發射任務)。 烏克蘭具備火箭製造能力但卻不具備發射場等條件。多國合作的歐洲太空總署ESA,以及私有的海上發射公司等公司也被認為是太空俱樂部的成員。以下是太空俱樂部幾大成員首次成功發射的衛星:


次序 發射時間
UTC
國家 衛星名稱
原文
運載火箭
原文
發射地點
(坐標)
重量
kg
備註
1 1957年10月4日
19時28分34秒
 蘇聯 史普尼克1號
Спутник-1
斯普特尼克運載火箭
Спутник 8К71ПС
蘇聯哈薩克丘拉坦
拜科努爾太空發射場一號發射場區
45°55′13″N 63°20′32″E / 45.920278°N 63.342222°E / 45.920278; 63.342222
83.6 研究地球電離層、測量外太空大氣層空氣密度
2 1958年2月1日
03時47分56秒
 美國 探險者一號
Explorer 1
朱諾一號運載火箭
Juno I
美國佛羅里達州布里瓦德縣卡納維拉爾角
卡納維拉爾角空軍基地第26號發射工位A發射台
28°26′39″N 80°34′17″W / 28.44417°N 80.57139°W / 28.44417; -80.57139
13.7 測量宇宙射線、地球范艾倫輻射帶微流星體以及衛星本體溫度
3 1965年11月26日
14時47分21秒
 法國 阿斯泰利克斯
Astérix 1
鑽石號A型運載火箭
Diamant A
阿爾及利亞貝沙爾省漢馬吉爾
特種火箭聯合測試中心B2發射場布麗吉特發射工位
30°46′42″N 3°03′14″W / 30.77833°N 3.05389°W / 30.77833; -3.05389
42 鑽石號A型運載火箭性能試驗
4 1970年2月11日
04時25分
 日本 大隅號(5)
おおすみ(5)
拉姆達-4S(5號機)
L-4Sロケット(5号機)
日本鹿兒島縣肝付町
內之浦宇宙空間觀測所拉姆達發射台
31°15′08″N 131°04′43″E / 31.2523°N 131.0785°E / 31.2523; 131.0785
23.8 試驗運載火箭子級級間分離與火箭第4級入軌性能,衛星在軌運行10多小時
5 1970年4月24日
21時35分45秒
 中國 東方紅一號 長征一號運載火箭(601904) 中國內蒙古自治區阿拉善盟額濟納旗
酒泉衛星發射中心二號發射場區5020工位
41°18′22″N 100°18′47″E / 41.306006°N 100.313158°E / 41.306006; 100.313158
173 之前各國首發衛星當中最重的一顆,探測外太空空間環境,測量衛星工程參數,軌道測控,播放《東方紅
6 1971年10月28日
04時09分29秒
 英國 普羅斯帕羅
Prospero
黑箭號運載火箭(R3)
Black Arrow (R3)
澳大利亞南澳大利亞州伍默拉軍事禁區
伍默拉試驗場五號發射場區B發射台
30°57′00″S 136°27′34″E / 30.9500°S 136.4595°E / -30.9500; 136.4595
66 試驗輕型太陽能電池帆板、熱控以及電子設計,測量宇宙塵埃
1979年12月24日
17時14分38秒
歐洲太空總署
歐空局
阿里安遙測設備艙1號
CAT 1
亞利安一號運載火箭(L-01)
Ariane 1 (L-01)
法國法屬蓋亞那卡宴區庫魯
蓋亞那太空中心阿里安一號發射場區
5°14′10″S 52°46′30″W / 5.236°S 52.775°W / -5.236; -52.775
1602 阿里安一號運載火箭性能試驗,攜帶壓艙物
7 1980年7月18日
02時33分45秒
 印度 羅希尼1B號(RS-1)
Rohini-1B (RS-1)
रोहिणी1B (आर एस - १)
衛星運載火箭(3 D1)
Satellite Launch Vehicle (3 D1)
उपग्रह प्रक्षेपण यान (3 D1)
印度安得拉邦內洛爾縣斯里赫里戈達島
薩迪什·達萬太空中心一號發射台
13°43′59″N 80°14′06″E / 13.733°N 80.235°E / 13.733; 80.235
40 衛星運載火箭性能試驗,評估衛星性能,檢驗地面測控系統
8 1988年9月19日
09時34分
 以色列 地平線1號
אופק 1
沙維特運載火箭
שביט
以色列中央區帕勒馬希姆
帕勒馬希姆空軍基地
31°53′04″N 34°40′49″E / 31.88444°N 34.68028°E / 31.88444; 34.68028
157 測量外太空大氣層、磁場以及地球引力,進行太空間技術試驗
1991年9月28日
07時05分
 烏克蘭 六顆俄羅斯制天箭三號衛星[註 1]
Стрела-3
旋風三號運載火箭
Циклон-3
俄羅斯阿爾漢格爾斯克州米爾內
普列謝茨克太空發射場32號發射場區
62°54′23″N 40°47′12″E / 62.90639°N 40.78667°E / 62.90639; 40.78667
6×220 軍用通訊衛星,蘇聯時期研製的運載火箭,火箭製造廠位於獨立後的烏克蘭境內,在俄羅斯境內發射升空。
1992年1月21日
15時00分00秒
 俄羅斯 宇宙2175號
Космос-2175
聯盟-U型運載火箭
Союз-У
俄羅斯阿爾漢格爾斯克州米爾內
普列謝茨克太空發射場43號發射場區
62°55′12″N 40°28′1″E / 62.92000°N 40.46694°E / 62.92000; 40.46694
6600 軍用偵測衛星
9 2009年2月2日
18時34分
 伊朗 希望號衛星
امید
信使2號運載火箭
سفیر ۲
伊朗塞姆南省塞姆南市
塞姆南發射場
35°14′5″N 53°55′15″E / 35.23472°N 53.92083°E / 35.23472; 53.92083
27 通訊衛星
10 2012年12月12日
00時49分46秒
 朝鮮 光明星3號 (2期)
광명성3호2호기위성
銀河3號運載火箭
은하3호
朝鮮平安北道鐵山郡東昌里
西海衛星發射場
39°39′36.27″N 124°42′19.06″E / 39.6600750°N 124.7052944°E / 39.6600750; 124.7052944
100 通訊衛星,廣播金日成、金正日將軍歌曲。
2013年1月30日
07時00分00秒
 南韓 科學技術衛星2C號[參 1]
나로과학위성 2C호
羅老號運載火箭
나로호
韓國全羅南道高興郡
羅老宇宙中心
34°25′54.72″N 127°32′6.25″E / 34.4318667°N 127.5350694°E / 34.4318667; 127.5350694
100 科學與工程技術試驗載荷,火箭一級由俄羅斯製造,二級、整流罩、載荷、發射場地等由韓國承擔。


首次發射衛星的國家和地區[編輯]

首次衛星發射的國家和地區,包括本國自行發射和由他國幫助發射[2]
國家和地區 首次發射年份 首發衛星名稱 至今衛星數 (2012年)[3]
 蘇聯
( 俄羅斯)
1957
(1992)
史普尼克1號
(Cosmos-2175)
1453[4]
 美國 1958 探險者1號 1113
 英國 1962 Ariel 1 0029
 加拿大 1962 Alouette 1 0034
 義大利 1964 San Marco 1 0022
 法國 1965 Astérix 0057
 澳洲 1967 WRESAT 0012
 德國 1969 Azur 0042
 日本 1970 大隅號 0134
 中國 1970 東方紅一號 0140
 波蘭 1973 Intercosmos Kopernikus 500 00001
 荷蘭 1974 ANS 0005
 西班牙 1974 Intasat 0009
 印度 1975 Aryabhata 0034
 印尼 1976 Palapa A1 0010
 捷克斯洛伐克 1978 Magion 1 0005
 保加利亞 1981 Intercosmos Bulgaria 1300 0001
 巴西 1985 Brasilsat A1 0011
 墨西哥 1985 Morelos 1 0007
 瑞典 1986 Viking 0011
 以色列 1988 Ofeq 1 0007
 盧森堡 1988 Astra 1A 0015
 阿根廷 1990 Lusat 0010
 巴基斯坦 1990 Badr-1 0005
 南韓 1992 Kitsat A 0010
 葡萄牙 1993 PoSAT-1 0001
 泰國 1993 Thaicom 1 0006
 土耳其 1994 Turksat 1B 0005
 烏克蘭 1995 Sich-1 0006
 智利 1995 FASat-Alfa 0001
 馬來西亞 1996 MEASAT 0004
 挪威 1997 Thor 2 0003
 菲律賓 1997 Mabuhay 1 0002
 埃及 1998 Nilesat 101 0003
 新加坡 1998 中新一號 0001
 中華民國 1999 福爾摩沙衛星一號 0009
 丹麥 1999 Ørsted 0004
 南非 1999 SUNSAT 0002
 沙烏地阿拉伯 2000 Saudisat 1A 0012
 阿聯 2000 Thuraya 1 0003
 摩洛哥 2001 Maroc-Tubsat 0001
 阿爾及利亞 2002 Alsat 1 0001
 希臘 2003 Hellas Sat 2 0002
 賽普勒斯 2003 Hellas Sat 2 0002
 奈及利亞 2003 Nigeriasat 1 0002
 伊朗 2005 Sina-1 0004
 哈薩克 2006 KazSat 1 0001
 白俄羅斯 2006 BelKA 0001
 哥倫比亞 2007 Libertad 1 0001
 模里西斯 2007 Rascom-QAF 1 0002
 越南 2008 VINASAT-1 0001
 委內瑞拉 2008 Venesat-1 0001
 瑞士 2009 SwissCube-1[5] 0001
 朝鮮 2012 光明星3號 0001
 南韓 2013 STSAT-2C 0001
首次衛星發射的國家,不包括幫助其他國家
次序 國家 首次發射年份 火箭 衛星
1  蘇聯 1957 Sputnik-PS Sputnik 1
2  美國 1958 朱諾一號運載火箭 探險者1號
3  法國 1965 Diamant Astérix
4  日本 1970 Lambda-4S Ōsumi
5  中國 1970 長征一號 東方紅一號
6  英國 1971 Black Arrow Prospero X-3
7  印度 1980 SLV Rohini
8  以色列 1988 Shavit Ofeq 1
 俄羅斯[1] 1992 Soyuz-U Template:Kosmos
 烏克蘭[1] 1992 Tsyklon-3 Strela (x3, Russian)
9  伊朗 2009 信使二號 希望號
10  朝鮮 2012 銀河3號 光明星3號
11  南韓 2013 羅老號運載火箭 STSAT-2C

說明[編輯]

  1. 俄羅斯烏克蘭的發射能力繼承自前蘇聯,而非本國自身發展。
  2. 法國英國使用自己的發射器在外國太空發射場發射了本國的第一顆人造衛星。
  3. 伊拉克(1989)聲稱進行過軌道發射(相應地包括衛星和武器彈頭),但未予承認。
  4. 除此以外,包括南非西班牙義大利德國加拿大澳大利亞阿根廷埃及在內的國家以及例如OTRAG這樣的私人公司,都發展了各自的發射器,但均未成功發射。
  5. 截至2013年,只有十個上述列表中的國家(俄羅斯烏克蘭取代前蘇聯,以及美國日本中國印度以色列伊朗朝鮮韓國)和一個區域組織(歐洲太空總署,ESA)通過本國研製的發射裝置獨立地完成了人造衛星發射。(現時英國法國的發射能力歸於歐洲太空總署之下)
  6. 不少其它國家和地區,包括巴西巴基斯坦羅馬尼亞台灣印度尼西亞哈薩克澳大利亞馬來西亞以及土耳其,正處於開發各自小型發射器能力的不同階段。

著名的人造衛星[編輯]

著名的人造衛星,按發射時間排列:

參閱[編輯]

注釋[編輯]

參考資料[編輯]

  1. ^ ,謝礎, 賈玉紅, 黃俊, 吳永康. 航空航天技術概論(第2版). 北京航空航天大學出版社. 2008: 8. ISBN 978-7-81124-428-1. 
  2. ^ satellite.com/tse/online/thema_first.html First time in History. The Satellite Encyclopedia. [2011-05-01]. 
  3. ^ SATCAT Boxscore. celestrak.com. [2011-05-01]. 
  4. ^ 獨立國協數據
  5. ^ India launches Switzerland's first satellite
  1. ^ Bergin, Chris. South Korea launch STSAT-2C via KSLV-1. NASASpaceflight.com. 2013-01-30 [2013-02-01] (英文). 

參考書目[編輯]

外部連結[編輯]