人造卫星(英语:Satellite),在不产生歧义的情况下亦称卫星,是由人类建造的一种航天器,也是数量最多的一种。人造卫星以太空飞行载具如运载火箭、太空梭等发射到太空中,像天然卫星一样环绕地球或其它行星运行。通讯卫星就是在地球轨道上,放置卫星,以作为地面微波与广播站间的通信媒介。[1]虽然通讯卫星的造价很高,但由于能传输大量的资讯,而且免除架设的费用,因此对于长距离的传输仍是最普遍与最经济的方法;因为一个通讯卫星所传播的地域相当的大,只要三个通讯卫星就能涵盖地球上大部分的地域。人造卫星除了自身具备的功能以外,也衍伸出太空垃圾的隐忧。
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中华人民共和国的东方红一号人造卫星模型
中华民国的福尔摩沙卫星五号电脑模型
美国的飞弹预警卫星
爱沙尼亚的ESTCube-1人造卫星
马来西亚的Measat-3B人造卫星
结构
人造卫星一般由有效载荷(payload)和卫星平台。有效载荷是指为了直接实现该卫星的应用目的或者科研任务各种仪器设备。卫星平台则是用于支持有效载荷正常工作的所有保障系统的总成[2]。一般来说卫星平台的设计在一段时期内都是相对稳定的,在升级换代前只会做小幅改良。只要功能合适,某一种卫星平台可以根据需要搭载各种各样的有效载荷。例如嫦娥一号和二号卫星使用的都是东方红三号卫星平台,但它们各自搭载的有效载荷则是不一样的。卫星平台又分为多个子系统:
有效载荷(不同类型卫星均不同,共同的有:)
对地相机
恒星相机
搭载的有效载荷
卫星平台(为有效载荷的操作提供环境及技术条件,包括:)
服务系统
热控分系统
姿态和轨道控制分系统
程序控制分系统
遥测分系统
遥控分系统
跟踪和测试分系统
供配电分系统
返回分系统(限于返回式卫星)
卫星结构平台
人造卫星供电和电子系统制冷
大部分人造卫星采用太阳能板提供电源,也有部分使用放射性同位素热电机供电。因为无法长期人为维护,人造卫星的供电系统常采用热电发电器与核反应堆、光伏电板组合使用的设计方式。根据麻省理工学院的唐爽和崔瑟豪斯夫人提出的“唐-崔瑟豪斯理论”,[3][4]提高电子-空穴的非对称性、增加有效带隙、带边对齐等方法在大多数半导体材料中均可以提高热电发电材料系统的能源转换率。通常也可附件材料纳米化的方法,但该方法更适合运用于低载流子浓度的热电发电材料体系。[5][6]
对电子系统的热管理和制冷技术是维持人造卫星的计算、通讯、遥感系统正常运作的必要前提。目前常采用热电主动制冷技术,包括“珀耳帖冷却器”、“能斯特-埃廷斯豪森冷却器(英语:Nernst effect)”和“唐-崔瑟豪斯冷却器”。
人造卫星工程系统
位于德国巴伐利亚赖斯廷的世界上最大的卫星地面站
人造卫星能够成功执行预定任务,单凭卫星本身是不行的,而需要完整的卫星工程系统,一般由以下系统组成:
发射场系统
运载火箭系统
卫星系统
测控系统
卫星应用系统
回收区系统(限于返回式卫星)
分类
MILSTAR:通讯卫星
人造卫星博物馆
地球观测卫星,ERS 2
在航天器分类中的位置
航天器
无人航天器
人造地球卫星
科学卫星
应用卫星
技术实验卫星
空间探测器
月球探测器
行星和行星际探测器
载人航天器
载人飞船
卫星式载人飞船
登月载人飞船
行星际载人飞船
空间站
太空梭
空天飞机
按轨道种类区分
地球静止轨道高轨道卫星,距离地表约36公里高空,并且于赤道上绕行地球,又称同步轨道卫星
极轨道
太阳同步准回归轨道
按轨道高度区分
高轨道卫星:运行于地球静止轨道。高轨道卫星距离地表约36000公里高空,并且于赤道上绕行地球,又称同步轨道卫星或地球静止轨道卫星
中轨道卫星:运行于中地球轨道(MEO: Medium-Earth Orbit)
低轨道卫星(又称地表卫星):运行于低地球轨道(LEO: Low-Earth Orbit)
按卫星重量区分
大型卫星:大于1000kg(1吨)。
中型卫星:界于500到1000kg(半吨)。
小型卫星:不到500kg的都叫小型卫星,其中分类如下:
迷你型卫星:500到100kg
微卫星:小于100kg
纳卫星:10kg或更低
皮卫星:按国际标准约1.3kg
飞卫星:仅以公克为单位
依用途区分
科学卫星
气象卫星:古时候的人们对于多变的气候,最多只能凭著经验加以揣测。而气象卫星的出现,使得人们得以掌握数日内的气候变化。气象卫星从遥远的太空中观测地球,不但能观测大区域天气的变化,针对小区域的天气变化做观察也一样是他的例行任务。一般我们在看新闻的天气预报时,主播背后的那幅卫星云图就是气象卫星的观测结果。而台风的预报更是大家耳熟能详的。气象卫星除了对地球天气与气候的观察外,他还能对所谓的太空天气做监测工作。如太阳表面的风暴便属此类。此类的事件经常会造成地球上许多电器物件损毁。气象卫星还有其他功能。它能为诸如洪涝、森林大火等天然灾害提供监测情报,同时也能对诸如渔场资源、或土地资源提供一定的情报。如此可使各种天然资源开发与天灾救助达到事半功倍的效果。
地球观测卫星:这些卫星允许科学家聚集有价值的关于地球的生态系统的数据。
天文卫星
应用卫星
广播卫星:专为卫星电视设计及制造的人造卫星。
导航卫星
卫星服务
卫星电话
卫星互联网
卫星电视
发射国家和机构
全球只有少数国家具有独立卫星发射能力,这些国家包括(截至2022年):俄罗斯、美国、法国、日本、中国、英国、印度、以色列、伊朗、朝鲜和韩国,多国合作的欧洲空间局ESA也是航天俱乐部的成员。伊拉克的发射并未被承认。巴西在1997、1999和2003年进行了3次发射尝试,但均未成功。直到今天仍有少数国家依旧尝试进入航天俱乐部。早期意大利和哈萨克斯坦都具备火箭和卫星研发技术条件,并且都有火箭发射场(圣马科意海上平台和拜科努尔发射场,主要为美国和俄国担负发射任务)。乌克兰具备火箭制造能力但却不具备发射场等条件。
能发射卫星的国家
参见:各国运载火箭首次发射时间表
更多信息 国家及地区, 首次发射年份 ...
拥有卫星的国家(包括本国及地区自行发射和由他国帮助发射)[7]
国家及地区
首次发射年份
首发卫星名称
至今卫星数 (2025年)[8]
苏联 ( 俄罗斯)
1957 (1992)
史普尼克1号 (Cosmos-2175)
1457 (独联体数据)
美国
1958
探险者1号
1113
英国
1962
Ariel 1
0030
加拿大
1962
Alouette 1
0034
义大利
1964
San Marco 1
0022
法国
1965
Astérix
0057
澳大利亚
1967
WRESAT
0013
德国
1969
Azur
0042
日本
1970
大隅号
0134
中华人民共和国
1970
东方红一号
0535
波兰
1973
Intercosmos Kopernikus 500
00002
荷兰
1974
ANS
0005
西班牙
1974
Intasat
0009
印度
1975
Aryabhata
0054
印度尼西亚
1976
Palapa A1
0012
捷克斯洛伐克
1978
Magion 1
0005
保加利亚
1981
Intercosmos Bulgaria 1300
0001
沙乌地阿拉伯
1985
Saudisat 1A
0012
巴西
1985
Brasilsat A1
0013
墨西哥
1985
Morelos 1
0007
瑞典
1986
Viking
0011
以色列
1988
Ofeq 1
00011
卢森堡
1988
Astra 1A
0015
阿根廷
1990
Lusat
0010
巴基斯坦
1990
Badr-1
0005
韩国
1992
Kitsat A
0011
葡萄牙
1993
PoSAT-1
0001
泰国
1993
Thaicom 1
0007
土耳其
1994
Turksat 1B
0008
乌克兰
1995
Sich-1
0006
马来西亚
1996
MEASAT
0006
挪威
1997
Thor 2
0003
菲律宾
1997
Mabuhay 1
0002
埃及
1998
Nilesat 101
0004
智利
1998
FASat-Alfa
0002
新加坡
1998
中新一号
0003
中华民国
1998
中新一号
0005
丹麦
1999
Ørsted
0004
南非
1999
SUNSAT
0002
阿联酋
2000
Thuraya 1
0006
摩洛哥
2001
Maroc-Tubsat
0001
阿尔及利亚
2002
Alsat 1
0001
希腊
2003
Hellas Sat 2
0002
赛普勒斯
2003
Hellas Sat 2
0002
奈及利亚
2003
Nigeriasat 1
0004
伊朗
2005
Sina-1
0004
哈萨克斯坦
2006
KazSat 1
0002
白俄罗斯
2006
BelKA
0001
哥伦比亚
2007
Libertad 1
0001
模里西斯
2007
Rascom-QAF 1
0002
越南
2008
VINASAT-1
0003
委内瑞拉
2008
Venesat-1
0002
瑞士
2009
SwissCube-1[9]
0002
匈牙利
2012
MaSat-1
0001
罗马尼亚
2012
Goliat[10]
0001
朝鲜
2012
光明星3号 (2期)
0002
阿塞拜疆
2013
Azerspace[11]
1
奥地利
2013
TUGSAT-1/UniBRITE[注 1]
2
厄瓜多尔
2013
NEE-01 Pegaso
1
爱沙尼亚
2013
ESTCube-1
1
卡塔尔
2013
Es'hailSat1
1
秘鲁
2013
PUCPSAT-1[13]
1
玻利维亚
2013
TKSat-1
1
立陶宛
2014
LituanicaSAT-1 and LitSat-1
2
比利时
2014
QB50P1 and QB50P2
2
乌拉圭
2014
Antelsat
1
伊拉克
2014
Tigrisat[注 2]
1
土库曼斯坦
2015
TurkmenAlem52E/MonacoSAT
1
老挝
2015
Laosat-1
1
澳门
2023
澳门科学一号 Macao Science 1
0002
关闭
更多信息 次序, 国家 ...
能自行发射卫星的国家,不包括帮助其他国家
次序
国家
首次发射年份
火箭
卫星
1
苏联
1957
Sputnik-PS
Sputnik 1
2
美国
1958
朱诺一号运载火箭
探险者1号
3
法国
1965
钻石
Astérix
4
日本
1970
Lambda-4S
Ōsumi
5
中华人民共和国
1970
长征一号
东方红一号
6
英国
1971
黑箭运载火箭
Prospero X-3
7
印度
1980
SLV
Rohini
8
以色列
1988
沙维特
Ofeq 1
—
俄罗斯[1]
1992
Soyuz-U
Template:Kosmos
—
乌克兰[1]
1992
Tsyklon-3
Strela (x3, Russian)
9
伊朗
2009
信使二号
希望号
10
朝鲜
2012
银河3号
光明星3号 (2期)
11
韩国
2013
罗老号运载火箭
STSAT-2C(英语:STSAT-2C)
关闭
说明
俄罗斯和乌克兰的发射能力继承自前苏联。
法国、英国使用自己的发射器在外国航天发射场发射了本国的第一颗人造卫星。
伊拉克(1989)声称进行过轨道发射(相应地包括卫星和武器弹头),但未予承认。
除此以外,包括南非、西班牙、意大利、德国、加拿大、澳大利亚、阿根廷、埃及在内的国家以及例如OTRAG(英语:OTRAG)这样的私人公司,都发展了各自的发射器,但均未成功发射。
截至2013年,只有十个上述列表中的国家(俄罗斯和乌克兰取代前苏联,以及美国、日本、中国、印度、以色列、伊朗、朝鲜和韩国)和一个区域组织(欧洲空间局,ESA)通过本国研制的发射装置独立地完成了人造卫星发射。(现时英国和法国的发射能力归于欧洲空间局之下)
不少其它国家,包括巴西、巴基斯坦、罗马尼亚、中华民国、印尼、哈萨克、澳大利亚、马来西亚以及土耳其,正处于开发各自小型发射器能力的不同阶段。
各国首次成功发射的卫星
以下是航天俱乐部几大成员首次成功发射的卫星:
更多信息 次序, 发射时间 (UTC) ...
各国首次自主发射运载火箭时间表
次序
发射时间(UTC)
国家
卫星名称(原文)
运载火箭(原文)
发射地点(坐标)
重量(kg)
备注
1
1957年10月4日19时28分34秒
苏联
史普尼克1号Спутник-1
斯普特尼克运载火箭Спутник 8К71ПС
苏联哈萨克斯坦丘拉坦拜科努尔航天发射场一号发射场区45.920278°N 63.342222°E / 45.920278; 63.342222
83.6
研究地球电离层、测量外太空大气层空气密度
2
1958年2月1日03时47分56秒
美国
探险者一号Explorer 1
朱诺一号运载火箭Juno I
美国佛罗里达州布里瓦德县卡纳维拉尔角卡纳维拉尔角空军基地第26号发射工位A发射台28°26′39″N 80°34′17″W
13.7
测量宇宙射线、地球范艾伦辐射带、微流星体以及卫星本体温度
3
1965年11月26日14时47分21秒
法国
阿斯泰利克斯Astérix 1
钻石号A型运载火箭Diamant A
阿尔及利亚贝沙尔省汉马吉尔特种火箭联合测试中心B2发射场布丽吉特发射工位30°46′42″N 3°03′14″W
42
钻石号A型运载火箭性能试验
4
1970年2月11日04时25分
日本
大隅号(5)おおすみ(5)
拉姆达-4S(5号机)L-4Sロケット(5号機)
日本鹿儿岛县肝付町内之浦宇宙空间观测所拉姆达发射台31.2523°N 131.0785°E / 31.2523; 131.0785
23.8
试验运载火箭子级级间分离与火箭第4级入轨性能,卫星在轨运行10多小时
5
1970年4月24日21时35分45秒
中华人民共和国
东方红一号
长征一号运载火箭(601904)
中国内蒙古自治区阿拉善盟额济纳旗酒泉卫星发射中心二号发射阵地5020工位41.306140°N 100.313220°E / 41.306140; 100.313220
173
之前各国首发卫星当中最重的一颗,探测外太空空间环境,测量卫星工程参数,轨道测控,播放《东方红》
6
1971年10月28日04时09分29秒
英国
普罗斯帕罗Prospero
黑箭号运载火箭(R3)Black Arrow (R3)
澳大利亚南澳大利亚州伍默拉军事禁区伍默拉试验场五号发射场区B发射台30.9500°S 136.4595°E / -30.9500; 136.4595
66
试验轻型太阳能电池帆板、热控以及电子设计,测量宇宙尘埃
—
1979年12月24日17时14分38秒
欧空局
阿里安遥测设备舱1号CAT 1
亚利安一号运载火箭(L-01)Ariane 1 (L-01)
法国法属圭亚那卡宴区库鲁盖亚那太空中心阿里安一号发射场区5.236°S 52.775°W / -5.236; -52.775
1602
阿里安一号运载火箭性能试验,携带压舱物
7
1980年7月18日02时33分45秒
印度
罗希尼1B号(RS-1)Rohini-1B (RS-1)रोहिणी1B (आर एस - १)
卫星运载火箭(3 D1)Satellite Launch Vehicle (3 D1)उपग्रह प्रक्षेपण यान (3 D1)
印度安得拉邦内洛尔县斯里赫里戈达岛萨迪什·达万航天中心一号发射台13.733°N 80.235°E / 13.733; 80.235
40
卫星运载火箭性能试验,评估卫星性能,检验地面测控系统
8
1988年9月19日09时34分
以色列
地平线1号אופק 1
沙维特运载火箭שביט
以色列中央区帕勒马希姆帕勒马希姆空军基地31°53′04″N 34°40′49″E
157
测量外太空大气层、磁场以及地球引力,进行外空间技术试验
—
1991年9月28日07时05分
乌克兰
六颗俄罗斯制天箭三号卫星[注 3]Стрела-3
旋风三号运载火箭Циклон-3
俄罗斯阿尔汉格尔斯克州米尔内普列谢茨克航天发射场32号发射场区62°54′23″N 40°47′12″E
6×220
军用通讯卫星,苏联时期研制的运载火箭,火箭制造厂位于独立后的乌克兰境内,在俄罗斯境内发射升空。
—
1992年1月21日15时00分00秒
俄罗斯
宇宙2175号Космос-2175
联盟-U型运载火箭Союз-У
俄罗斯阿尔汉格尔斯克州米尔内普列谢茨克航天发射场43号发射场区62°55′12″N 40°28′1″E
6600
军用侦测卫星
9
2009年2月2日18时34分
伊朗
希望号卫星امید
信使2号运载火箭سفیر ۲
伊朗塞姆南省塞姆南市塞姆南发射场35°14′5″N 53°55′15″E
27
通讯卫星
10
2012年12月12日00时49分46秒
朝鲜
光明星3号 (2期)광명성3호2호기위성
银河3号运载火箭은하3호
朝鲜平安北道铁山郡东昌里西海卫星发射场39°39′36.27″N 124°42′19.06″E
100
通讯卫星,广播金日成、金正日将军歌曲。
11
2022年6月21日
韩国
0.2吨的技术示范卫星和1.3吨的卫星模型
世界号运载火箭
韩国全罗南道高兴郡罗老宇宙中心34°25′54.72″N 127°32′6.25″E
1500
首个完全自主研发的火箭。
关闭
注释
[注 1]Austria's first two satellites, TUGSAT-1 and UniBRITE, were launched together aboard the same carrier rocket in 2013. Both were based on the Canadian Generic Nanosatellite Bus design, however TUGSAT was assembled by Austrian engineers at Graz University of Technology while UniBRITE was built by the University of Toronto Institute for Aerospace Studies for the University of Vienna.[12]
[注 2]Italian built (by La Sapienza) first Iraqi small experimental Earth observation cubesat-satellite Tigrisat [14]launched in 2014 [15][16]prior to ordered abroad also for $50 million the first national large communication satellite near 2015.[17][18][19]
[注 3]宇宙2157至2162号。
参考文献
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