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1、人造卫星对人类的影响在我们头顶上方的太空深处，数百颗人造卫星正在忙忙碌碌地传送着各种信息数据。自从第 二次 世界大战末科学家开始研制人造卫星以来，这些在地球引力场的作用下沿着各自轨道运 行“人间奇迹” 已经使这个世界发生了重大变化。人造卫星标志着全球化时代的开始，它借助即时通信手段“缩小”了我们这个巨大的、迅速 变化 的世界。它们可以从高空对我们进行暗中监视，它们使我们可以与地球另一端的朋友和 亲属通话，它 们还可以对不断变化的天气模式和正在加勒比海上空形成的飓风进行监测。它们可以帮助地质勘探人员发生石油和珍贵的矿藏，在一瞬间将最新消息传遍全球，并将千 百万 的寻呼机信息传送给国会议员、毒品贩
2、子、医生和大企业的首脑人物。它们还使我们的电视机里充斥着大量的体育节目、电影和无数无聊的访谈节目，甚至还可以 从数 以千计的加油站将信用卡信息传递到中央计算机以备核查。过去，人造卫星的发射是一件很特别的事情。如今每个月都有 5 颗人造卫星被送入太空，而 天文 学家们则抱怨说，现在太空中的人造卫星多到了防碍天文望远镜观测视线的程度。虽然目前人造卫星的价格仍然十分昂贵，但是生产人造卫星和将卫星送入预定轨道所需的运 载火 箭的成本却在稳步下降。此外人们对于人造卫星的需要似乎是无法满足的。未来10 年内 ，还将有数千 颗人造卫星被送人太空。人造卫星目前在我们的日常生活中占据着重要的地位，但是人们还没有
3、充分意识到它们的潜 能。 它们将会拥有更为强大的影响力，它们会通过一些十年前我们只有在梦中才会想到的方 式介入我们的 生活。从遥远的北极到澳大利亚的荒漠地带，没有人可以逃避人造卫星的影响。在未来的几年时间 里， 人造卫星不但会改变我们的工作方式，而且还会改变我们的生活发射成功一颗人造星，实际上就相当于人类在太空设立了一个实验室或通讯、情报站。地面上的人 类通过遥控这颗人造卫星来完成宇宙观测、广播通讯等项工作。从 1957 年前苏联成功地发射了第一颗人造卫星以来，人类已经拥有了许许多多的不同种类的人造 卫星。通信卫星用于电话、电报、电视、广播、数据传送等业务；气象卫星主要用于 气象观测工作；地
4、球资源卫星用于寻找地下矿藏、调查水文资料等方面工作；导航卫星主要用于交通导航服务；侦察卫星 主要用于侦察敌情、探测火灾等方面工作。其他各种卫星，依据研究设计的不同，各有不同用途。人造卫星，照字面解释，就是“人造的卫星”，月球是地球的卫星，因它绕着地球转，如同护卫着 地球，而人造卫星就是人造且绕着地球转的东西。牛顿的万有引力说月球不会掉下来也不会飞离地球是 因为向心力等于离心力，简单地说地球上空的物体只要绕地球的飞行速度够快，就不会掉下来，但也不 能太快，太快了又会飞离地球，所以说月球绕地球的速度是“刚刚好”。几亿年来，月球就忠心耿耿地 环绕着地球。从另一个角度看来，九大行星（包括地球）几亿年来
5、也是忠心地绕着太阳转，即不掉到太阳 去也不飞离太阳系，而这也是因为这些行星绕太阳的速度“刚刚好”。后来的科学家从此得到灵感，如果放个东西在地球的高空上，而且让它有一个绕地球转的“刚刚好”速度，那这个东西就不会掉下来也 不会飞出去，那就是人造卫星。用牛顿的万有引力理论计算，可以知道如果要在把人造卫星放在约800 公里高的高度，这个“刚刚 好”的速度大概等于每秒7 公里多。以这个速度若从台湾头飞到台湾尾，大概只要一分钟而已。绕地球 一圈也大约只要一个小时半，而每天可绕地球 14 圈左右。当然不同用途的人造卫星就有不同的高度、 不同的速度；但是要注意的，所有的人造卫星都要放在几百公里高，原因是如果放
6、太低，则人造卫星的 速度容易受到地球大气层的空气摩擦阻力而减低了速度，等到速度低到某个速度时，人造卫星就会掉下 来。幸运的是，大部分的人造卫星在还没掉到地面前就会因空气摩擦而燃烧殆尽，若没烧尽的还是会落 到地面来，如以前美国的太空实验室(Space Lab)就掉到澳洲海域，前苏联的一个核子动力军事卫星也曾 掉到加拿大的地面上，而幸好是掉在加拿大的北部人迹罕至的冰原上。说到人造卫星的发展，就必须从前苏联于1957年10月4日所发射的史泼尼克号(Sputnik)谈起，因 为此颗卫星是人类太空科学史上第一颗升空的人造卫星。而后美国大受刺激，当时主政的甘乃迪总统立 即发表了美国的太空政策，并要求美国科
7、学家全力以赴，最后终于在十年内完成人类登月之壮举。当时 美国大举投入太空科学研究，于1958年发射了探索一号(Explore 1),而大量人力物力的投入使得人造卫 星的发展有着空前未有的进步。至今世界各国所发射的人造卫星总数已达一万多颗，随着各种用途的需 求，这个数目也一直地增加。如前所述，人造卫星是绕着地球转，人造卫星可依其绕行地球的方式大致分成两种：地球同步卫星 与绕极轨道卫星。同步卫星都是发射到地球赤道上空约36000公里的高空上，然后绕着地球的赤道自西 向东转。同步卫星所在的高度是特别计算出来的，因为放在此高度的卫星绕行地球的角速度刚好与地球 自转的速度一样，地球转，卫星也转，而转速又
8、“刚刚好”一样，绕地球转一圈的时间正好需24小时， 因此从地面看来，会觉得卫星就好象吊在上空不动，这就是所谓的同步，也有人称它为静止卫星。一般 而言，通信卫星和部份气象卫星都是属于同步卫星，像我们每天在电视晚间气象报告所看到的卫星云图 就是日本同步气象卫星所拍摄的，就因为它是吊在天空中不动，才能每隔半小时或一小时就对同一区域 拍摄一张云图并且传到地面供气象人员预报天气。这种同步气象卫星在台风来袭时特别有用，因为它可 以不断地拍下台风的动态。想一想，若卫星像月亮一样会东升西沉，不同时间在不同的地方，而台风来 袭时，就无法随时得到台风的云图。想象月球绕地球一圈的周期若刚好也是 24 小时的话，那月
9、亮就不 会东升西沉，我们也会看到月亮一直高挂在天空上某一点，这就是同步卫星的运行方式。另一种绕极轨道卫星家族的卫星通常高度比较低，主要分布在1000公里以下，而大部份又分布在 800 多公里高左右。此类卫星不像同步卫星是绕着地球的赤道转，而是绕着地球南北极方向转，所以才 叫绕极卫星。如果我们肉眼看得到绕极卫星，我们会在白天看到绕极卫道由北方地平线升起而由南方地 平线落下，不同于月球的东升西落；而且因绕极卫星绕地球的速度很快，因此我们看到的这个北升南落 的动作在不到半小时就完成。此类卫星绕地球一圈的时间约为100分钟左右，因此每天约可绕地球南北 向转个 14 圈左右，一般的资源卫星大都属于这种型
10、式，主要是因为绕极卫星的轨道设计可让它绕到某 个地方的时间都一样，比较适合观测地表变化的比较。一般而言，绕极人造卫星只有800公里左右的高 度，相对于同步卫星的36000公里高，绕极卫星比较靠近地球，可以对地球表面看得更仔细，所以像资 源卫星与军事间谍大都是采绕极轨道飞行。另外也有采用绕极轨道的气象卫星，其目的之一也是为了能 够拍摄到更细的资料，另外一个优点是也能看到高纬度地区，同步卫星因是挂在赤道上空，因此它所看 到的高纬度地区会产生一些变形，而绕极卫星它就没有这个问题。如前所言，为了避免大气的摩擦力，所有的卫星高度都远超过大气层顶的高度(地球大气层对流层顶 的高度约不到20 公里高，整个大气层也仅约为100 公里），少了空气阻力的影响，所以人造卫星的设计 就不需像设计飞机需考虑外形是否为流线形，也因此人造卫星的外形大都是千奇百怪，而且很多人造卫 星都装有 太阳能电池板以便由太阳能来提供卫星电力，所以人造卫星身上常挂着两片长方形的太阳能 板，看起来就像人造卫星的一对翅膀。
