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人造地球卫星的原理及用途

人造地球卫星又称卫星～是由人类建造的航天器的一种～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,航天飞机等发射到太空中～像天然卫星一样环绕地球或其它行星运行。

卫星由运载工具送入相应轨道～当速度达到适当速度是～根据万有引力定律和向心加速度公式可得～在地球引力作用下～要使物体环绕地球做圆周运动～那么物体必须达到第一宇宙速度。如果卫星所需的向心力恰好与其所受的万有引力相等～它将做圆周运动。若其所需要的向心力大于地球引力～这时卫星的轨道就变成椭圆轨道。

按照用途可分为,1,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。另外还有天文卫星等 ,2,应用卫星。广播卫星:专为卫星电视设计及制造的人造卫星,通讯卫星:通讯卫星是目前与大家生活关系最密切的人造卫星。举凡电视的转播、电话与网络等和通讯有关的服务～都和通讯卫星脱离不了关系,导航卫星:导航卫星一开始都是为了军事用途而设计的～而后由于

民间的需求殷切～所以军方才将此技术解密释出。其中最著名、应用也最广的～便是原属于美国军方使用的全球卫星定位系统～其简称为GPS。全球卫星系统的使用～使得人类的交通更加安全、也更加有效率。尤其是对航行于茫茫大海中的船或广阔无际天空中的飞机～有了全球卫星定位系统～他们将不至于迷失方向～并且能将航道控制在最有效率的路线上。因此除了增加安全性外、更能进一步降低航运成本。同时不仅是海运与空运～其他如铁路运输均能借此提高运输效率。最近由于电子科技的发达～全球定位系统的接收仪器越做越小。目前已有一些先进的车厂将此套设备安装在个人车辆上。其功用不但能当地图使用～更能借由地面的服务站为车主导引至最近的路线、甚至是避开塞车的麻烦。直到今日～全球卫星定位系统大多与其他种类的卫星相辅相成～使得前述的各种卫星有更精确的定位能力～有大大的提高了资料的可用性。还有侦查卫星～预警卫星～反卫星卫星等等。

,3,技术实验卫星～包括空间卫星～免拖曳卫星等。

我国的卫星已初步形成了4个卫星系列??实践号科学实验卫星系列、东方红通信广播卫星系列、对地观测卫星系列。另外～北斗星导航卫星系列正在形成。

,一)实践号科学实验卫星。科学实验卫星是用于科学探测和技术试验的卫星～主要利用在实际太空环境下考验卫星技术中的新方案原理、新技术和新仪器设备～以便为后续的实用卫星做技术储备。中国自1971年3月3日成功发射实践一号卫星以来～已经发射了实践二号、实践二号甲、实践二号乙、实践四号、实践五号。其中实践二号、实践二号甲、实践二号乙是以一箭三星方式发射上天的。

2)东方红通信卫星和卫星通信系统。1984年我国成功发射了第一颗静止轨道试验通信卫星??东方红二号～使中国成为世界上第五个自行发射地球静止轨道通信卫星的国家。通过东方红二号～一举实现了覆盖全国的信号传输～解决了军用通信和远洋船只的通信问题～彻底改变了边远地区通信落后的状况。1988年发射的东方红二号甲是我国首次研制成功的实用通信广播卫星～有4个C波段转发器～可以传

输4路彩色电视信号和2400路双向电话。通过东方红二号甲卫星～全国有几亿人通过数千个地面接收站收看电视节目～大大改善了我国的通信和广播电视传输条件。1997年发射的东方红三号是我国新研制的一种中容量广播通信卫星～有24个转发器～工作寿命为8年。这颗卫星改善了我国的国际通信以及西部边远山区的通信状况。目前东方红三号的服务舱部分已设计成公用平台～加上不同的有效载荷即可组成各类功能的卫星。到目前为止～我国先后成功发射了6颗通信卫星～对国民经济和国防事业发挥了巨大的作用。卫星电视广播已成为人民日常生活的必需品,在远程教育方面～我国目前有5000多个卫星电视教育台～接受远程教育的人数有2000万。

,三,对地观测卫星系。,1,返回式遥感卫星。我国最早的应用卫星是返回式遥感卫星。1975年11月26日～我国成功发射了第一颗返回式卫星～标志着我国成为第三个掌握卫星回收技术的国家。返回式遥感卫星是我国最早并且发射最多的对地观测卫星～截至1999年～共发射17颗返回式卫星～成功回收了16颗。这些卫星对我国国防、国土普查、地图测绘、空间科学实验等都发挥了重要作用。1988年开始搭载种子进行航天育种试验和地面推广工作～目前已取得明显的经济效益。我国地少人多～吃饭成为大问题～农业与航天技术两者结合后～可以培育优质高产农作物品种～这将对我国的可持续发展作出贡献。,2,资源卫星。中国与巴西合作研制的资源一号(ZY-1)卫星是一颗在太阳同步轨道(极轨)上运行的卫星～也是我国第一颗数据传输型卫星～它的成功运行～使我国拥有了自主的遥感卫星数据源。到目前资源一号已成功地运行了三年～已取得一两万幅卫星图像并提供给全国数十个部门使用～为全国性资源普查～农作物估产～地形图编修～城市规划～环境污染、自然灾害、河道迁移、土地沙漠化、冰川进退的监测等提供了大量的动态变化资料。资源卫星可以为我国可持续发展提供科学依据～有着巨大的经济和社会效益。

,三,风云气象卫星系列。在卫星应用上～中国气象局做得很早也很有成效。我国分别于1988年9月和1990年9月发射了风云一号甲(FY-1A)和风云一号乙(FY-1B),1999年5月又发射了风云一号丙(FY-1C)～这三颗卫星都是极轨气象卫星。我国在1997年6月发射了地球静止轨道气象卫星风云二号甲(FY-2A)～2000年6月又发射了风云二号乙(FY-2B)。风云二号气象卫星的发射成功～使我国成为世界上第三个同时拥有极轨道和静止轨道两个系列气象卫星的国家。极轨气象卫星风云一号可飞经全球所有地区～观测全球气象变化～可提供长期天气预报信息,地球静止轨道气象卫星风云二号可实时、连续观察本地区的云图和气象变化～两者互相补充～使天气预报更准确。除此之外～还可对台风、海面温度、洪涝灾害、森林火灾进行监测预报～为中国参与国际合作、气象信息交流、进行全球气候变化研究提供有力的技术保证。国际气象组织已把这两颗卫星列入全球信息共享网络中。

,四,卫星导航定位系统～即北斗系统。我国在2000年发射了两颗同步定点导

航卫星～组成了区域性卫星导航系统～这是我国自主初步建立的第一代卫星导航系统。至2012年～已基本形成对中国及其周边国家和地区的覆盖能力。

我国在卫星研制领域虽与世界先进水平总体还有差距～但在深空探测～导航领域已走在了世界前列。

生物工程学院生工122班

柏振超学号1202010227

我国人造卫星的种类、发射时间、用途和意义

我国人造卫星的种类环绕地球飞行并在空间轨道运行一圈以上的无人航天器。简称人造地球卫星。人造卫星是发射数量最多，用途最广，发展最快的航天器。1957年10月4日苏联发射了世界上第一颗人造卫星。之后，美国、法国、日本也相继发射了人造卫星。中国于1970年4月24日发射了东方红1号人造卫星，到1992年底中国共发射33颗不同类型的人造卫星。在人类发射的数千颗人造卫星中，90%以上是直接为国民经济和军事服务的卫星，称为应用卫星。此外，还有科学卫星和技术试验卫星。应用卫星按其用途可分为空间物理探测卫星、通信卫星、天文卫星、气象卫星、地球资源卫星、侦察卫星、导航卫星、测地卫星等。人造卫星一般由专用系统和保障系统组成。专用系统是指与卫星所执行的任务直接有关的系统，也称为有效载荷。应用卫星的专用系统按卫星的各种用途包括：通信转发器，遥感器，导航设备等。科学卫星的专用系统则是各种空间物理探测、天文探测等仪器。技术试验卫星的专用系统则是各种新原理、新技术、新方案、新仪器设备和新材料的试验设备。保障系统是指保障卫星和专用系统在空间正常工作的系统，也称为服务系统。主要有结构系统、电源系统、热控制系统、姿态控制和轨道控制系统、无线电测控系统等。对于返回卫星，则还有返回着陆系统。人造卫星的运动轨道取决于卫星的任务要求，区分为低轨道、中高轨道、地球同步轨道、地球静止轨道、太阳同步轨道，大椭圆轨道和极轨道。人造卫星绕地球飞行的速度快，低轨道和中高轨道卫星一天可绕地球飞行几圈到十几圈，不受领土、领空和地理条件限制，视野广阔。能迅速与地面进行信息交换、包括地面信息的转发，也可获取地球的大量遥感信息，一张地球资源卫星图片所遥感的面积可达几万平方千米。在卫星轨道高度达到35800千米，并沿地球赤道上空与地球自转同一方向飞行时，卫星绕地球旋转周期与地球自转周期完全相同，相对位置保持不变。此卫星在地球上看来是静止地挂在高空，称为地球静止轨道卫星，简称静止卫星，这种卫星可实现卫星与地面站之间的不间断的信息交换，并大大简化地面

人造卫星设计

沈阳航空航天大学课程设计任务书CAD课程设计说明书人造地球卫星设计院系航空航天工程学部（院）专业空间飞行器设计与工程班号24030601 学号2012040306013 姓名李桦指导教师杨靖宇沈阳航空航天大学 2015年9月

沈阳航空航天大学课程设计任务书承诺书本人声明所呈交的课程设计说明书是本人在导师指导下进行的设计工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得沈阳航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权沈阳航空航天大学可以将论文的全部或部分内容进行存档，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编论文。（保密的论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期： 2015.9.18

摘要课程设计目的在于培养学生综合运用所学知识，发现，提出，分析和解决实际问题，锻炼实践能力的重要环节，是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程。本文对人造卫星进行了相关的设计、绘制和装配。这次课程设计持续三周，用CATIA进行绘制并进行合理的调整。关键词:CATIA.人造卫星设计.装配

ABSTRACT The purpose of curriculum design is to cultivate students comprehensive use of knowledge , discovery, analyzing and solving practical problems. My Course Exercise is about artificial satellite, which include designing, drawing and assemblage. This Course Exercise lasted three weeks, using CATIA software to draw artificial satellite and make reasonable adjustments. In these three weeks, I spend most of my time on studying, I learned a lot from this Course Exercise, which increase my spoken English, ability of designing and innovation. Keywords: CATIA artificial satellite assemble

六年级科学下册人造地球卫星教案

人造地球xx 教学设计思想：学习人造地球卫星方面的知识，就是要让学生初步了解航天技术的杰出成就，通过查阅资料和图片，使学生了解更多地球卫星方面的知识，激发学生研究探索地球卫星运动规律和原理的兴趣。模拟实验进一步培养学生推理思维能力，体会地球的引力导致卫星围绕地球做圆周运动的原理。教学目标：一、科学探究目标 1．能设法调查出各国人造地球卫星的资料。 2．能按照一定标准对人造地球卫星进行分类。 3．能有根据地对所研究的问题提出自己的假设。 4．能设计模拟实验证实自己的假设。二、情感态度与价值观目标能主动与同学交流各种人造地球卫星的用途。三、科学知识目标能用自己的话解释人造地球卫星的飞行原理。四、科学、技术、社会、环境目标能主动与其他同学交流人造地球卫星的发展对促进社会、经济进步的作用。教学重点和难点：重点是指导学生查阅资料，获得卫星用途方面的知识。难点是用模拟实验来研究xx的运动规律。

教学方法：教师讲授与学生活动相结合的互动教学法。教学过程：一.教学导入：师：今天我们先来欣赏一些特别振奋人心的图片，边欣赏边思考你有什么体会？（杨利伟在太空中的相关图片） 1师：看完图片，你能不能用一句话说一说你的体会？生：很激动。生：很让人羡慕啊。生：杨利伟可真棒啊！我也想乘坐人造地球卫星遨游太空。师：杨利伟乘坐“神州五号”飞船成功的绕地球进行了飞行，那“神州五号”是什么卫星你知道吗？生：人造地球xx。师：这节课我们就来共同揭开人造地球卫星的神秘面纱。（板书：人造地球xx）二.探究过程 (1)资料交流师：课前同学们搜集了大量关于人造地球卫星的资料和图片，下面我们以小组为单位交流一下你搜集到的内容，交流后选择1、2个你认为最精彩的资料到前面来汇报，组内其他同学作为补充，看看哪个组汇报的最完善！生：组内进行交流。

人造卫星基本原理

人造卫星的基本原理参考、摘录自——王冈曹振国《人造卫星原理》一、关于椭圆轨道在地球引力的作用下，要使物体环绕地球作圆周运动，那么必须使得物体的速度达到第一宇宙速度。如果卫星所需的向心力恰好和其所受万有引力相等，则它将作圆周运动。若其所需向心力大于地球引力，这是物体的运动轨迹就变成椭圆轨道了。物体的速度比环绕速度（作圆周运动时的速度）大得越多，椭圆轨道就越“扁长”，直到达到第二宇宙速度，物体便沿抛物线轨道飞出地球引力场之外。因为发射卫星和飞船时，入轨点的速度控制不可能绝对精确，速度大小的微小偏离，和速度方向与当地的地球水平方向间的微小偏差，都会使航天器的轨道不是圆形二是椭圆形，椭圆扁率取决于入轨点的速度大小和方向。二、卫星运动轨道的几何描述尽管开普勒定律阐明的是行星绕太阳的轨道运动，它们可以用于任意二体系统的运动，如地球和月亮，地球和人造卫星等。假定地球中心O 在椭圆的一个焦点上 a ——椭圆的半长轴 b ——椭圆的半短轴 >11.2km/s-抛物线 >16.7km/s-双曲线

c e ——偏心率 a c e = P e ——近地点 A p ——远地点 P ——半通径)1(2 2 e a a b P -== Y w ——轴与椭圆交点的坐标 f ——真近点角，近地点和远地点之间连线与卫星向径之间的夹角 E ——偏近点角只要知道了卫星运行的椭圆轨道的几个主要参数：a ，e 等，卫星在椭圆轨道上任一点（r ）处的速度就可以计算出来： )12( a r v - = μ 其中2μ=GM （地心万有引力常数）椭圆轨道上任一点处的向径r 为：)cos 1(E e a r -= 近地点向径：)1(e a r p -= 远地点向径：)1(e a r A += 所以，近地点r 最小，卫星速度最大e e a v -+? = 112 μ 远地点r 最大，卫星速度最小e e a v +-? = 112 μ 卫星或飞船入轨点处的速度，通常就是近地点的速度，这个速度一般要比当地的环绕速度要大；而椭圆轨道上远地点速度则比当地的环绕速度要小。圆形轨道可以看成椭圆轨道的特殊情况。即a=b=r ，所以 r GM r v = = 2 μ A

地球同步卫星原理及用途

地球同步卫星即地球同步轨道卫星，又称对地静止卫星，是运行在地球同步轨道上的人造卫星，星距离地球的高度约为36000 km,卫星的运行方向与地球自转方向相同、运行轨道为位于地球赤道平面上圆形轨道、运行周期与地球自转一周的时间相等，即23时56分4 秒,卫星在轨道上的绕行速度约为3.1公里/秒，其运行角速度等于地球自转的角速度。在地球同步轨道上布设3颗通讯卫星，即可实现除两极外的全球通讯。同步卫星分类地球同步卫星分为同步轨道静止卫星、倾斜轨道同步卫星和极地轨道同步卫星。原理及用途当同步轨道卫星轨道面的倾角为零度，即卫星在地球赤道上空运行时，由于运行方向与地球自转方向相同，运行周期又与地球同步，因此，人们从地球上仰望卫星，仿佛悬挂在太空静止不动，所以，把零倾角的同步轨道称作静止轨道，在静止轨道上运行的卫星称作静止卫星。静止卫星上的天线所辐射的电波，对地球的覆盖区域基本是稳定的，在这个覆盖区内，任何地球站之间可以实现23.56小时不间断通信。因此，同步轨道静止卫星主要用于陆地固定通信，如电话通信、电视节目的转播等，但也用于海上移动通信，不过，它不象陆上蜂窝移动通信那样有那么多的基站，只有卫星是一座大的基站，移动业务交换中心依然设在岸上（称为岸站），海上移动终端之间（即船舶与船舶之间）的通信，需经卫星两

跳后才能实现，例如，如果甲船需同乙船联系，那么，甲船将信号发至卫星，经卫星一跳到达岸站上的移动业务交换中心，然后，岸站又将信号发至卫星，再经卫星一跳到达乙船。倾斜轨道和极地轨道同步卫星从地球上看是移动的，但却每天可以经过特定的地区，因此，通常用于科研、气象或军事情报的搜集，以及两极地区和高纬度地区的通信。地球同步卫星常用于通讯、气象、广播电视、导弹预警、数据中继等方面，以实现对同一地区的连续工作。在遥感应用中，除了气象卫星外，一个突出的应用就是通过地球同步轨道上的4颗跟踪和数据中继卫星系统高速率地传送中低轨道地球观测卫星或航天飞机所获取的地球资源与环境遥感数据。世界上第一颗地球同步卫星是1964年8月19日美国发射的“辛康” （syncom）3号。中国于1984年4月8日、1986年2月1日和1988 年3月7日分别发射3颗用于通信广播的地球同步卫星。同步卫星的数据特点 ①周期、角速度一定，与地球自转周期（T=23时56分4秒）、角速度相同； ②轨道平面在赤道平面上； ③距离地心的距离一定：h=4.225 X 10A4km 距离地面的高度为 3.6 X 10A4km ④环绕速度一定：v=3.08km/s,环绕方向与地球自转方向相同； ⑤向心加速度大小一定：a=0.23m/（sA2

各种各样的人造卫星

各种各样的人造卫星人造地球卫星有它独具的优越条件。它本身无需动力就可以在大气外层空间长时间运行，能在几百公里到几万公里高度的大范围内活动，飞越地球上的绝大部分地区，甚至全球飞行，执行航天任务。这是大气层内任何飞行器都无法比拟的。自从第一颗人造地球卫星问世后，世界各国都把发展航天事业放在重要地位。迄今，有20多个国家先后共发射了4000多颗人造地球卫星。各种应用卫星不仅成了人类的政治活动、生产劳动、科学研究、文化娱乐所不可缺少的设备，而且现在它已进入到能大量创造财富的实用阶段。如美国制造一颗气象卫星成本只有几千万美元，而每年可收益10～20亿美元；用2.5亿美元设置3颗资源卫星，每年可收益14亿美元。还有各种军事卫星，在军事活动中也取得非常明显的效果。一、通信卫星现在，人们从电视屏幕上看到世界各地生动的场景和激动人心的体育比赛场面，已习以为常。确实，这是通信卫星的功劳才让观众大饱眼福，给千家万户带来了欢乐。现代无线电通信有长波、中波、短波、超短波、微波等几种波段。其中超短波（波长10～1米）和微波（波长1米以下）传输的信息量大，稳定可靠，适合于远距离通信，但是只能在“视距”范围内直线传播。发射站OH架设的天线越高，传播的范围越远，但超过OA的距离处就无法收到，需要一个转播站O′H′来转播。如果把转播站放到卫星上去，则传播距离就大得多。通信卫星上装有天线、转发器等无线电传输设备。地面发射站发出的微波信号，通过通信卫星接收、放大后，再远距离发回地面。

但是卫星不停地绕地面运行，只有地面上看到卫星时才能接收信号，因此，对某一地点来说就不能随时都能通信。这就要求通信卫星相对于地球是静止的，才能稳定通信。如果把卫星发射到离地面35800公里高度，那么它绕地球运行一周，正好等于地球的一天，与地球自转的速度同步，卫星相对于地球就是静止的。这个轨道就是同步轨道。一颗通信卫星在这个高度上可以覆盖地球表面积的三分之一。因此，在赤道上空等距安排三颗同步通信卫星，就可以实现全球通信，成一组国际通信卫星，当然还需要配备专门的地面接收和发射站。下图即为我国的WD-6六米卫星通信地面站。同时，通信卫星要对地面站接收和发射信号，就要控制卫星的姿态，使无线始终对着地球。最新的V号国际通信卫星有12000条电话线路，

卫星的大小分类

神舟太空集团信息，重量在1000Kg以下的人造卫星统称为“微小型卫星”，进一步可细分为：“小卫星”(smallsat)，重100～1000Kg；“微卫星” (microsat)，重10～100Kg；“纳卫星” (nanosat)，重1～10Kg；“皮卫星” (picosat)，重0.1～1Kg；“飞卫星” (femtosat)，重0.1Kg以下。英文词中的micro (微)、nano (纳)、pico (皮)和femto (飞)等，是国际单位制中用以表示十进制倍数的词头，其数值分别为10-6、10-9、10-12和10-15，这里只是借用来对微小型卫星按重量进行分类，并不具有其数值的实际含义。微小型卫星体积小、重量轻、研制周期短、成本低、发射方式灵活，在军事上有较大的应用潜力，20世纪80年代中期以来受到越来越多国家的重视。美国已发射重量在几百千克以下的多种小卫星和重量不足10千克的试验型纳卫星和皮卫星；英国、瑞典也在2000年发射了纳卫星；法国、印度、阿根廷、智利、巴西、韩国、泰国、巴基斯坦等国已经有了自己的小卫星。此外，印度尼西亚、马来西亚、菲律宾等国及中国台湾地区正在与航天大国合作研制小卫星或微卫星。微小型卫星目前主要用于通信、对地遥感、行星际探测、科学研究和技术试验，它的发展依然是受需求牵引和技术推动的制约。更广泛的应用需要在关键技术上有革命性的突破与创新。这些新技术主要包括电推进技术、多功能结构、微机电系统、一体化设计、先进的存储器与计算机软件技术以及轨道控制技术等。随着这些技术不断被攻克，微小型卫星必将成为一大类航天器，并作为大型航天器的补充，在军事、国民经济各部门得到广泛应用。根据太空垃圾尺寸的大小，国际上把太空垃圾分为3类：尺寸＞10厘米的为大碎片，现在大概有2万多块，可被监测到；尺寸介于1～10厘米之间的为小碎片,现在大概有11万块；尺寸介于1毫米～1厘米之间的为微小碎片,现在大概有37万块。而尺寸不大于1毫米的碎片现在大概有几千万块。多年来，科学家一直担心卫星有可能会撞上这些太空垃圾。一次撞击就有可能产生数千个垃圾，这些碎片存在摧毁其他卫星的潜在风险。轨道里大约有2.2万个尺寸足以让地面上的人进行追踪的物体，以及无数更小的垃圾，它们会对载人飞船和非常重要的人造卫星造成严重破坏。电视信号、天气预报、全球定位导航和国际电话连接均是存在撞击风险的一些服务项目。最近美国宇航局在一份报告中称，围绕在地球周围的太空垃圾的数量已经达到一个“临界点”。

(完整版)人造卫星选择专题练习有答案

e p q 人造卫星选择题专题练习 1．如图，地球赤道上山丘e ，近地资源卫星p 和同步通信卫星q 均在赤道平面上绕地球做匀速圆周运动。设e 、p 、q 的圆周运动速率分别为v 1、v 2、v 3，向心加速度分别为a 1、a 2、a 3，则 A ．v 1>v 2>v 3 B ．v 1a 2>a 3 D ．a 1