第３１卷第６期 ２０１０年１２月 航天返回与遥感 ＳＰＡＣＥＣＲ ＡＦＴ ＲＥＣ０ＶＥＲＹ＆ＲＥＭＯＴＥ ＳＥＮＳＩＮＧ ２３
国外地球同步轨道遥感卫星发展初步研究
郭玲华 邓 峥 陶家生 孙晓峰 王碧茹 裴胜伟 梁巍 顾伟琪
（１中国空间技术研究院，北京１０００８１） （２北京空间科技信息研究所，北京１０００８６）
摘要地球同步轨道遥感卫星因具备高时效性及持续探测能力等优势，已成为当前国际遥感卫星领
域一个重要的发展方向。文章围绕地球同步轨道遥感卫星，重点针对光学、微波、电子侦察等国际地球同步
轨道遥感卫星及卫星平台发展动态、发展趋势开展了调研与分析，梳理出国际发展情况对中国地球同步轨
道遥感卫星领域发展的启示。文章从地球同步轨道遥感卫星领域发展战略的高度，进一步提出支撑该领域
发展需重点突破的关键技术。
关键词 光学微波 电子侦察空间目标监视卫星平台 地球同步轨道遥感卫星
中图分类号：Ｖ４４３ ．５；Ｖ４７４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００９—８５ｌ８（２０１０）０６—００２３—０８
Ｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ Ｆｏｒｅｉｇｎ ＧＥＯ
Ｒｅｍｏｔｅ Ｓｅｎｓｉｎｇ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅｓ
Ｄｅｎｇ Ｚｈｅｎｇ Ｔａｏ Ｊｉａｓｈｅｎｇ Ｓｕｎ Ｘｉａｏｆｅｎｇ Ｗａｎｇ Ｂｉｒｕ Ｐｅｉ Ｓｈｅｎｇｗｅｉ
Ｌｉａｎｇ Ｗｅｉ Ｇｕ Ｗｅｉｑｉ２
（１ Ｃｈｉｎａ Ａｃａｄｅｍｙ Ｓｐａｃｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８１，Ｃｈｉｎａ） （２ Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｓｐａｃｅ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８６，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｇｅｓｔａｔｉｏｎａｌ ｏｒｂｉｔ（ＧＥＯ）ｒｅｍｏｔｅ ｓｅｎｓｉｎｇ ｓａｔｅｌｌｉｔｅ ｈａｓ ｂｅｃｏｍｅ ａ ｖｅｒｙ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ａｓｐｅｃｔ ｏｆ ｃｕｒｒｅｎｔ ｒｅｍｏｔｅ
地球同步卫星轨
卫星运行周期与地球自转周期(23小时56分4秒)相同的轨道称为地球同步卫星轨道(简称同步轨道)，而在无数条同步轨道中，有一条圆形轨道，它的轨道平面与地球赤道平面重合，在这个轨道上的所有卫星，从地面上看都像是悬在赤道上空静止不动，这样的卫星称为地球静止轨道卫星，简称静止卫星，这条轨道就称为地球静止卫星轨道，简称静止卫星轨道，高度大约是35800公里．
人们通常简称的同步轨道卫星一般指的是静止卫星．静止卫星的发射要比低轨道卫星难得多．其一，需要大推力运载火箭；其二，卫星的发射过程比较复杂，需要有高超的测控技术．
发射静止卫星一般用三级火箭，卫星本身还装有远地点发动机，整个发射过程要经过三次轨道变换，卫星才能到达预定的位置．运载火箭的第一级和第二级首先把卫星连同第三级火箭送入100～200公里高的圆形轨道，称为停泊轨道．然后第三级火箭分两次点火，把卫星送入远地点在赤道上空约35800公里的大椭圆轨道，称为转移轨道．
卫星在转移轨道上运行过程中，由地面测控中心控制，调整卫星姿态，在到达远地点时，指令远地点发动机点火，把卫星送入准静止轨道．卫星由地面控制，经过一段时间飘移，最后定点在预定位置．这个位置可用经度表示，例如我国的“东方红”三号通信卫星是定位在东经125°．
从以上可以看出，没有高超的火箭技术和遥测控制技术，发射不了静止卫星．目前世界上只有美国、俄罗斯、法国、中国和日本等几个国家能独立发射这种卫星．因为静止卫星位于赤道上空，所以它的发射场越靠近赤道越好，以便节省发射卫星所消耗的能量．例如在我国，静止卫星都是在西昌发射中心发射而不在太原或酒泉发射中心发射，法国的卫星发射场建在赤道附近的法属圭亚那而不在法国本土，道理就在于此．
有关地球同步卫星几个问题的研究
潘竞磷 （民勤县第四中学 甘肃 武威 ７３３３００） 人造地球卫星是现代航天技术的结晶，它被广泛应用 于军事、科研、工农业生产等很多领域，对人类社会生活的 影响也日趋广泛，其中应用最多的是地球同步通讯卫星，简 称同步卫星，主要用它作为太空中的微波中继站，通过它可 以转发和发射电磁波信号，目前同步卫星的轨道一般都采 用地球静止轨道，即卫星运转的周期与地球自转周期相同， 相对于地球静止不动。有关同步卫星知识的题目在高考中 曾多次出现，并且越来越成为考查的热点。而且现行教材和 许多科普资料对此都进行过介绍，但都不是很系统，很多学 生对它的认识较为模糊，甚至错误，因此为了使学生加深理 解、走出认识上的误区，教学中有必要向学生澄清以下五个 问题： 一、同步卫星的轨道与地球赤道共面 假设卫星发射在北纬某地的 上空的Ｂ点．其受力情况如图１ 所示，由于该卫星绕地轴做圆周 运动所需的向心力只能由万有引 力的一个分力 提供，而万有引 力的另一个分力 就会使该卫星 离开Ｂ点向赤道运动。除非另有 ①１） 南 图１ 星绕地轴运转就可以与地球自转同步，两者的周期为２４小 时。 设地球质量Ｍ，地球半径为Ｒｏ，卫星质量为ｍ，离地面 的高度为ｈ，则有： Ｇ ＝ （ ｍ（等 （ ＾）得：ｈ： Ｖ －Ｒ。 将Ｒｏ＝６４００Ｋｍ，Ｇ＝６．６７ｘ１０－“Ｎ・ｍ ｇ２，Ｍ－－６．ＯｘｌＯ￣ｇ，Ｔ－－ ２４ｈ＝８６４００ｓ代入上式得：ｈ＝３．６ｘ１０％ｍ 因为所有同步卫星的周期相同，所以它们距离地面的 高度相同（均为ｈ＝３．６ｘ１０％ｍ），必然定位于赤道上空的同一 个大园上，赤道上空的这一位置被科学家们喻为“黄金圈”， 是各国在太空主要争夺的领域之一。 三、各国发射的同步卫星会相撞吗 由上述的分析可知：既然所有的同步卫星都在距地面 的高度均为ｈ＝３．６×１０ ｍ的大圆上，那么由Ｇ＝ 等 ＝ｍ
一个力 恰好与 平衡（但因Ｐ没有施力物体，所以Ｐ 是不存在的），所以卫星若发射在赤道平面的上方（或下方） 某处。则卫星在绕地轴做圆周运动的同时．也向赤道平面运 动。它的运动就不会稳定，从而使卫星不能与地球同步，这 种卫星就不是地球同步卫星，所以要使卫星与地球同步运 行，必须要求卫星的轨道与地球赤道共面。 如果将卫星发射到赤道上空的Ａ点．则地球对它的万 有引力Ｆ全部用来提供卫星绕地轴做圆周运动所需要的向 心力，此时若能保证卫星的一定轨道半径，则卫星就能够以 与地球相同的角速度‘０绕地轴旋转，此时该卫星才能够 “停留”在赤道上空的某点．实现与地球的自转同步，卫星就 处于一种动态平衡状态中。 二、所有同步卫星的高度都是一样的 如上所述。发射在赤道上空的同步卫星。它受到的唯一 一个力——万有引力，提供卫星绕地轴运转所需的向心力， 当卫星的轨道半径ｒ（或离地面的高度ｈ）取某一定值时，卫 一７Ｏ一 可知，它们的速度也都相同，为 ＝、／ Ｉ３．１ｋｍ／ｓ 这些卫星就如同在同一跑道上以相同速度跑步的运动员一 样不会出现后者追上前者的现象。因此只要发射时未撞上。 以后也不必担心会相撞。 四、同步卫星是如何发射和回收的 同步卫星的发射，通常都采用变轨发射的方法。如图２ 所示，先是用运载火箭把卫星送入近地停泊轨道上。待卫星 运行状态稳定后，在近地点。卫星的末级火箭开始点火工 作。把卫星送入一条大的椭圆转移轨道上，椭圆轨道的远地 点距地心距离等于同步轨道半径，以后再在地面测控站的 控制下。利用遥控指令选择远地点为启动星载发动机点火 位置和点火时问。使卫星逐步调整至同步轨道运行。 相反，对返回式卫星（或飞船）在回收时，应在远地点和 近地点分别使卫星（或飞船）减速，使卫星从高轨道进入转 移轨道，再回到近地轨道，最后进入大气层，落回地面。 五、同步卫星的“四个速率”关系如何 １．近地轨道和同步轨道的速率 在近地轨道和同步轨道上．可以认为卫星以地心为圆 参专｛分２００
地球资源卫星（Landsat）
地球资源卫星是１９７２年才开始发展起来的新型卫星，它是航天技术与遥感技术相结合的产物。美国于１９７２年７月３日发射了ＥＲＴＳ１号第一颗地球资源卫星。１９７５年１１月２６日，中国发射了第一颗返回式遥感卫星，到１９９０年，中国共发射了１２颗返回式遥感卫星，回收成功率达１００％，苏联从１９７７年起发射了“流星”系列地球资源卫星和海洋勘测卫星。法国于１９８６年也发射了先进的“斯波特”商用地球资源卫星。
地球资源卫星对工农业生产和地质、水文、海洋、矿藏、环境监测、生态平衡和预防自然灾害都有巨大作用。比如用飞机进行航空测量中国领土一遍，需拍１５０万张照片，费时１０年；而用地球资源卫星测绘，则只需约５００张照片，几天就可完成。要把整个地球测量一遍，也只不过需要１８天就可完成，一个星期就可拍摄和积累地面景物照片１万张。地球资源卫星可以寻找矿藏和油田，找水和查火，预报农作物病虫害和产量，查清牧草分布和浮游生物的分布与密度。
