牧瀨

地球只有1顆天然衛星,那就是月球。不過,圍繞地球的人造衛星卻越來越多。
人造衛星被火箭帶到地球上空,在引力和慣性的作用下繞地球公轉。
土星有82顆衛星,是目前已知擁有最多衛星的行星。但要是算上人造衛星的話,地球將遙遙領先——截至2021年1月,地球軌道上有3372顆人造衛星正在工作;如果把已經停用但沒掉下來的也算上,則超過了6000顆。
信號以電磁波的形式在人造衛星與地面間傳遞。就像手機離路由器越近,WiFi信號越強一樣,衛星離地球越近,信號傳輸的質量越好,所以通信衛星一般都在較低的軌道;衛星遠離地球時,信號質量變差,但覆蓋范圍更廣,所以中繼衛星位于較高的軌道,便于遙控其他衛星。
衛星需要電能才能運行。它的內部裝有蓄電池,外部則安裝了巨大的太陽能板,利用太陽光來發電。一些衛星還有油箱和推進器,可以通過燃燒化學燃料來推進。
大部分人造衛星都在這里,90分鐘就能繞地球一圈,如哈勃太空望遠鏡、國際空間站、天宮空間站。
GPS衛星、北斗衛星都在這個軌道上。
這里的衛星和地球自轉保持同步;因此,對地球上的人來說,它們看起來一動不動,始終懸停在天空中的同一位置。
人造衛星聽起來很遙遠,但實際上,從日常出行,到探索宇宙,它們每時每刻都在默默地幫助人類。

地圖導航幾乎是當今每個人手機上的必備應用,不僅去陌生的地方使用,即使去熟悉的地方,人們有時也會讓導航軟件為自己規劃一條更方便快捷的新路線。
導航服務依靠的就是太空中數十顆衛星組成的導航系統,如全球定位系統(GPS)、北斗衛星導航系統等,它們能迅速找到手機的位置,并把位置信息發回給手機。飛機、船只也需要類似的軟件來定位。

氣象衛星俯瞰地球,對全球各地進行24小時無間斷的天氣監測,拍攝地球上的云層、冰雪、火災、煙霧等等。氣象工作者對這些照片做出分析,就成了我們每天看到的天氣預報。

哈勃望遠鏡
太空望遠鏡也屬于人造衛星,如哈勃望遠鏡,它讓我們看到了遙遠天體的壯麗圖景。

不僅有繞地球的人造衛星,還有繞火星、月球的人造衛星,如火星快車號、嫦娥一號等,可以近距離探測天體。圖為火星快車號與火星示意圖。

通常,我們使用手機時,手機信號會通過基站傳輸。但在人跡罕至的地區,如沙漠和大海,沒有基站,手機完全沒有信號。這時人們要用衛星電話聯絡外界,由衛星傳輸信號。

間諜衛星會偷偷拍攝其他國家的地面照片,竊取軍事機密。還有人提出在衛星上安裝激光武器,用于摧毀敵人的導彈或航天器;但激光武器需要大量能量,人們很難將那么龐大的供能設備搬到太空,這種殺手衛星目前還只是幻想。
假如有一天,人造衛星全都消失了,我們的生活將變得一團糟。
首先,紙質地圖成了出門必備,飛機將在云層中迷路,水手要憑指南針和星星尋找方向。天氣預報將變成“無獎競猜”,臺風、沙塵暴等災害神出鬼沒,打得人們猝不及防;一旦遇到災難,偏遠地區的人將求救無門……
你也沒辦法正常上網了,因為互聯網有嚴格的網絡協議,需要靠衛星校準全球各地的時間,時間準確才能收發信息。沒有衛星,網絡將出現嚴重故障。
我們離不開人造衛星,但衛星太多也會造成麻煩。
報廢衛星與火箭的殘骸碎片會成為太空垃圾,哪怕是一顆小小的螺絲,都有可能撞壞衛星的太陽能板。如今,地球周圍飄浮著上億塊太空垃圾。
衛星還會干擾地面天文望遠鏡的視野,甚至有科學家把路過的衛星誤認成新發現的天體,造成烏龍事件。

2009年2月,兩顆人造衛星以11700米/秒的高速發生碰撞,當場同歸于盡,還解體成上千塊碎片。2012年,一塊碎片從離國際空間站120米遠的地方經過,在太空中,這已經相當于擦肩而過了,為了安全,空間站內的宇航員還去往聯盟號航天器內避難,還好有驚無險。
由于目前還沒有限制太空垃圾的國際條約,每年都有大量衛星被發射到太空,使太空垃圾持續增加,未來,衛星很可能再次發生碰撞。更糟的是,一旦有一顆衛星出事故,它的碎片或許會撞到其他衛星,引發連環車禍。
為避免慘劇發生,科學家們絞盡腦汁,想出了多種解決辦法。
如今,美國宇航局的太空監視網絡緊盯著人造衛星與幾萬塊太空垃圾,記錄它們的飛行軌跡。一旦有物體距離太近,監視網絡就會發出警報,提醒附近的航天器進行“回避機動”,即微調飛行軌道,避免發生碰撞。
衛星退役后去哪兒了?
一些衛星運營商計劃在衛星快報廢時讓它加速,進入遠高于地球同步軌道的“墓地軌道”,這樣就能避開絕大多數的在役衛星。還有一些衛星則進入更低的“處置軌道”,在大氣中燃燒殆盡。

科學家們正在研究、設計多款“清潔車”,用來收集沒有推進能力的報廢衛星和太空垃圾。
2016年,日本曾向國際空間站發送一臺設備,嘗試用繩索把太空垃圾拖出軌道,但沒有成功。
歐洲航天局計劃在2025年發射一顆裝有機械臂的人造衛星,它可以抓住軌道中的報廢衛星,并帶著它一起落入大氣層燒掉。