聊聊人造卫星的轨道

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聊聊人造卫星的轨道

卫星轨道概述

在卫星发射的新闻报道中我们经常听到有关轨道的各种名词，比如太阳同步轨道，地球同步轨道，高轨，静止轨道等等，不是熟悉的看了之后会比较懵。

今天我们就来聊下人造卫星的轨道，了解卫星轨道的特性对相应轨道上卫星的数据也会有一些基本认识，甚至不用看详细参数也会知道一个大概。

地球同步轨道与太阳同步轨道

地球同步轨道与太阳同步轨道是根据卫星的运行周期与地球还是与太阳同步来的划分。

什么是地球同步轨道

简单地说，就是跟地球同步，相对地球静止。

地球同步轨道运行周期等于地球自转周期(23小时56分4秒)的顺行人造地球卫星轨道。不考虑轨道摄动（指受其它天体的吸引或其他因素的影响在轨道上产生的偏差）时，在地球同步轨道上运行的卫星每天相同时刻经过地球上相同地点的上空。对地面观测者而言，每天相同时刻卫星出现在相同的方向上。倾角为0的圆形地球同步轨道，称为地球静止卫星轨道。

地球同步轨道卫星按其轨道倾角的不同可分为地球静止卫星、倾斜轨道同步卫星和极地轨道同步卫星。

什么是太阳同步轨道

简单地说，就是跟太阳同步，不受季节影响。

太阳同步轨道是指卫星轨道平面旋转的角速度与地球绕太阳公转角速度相同的轨道。注意：太阳同步轨道也是绕着地球的轨道，而不是绕着太阳的轨道。

高中地理学过季节的变化是地球绕太阳公转的结果，而太阳同步轨道的卫星因为其旋转与地球绕太阳公转同步，相当于抵消了地球的绕太阳的公转。那么，太阳同步轨道上的卫星受到的光照就不会因为季节变化。通过下方同一纬度地面时的光照是稳定的，对地观测时排除了光照变化引起的干扰。这是太阳同步轨道卫星的一大特点。

大部分太阳同步轨道的高度都在几百公里，因此这个轨道的卫星的分辨率通常比较高，比如高分系列卫星的很多卫星都是太阳同步轨道，如高分一号、二号、三号等。

地球静止轨道与极地轨道

地球静止轨道与极低轨道是根据轨道面与赤道面的夹角来划分的。

什么是地球静止轨道

所谓地球静止轨道，是指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。地球静止轨道距离地面的距离很远，相对赤道高度为35786.034公里，一般简称36000公里或35800公里。

常见地球静止轨道卫星有哪些？

气象卫星风云二号、风云四号等

什么是极地轨道

轨道平面与赤道面夹角为90°的人造地球卫星轨道。人造卫星运行时能到达南北极区上空，即卫星能飞经全球范围的上空。需要在全球范围内进行观测和应用的气象卫星、导航卫星、地球资源卫星等都采用这种轨道。

极轨卫星一般用双星来组网观测的。一般的配置是“上午”一颗卫星、“下午”一颗卫星。从卫星轨道的层面来讲，主要是指卫星飞过赤道顶上的时间是在上午还是在下午。作为卫星用户，我们则可以粗略地理解为，上午星是指气象卫星上午地方时飞过这个地方，下午星则是气象卫星在下午地方时飞过这个地方。

小思考：想想为啥MODIS是两颗星？

常见的极地轨道卫星有哪些

极地轨道气象卫星，如中国的风云一号”和“风云三号”两个系列的卫星，以及MODIS的Terra和Aqua卫星等。

什么是高轨/低轨

根据卫星轨道高度进行分类，具体可分为高轨道（HEO，High Earth Oribt）、中轨（MEO，Medium Earth Orbit）和低轨（LEO，Low Earth Orbit）三种。

说明：这个划分网上有各种版本，大致意思相近即可，请勿纠结具体细节。

高轨卫星

高轨卫星通常是轨道高度大于20000km，如地球静止轨道卫星，位于赤道上方约36000km的高度，也称GEO（Geostationary Earth Oribt）卫星。常见高轨卫星包括通信卫星（北斗卫星），部分气象卫星（风云四号）及光学卫星（高分十三号）等。

中轨卫星

中轨道卫星大多指轨道高度为2000~20000km的轨道。

低轨卫星

低轨卫星通常在200~2000km的高度，也称近地轨道卫星。大部分太阳同步轨道卫星都属于低轨卫星，如高分一号的轨道高度为645km，高分二号的轨道高度631km等。

什么是晨昏轨道？

专业地说：晨昏轨道是指地方降交点时间（ETC）6:00左右的卫星观测轨道。

数学上定义：在卫星或行星表面上，与太阳正切的所有点集合形成的轨迹。

通俗点说：位于晨昏线上的轨道，与晨昏轨道相对应的是上午轨道、下午轨道。晨昏线即晨昏圈，是指地球上昼半球和夜半球之间的分界线。晨昏轨道可以弥补极轨卫星的上午轨道和下午轨道观测时间上的不足。

晨昏轨道卫星有哪些

中国气象局在2013年的世界气象组织执行理事会上承诺在风云三号业务系列中发展晨昏轨道观测卫星，并于2015年启动了研究，命名为FY-3E卫星。它将是全球首个晨昏轨道极轨气象卫星，原计划在2020年底发射，但应该是因为某种原因推迟了发射。该卫星发射后，将弥补全球数值预报(NWP)6小时同化时间窗口内的资料空白区。

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