从1957年10月4日人类将第一颗人造地球卫星送上太空起，在随后的将近60年时间里，有数以千计飞行器先后进入太空，本图显示的只是其中很小的一部分。人造的无人和载人航天器，已经到达、环绕或降落在太阳系的每一个大的星球，其中有的已经越过太阳风层顶，进入太阳系外的星际空间

环绕在地球轨道上

项目化 跨学科主题 综合实践活动：

一枚从地球发射的运载火箭搭载着一颗气象卫星冲出地球大气层，它将要把这颗气象卫星送入位于地球上空560千米的轨道。之后，火箭离开轨道，在地心引力的作用下返回地球，一般情况下，火箭在重返地球时坠毁。而此时，气象卫星已经到达了它在太空中的预定轨道，将沿着固定的路径环绕地球。

1957年，苏联成功发射了人类第—颗人造地球卫星——“斯普特尼克”1号。之后，世界各国基本上都以同样的方式将自己的人造地球卫星送入轨道。2015年，共有1071颗人造卫星在环绕地球的轨道上工作，这个数字一度达到3000颗。

什么是在轨?

环绕地球的卫星和地球在进行着一场拉锯战：卫星的直线飞出的趋势和地球引力向内拉的趋势。而在这两个力的平衡点，就产生了轨道。让物体保持在轨道上的速度是轨道速度，速度过快将进不了轨道，过慢将坠毁。一定的高度有一定量的地心引力，对应着一定的轨道速度。要想保持在地球上空242千米的高度，轨道速度要达到7.6千米/秒，轨道位置越高，轨道速度越慢。

根据轨道高度，人造卫星分布区域被划分为三个：近地轨道、中轨道和地球静止轨道。至于卫星要进入哪一个轨道，就要看它执行什么样的任务，想看到什么样的“风景”。

进入轨道

运载火箭航行到位于地球上空193千米的位置时，便可以释放搭载的物体，比如人造地球卫星。随后，人们便可从地球上进行控制，让卫星进入近地轨道。

许多航天器都位于近地轨道。位于近地轨道的航天器包括了大部分人类送入太空的人造地球卫星。这些人造地球卫星通常要执行一项具体任务，例如绘制世界地图或跟踪军事数据等。它们位于距地球表面200～2000千米的地方，以6.9～7.8千米/秒的速度飞行。

导航卫星和通信卫星位于距地球表面2000～35786千米的地方，这个位置被人们称为半同步轨道或中轨道。

距地球表面35786千米的轨道叫作地球静止轨道，在这个轨道上的卫星，以3.07千米/秒的速度飞驰，运行方向与地球自转方向相同，运行周期与地球自转一周的时间相等。电视卫星和气象卫星进入的就是这个轨道。不夸张地说，它们的在轨时间可以达100万年之久。

变轨

卫星发射不是一轨到位，而是在环绕地球飞行的过程中经过几次变轨才到达预定的位置。最典型的是霍曼变轨，名称来自德国物理学家瓦尔特·霍曼。霍曼变轨是先让航天器进入低轨运行，然后再通过椭圆轨道送往较高的目标轨道。这种方法只需两次引擎推进，相对地节省燃料。

在轨航天器在正常轨道运行的过程中，也需要变轨。一方面，变轨是为了躲避“太空垃圾”的伤害；另一方面，由于受地球引力影响，航天器的轨道会越来越低，需要不断地修正。

在拥挤的太空中航行

地球周围的在轨航天器大多数为气象、导航、通信等卫星，现在有1000多颗卫星绕着地球飞行。其中包括以哈勃空间望远镜为首的太空望远镜和巨大的国际空间站。

还有一些专门和国际空间站对接的航天器。人们可以在地球上操控航天器与国际空间站对接，国际空间站上的机器人手臂引导那些无人航天器，让它们在国际空间站的港口着陆。这些航天器带给国际空间站食物、装备以及其他补给品。

像航天飞机那样的太空修理台也是在轨航天器，可以在太空中开启舱盖，将哈勃空间望远镜、人造地球卫星等太空中的设备拽进舱里的修理台进行维修。不过，随着航天飞机的退役，这些太空设备现在只能靠它们自己了。但有私人航天公司已经制订计划，打算制造能进入太空并担负起修理职责的航天器。

你可能会问，为什么卫星不会相撞?实际上，卫星的运行受到地面的严格监视，卫星在发射时，就要保证进入轨道后不会与其他卫星相撞。

2009年2月，曾发生一起一颗美国通信卫星和一颗俄罗斯通信卫星相撞的事件，这是类似事件的首次出现。

如此多的航天器飘浮在地球之外，虽然我们不一定看得见，但是每天都在和它们打交道：从打电话到传输地图信息，再到观察外太空，正是这些人造地球卫星和航天器的存在，让我们的生活变得更加轻松。