什么是人造卫星？用途、示例及如何在天空中发现它们
此刻，超过14,000颗卫星正飞越天空——这一数字相比几年前翻了一倍。人造地球卫星是围绕我们家园星球运行的人造物体。它们帮助我们导航、预报天气、研究太空，并实现全球通信。在本指南中，你将了解人造卫星的关键知识，并借助Satellite Tracker应用亲自在天空中发现其中一些。
内容
- 人造地球卫星：快速了解
- 什么是人造卫星？
- 什么时候能看到人造卫星？
- 轨道类型：为什么只有部分人造卫星可见？
- 为什么卫星与每个人都息息相关：用途与意义
- 人造卫星的历史：从斯普特尼克1号到现代卫星星座
- 卫星星座与星链
- 人造卫星常见问题
- 人造地球卫星：关键事实
人造地球卫星：快速了解
- 它们是什么：围绕地球运行的人造物体
- 它们为何重要：它们支持通信、导航、天气预报、科学研究和地球观测
- 你能看到什么：明亮的卫星、卫星列车和国际空间站
- 最佳观测时间：日落后不久或日出前不久
- 如何追踪它们：与其随机在天空中寻找，不如提前预测卫星过境——可以使用像Satellite Tracker这样的应用
什么是人造卫星？
人造地球卫星是指任何被发射到围绕我们星球轨道上的人造物体。有些卫星会运行多年，传输数据并执行特定任务。另一些则停止工作，作为失效物体或太空垃圾留在轨道上。
以下只是一些著名人造卫星的例子：
什么时候能看到人造卫星？
当卫星仍被太阳照亮，而你头顶的天空已经变暗时，它们最容易被观测到。这通常发生在日落后不久或日出前不久。
你所看到的是一种特定的几何排列。只有当卫星位于你的地平线之上、被太阳照亮且天空足够黑暗时，它才会变得可见。这就形成了一个相对短暂的观测窗口。
在运动的某个时刻，卫星可能会突然变暗并消失。这是因为它进入了地球阴影。这种变化可能非常突然，通常会在几秒钟内发生。
如果时间太早，天空太亮。如果时间太晚，卫星可能已经进入阴影。这就是为什么时机如此重要。
如何在夜空中看到卫星？
观测卫星的主要难点在于准确知道何时以及朝哪个方向看。
Satellite Tracker应用通过显示你所在位置的卫星过境信息来解决这个问题。它提供每个目标穿越天空的时间、亮度和路径。
与其随机寻找，不如提前规划，并在恰当时刻做好准备。该应用还会显示卫星会在地平线上方升到多高，以及它会保持可见多久，这有助于估计它有多容易被观测到。
轨道类型：为什么只有部分人造卫星可见？
并不是所有卫星都同样容易观测——它们的可见性在很大程度上取决于其轨道。
大多数可见卫星运行在近地轨道（LEO）上，距离地面只有几百千米。它们足够明亮，且在天空中移动很快，因此很容易被注意到。
更高轨道上的卫星则表现不同。导航卫星，包括GPS卫星，运行在大约20,000千米的更远处。它们太暗，无法用肉眼看到。地球同步卫星位于更远的约36,000千米高空，看起来固定在地球上方某一点，没有望远镜几乎无法看见。
这就是为什么你能观测到的大多数卫星都相对较低且移动迅速。
为什么观测卫星是开始接触天文学的好方式？
卫星是最容易观测的天体之一。你不需要望远镜，也不需要特别黑暗的天空。很多时候，你只需要晴朗的天气和准确的时机。
观测卫星会改变你对夜空的感知。夜空不再只是遥远的背景，而会变成一个人类活动清晰可见、持续进行的空间。从非常直接的意义上说，卫星表明太空已不再遥不可及。它已经成为我们日常环境的一部分。
属于天空中最亮天体之一的卫星
最容易发现的人造天体之一是国际空间站（ISS）。它是轨道上最大的人造结构，在有利条件下亮度可达−4.5等，可与金星相媲美。
一次明亮的卫星过境会带来非常动态的观感。与看起来固定不动的恒星不同，卫星只需几分钟就能横穿整片天空。如果它几乎从你头顶经过，其亮度可能会显著增加，随后再次减弱。你所看到的是阳光实时从一个移动物体上反射出来。
卫星移动平稳，不会闪烁。它们看起来像是在天空中平稳移动的稳定光点。
过去，观测者还能看到铱星闪光，这是由铱星通信卫星网络上大型天线表面反射阳光所造成的短暂闪光。这种闪光亮度可达−8等，比金星还亮。现代卫星在设计上会尽量减少这种现象，但偶尔仍可能发生反射。
为什么卫星与每个人都息息相关：用途与意义
在人类历史的大部分时间里，夜空完全是自然的。如今，它包含着越来越多的人造物体。这是人类活动已扩展到地球之外的可见证据。
卫星有许多用途。它们帮助我们进行跨洲通话、监测风暴和野火、观测气候变化，并在轨道上及地球之外开展科学实验。
最熟悉的例子之一，是人们每天都在使用却往往不会多想的东西：GPS。导航系统依赖于一个环绕地球运行的卫星网络。你的手机通过测量来自多颗卫星信号到达时间的细微差异来计算自身位置——而即便只是几纳秒的计时误差，也会在地球上造成明显的位置偏差。这就是为什么GPS卫星搭载超精确的原子钟，并且必须考虑爱因斯坦相对论所预测的效应——没有这些修正，GPS根本无法精确工作。每当你在智能手机上打开地图或通过应用叫车时，你都在实时使用航天技术。
与此同时，卫星数量的不断增加也带来了新的挑战。地球轨道正变得越来越拥挤，太空垃圾和长期可持续性等问题日益重要——重要到美国联邦通信委员会如今要求许多近地轨道卫星在其任务结束后5年内离轨。
人造卫星的历史：从斯普特尼克1号到现代卫星星座
人造卫星的历史始于1957年，当时苏联发射了第一颗人造卫星斯普特尼克1号。这一事件标志着太空时代的开始。
在斯普特尼之后，轨道技术迅速发展。卫星很快被用于科学研究、通信、天气监测和导航。后来又出现了载人航天器、登月任务、轨道空间站以及对其他行星的机器人探测。
如今，地球轨道比太空飞行早期几十年时拥挤得多。现在，地球周围已有超过14,000颗在役卫星，以及数以万计的已追踪物体，还有超过100万块大于1厘米的碎片环绕着我们的星球。
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卫星星座与星链
近来天空中最明显的变化之一，来自大型卫星星座。这些是作为一个系统协同工作的卫星群，而不是单独运行的卫星。
一个著名例子是星链，这是一个旨在提供全球互联网覆盖的网络。 随着时间推移，这些卫星会沿轨道分散开来，视觉上也就不再那么显眼。然而，在刚发射后不久，它们会形成现代天文学中最不寻常、也最令人难忘的景象之一。
人造卫星常见问题
什么是人造地球卫星？
人造地球卫星是被发射到地球轨道上的人造物体。它用于通信、导航、天气预报、科学研究或地球观测。
天空中最亮的卫星是什么？
国际空间站通常是从地球上可见的最亮人造天体。它的亮度可达-4.5等。相比之下，金星作为天空中最亮的行星，最大亮度为-4.9等，但通常平均约为-4.0等。
什么时候是观测卫星的最佳时间？
观测卫星的最佳时间是日落后不久或日出前不久，那时卫星仍被太阳照亮，而天空已经变暗。
火箭和卫星有什么区别？
火箭是一种有动力的飞行器，用于将人员或卫星等载荷发射到太空中。卫星则是绕地球或其他天体运行的物体，通常只具备有限的机载推进能力，用于小幅轨道调整。
我如何区分卫星和恒星或其他天空中的天体？
卫星会平稳地穿过天空，而且不像恒星那样闪烁。与飞机不同，它们也不会闪灯或显示不同颜色，例如红色闪烁灯。如果你想知道你看到的移动物体是否可能是UFO，不妨先看看我们的信息图“被误认为UFO的人造物体”，再去报告目击事件。
卫星是如何保持在轨道上的？
为了保持在轨道上，卫星必须以足够快的速度飞行，在近地轨道中通常约为7-8千米/秒。在这个速度下，它会在重力作用下不断向地球下落，但由于其前进运动，它总是“错过”地球。
这就形成了重力与速度之间的稳定平衡。结果便是围绕行星持续自由落体，而不是直接坠向地表。这也是为什么轨道航天器上的宇航员会体验到失重状态。
人造地球卫星：关键事实
人造地球卫星是绕地球运行的人造物体。它们支持通信、导航、科学研究、天气预报和地球观测。有些卫星，如国际空间站，亮到足以用肉眼看到。观测它们的最佳时间是日落后不久或日出前不久。要准确知道何时、朝哪里看，请使用Satellite Tracker应用。
现在你已经了解了人造地球卫星的关键知识，不妨参加测验“你对卫星了解多少？”，也许你还会从中发现更多有趣的事实！
