一、什么是卫星以及它如何工作？

通信卫星是一种人造卫星，通过使用转发器在源和接收器之间中继和放大无线电电信信号。卫星的工作原理是接收从地球发送的无线电信号并将无线电信号重新发送回地球。卫星使用从大型太阳能电池阵列收集的太阳能，这些太阳能电池为卫星提供运行和传输到地球所需的所有电力，并使用少量燃料将其维持在正确的轨道上。

如今，通信卫星用于电视、互联网、通信、物联网、移动、军事应用和许多其他应用。

人们使用地面上的天线（称为“地球站”）与卫星进行通信。地球站向卫星发送称为“上行链路”的无线电信号。卫星接收这些信号，使它们更强，然后将它们重新传输回地球。这些返回地球的信号称为“下行链路”。有时，上行链路和下行链路地球站执行各种专门功能。馈送链路：上行链路站向卫星传送或“馈送”视频或音频节目，然后将其重新传输给世界各地的用户。控制链路：用于控制卫星的上行链路站。集线器站或网关：用于允许卫星与电话网络或互联网连接的下行链路站。遥测是地球站从卫星接收到的有关卫星运行情况和正在做什么的信息。服务链接是将用户连接到卫星的链接。卫星可以提供服务的区域由卫星上天线的“足迹”决定。卫星的“足迹”是指卫星信号覆盖的地球区域。

二、轨道

对地静止轨道 (GEO)：35,786 公里

对于地球观测者来说，对地静止轨道上的卫星似乎处于固定位置。GEO 卫星每天在赤道上空以恒定速度围绕地球旋转一周。由于 GEO 卫星位于赤道上方，因此它们在两极上空没有足迹。

中地球轨道 (MEO)：7,000 – 20,000 公里
MEO 是低地球轨道上方和地球静止轨道下方的地球周围空间区域。覆盖北极和南极的通信卫星也被放置在MEO中。MEO卫星的轨道周期约为2至24小时。

低地球轨道 (LEO)：300 – 1,500 公里
LEO 卫星位于距地球最近的轨道上。接近导致更快的旋转周期。低地球轨道上的卫星相对于地面位置会改变其位置。因此，低地球轨道卫星通常是协同工作的卫星组的一部分，也称为卫星星座。

三、发射卫星

新卫星的发射是任何卫星运营商日历中最重要的活动之一。卫星系统的连续性取决于一系列成功的发射，每次发射都代表着重大的财务投资。发射卫星是一项非常复杂的业务，需要来自整个航天行业的团队一起工作数月甚至数年。
选择理想的发射地点至关重要。有几个因素影响发射地点的选择。出于安全原因，大多数发射场都靠近大海或无人居住的沙漠，例如哈萨克斯坦的拜科努尔航天发射场。
每次发射都有一个精确的时间段（以小时和分钟为单位），如果要将船上的航天器送入正确的轨道，则必须在该时间段内进行发射。一旦发射器或火箭到达发射台，倒计时就开始，所有系统都经过全面测试，以确保成功升空。

将卫星送入地球静止轨道的一种常见方法是基于霍曼转移原理。使用该系统，卫星被置于高度约 300 公里的近地轨道上。一旦到达该轨道的正确位置，火箭就会被发射，将卫星送入椭圆轨道，近地点位于近地轨道，远地点位于地球静止轨道。当卫星到达最终高度时，火箭或助推器再次发射，以将其以正确的速度保持在地球静止轨道上。

或者，卫星直接发射到椭圆转移轨道，通常距离地球 200 公里到几千公里。当卫星再次达到所需高度时，火箭将被发射，以正确的速度将其转移到所需的轨道。
在发射地球静止卫星时，重要的是卫星可以向东发射，在地球自转的帮助下发射脉冲。这种“弹弓”效果可将发射器的速度提高 460 m/s。这些因素可以节省燃料和金钱，并延长卫星的使用寿命。发射地点应尽可能靠近赤道。

四、霍曼转移原理

霍曼转移原理是一种利用两次变轨来实现航天器轨道转移的方法，其基本原理是利用椭圆轨道的特性，通过两次切向速度改变，将航天器从一个圆形轨道转移到另一个圆形轨道。

具体来说，霍曼转移包括以下步骤：

1. 在初始圆形轨道上，通过增加航天器的速度，将其变为椭圆轨道。 这一步需要在近地点点燃发动机，使航天器获得额外的动能，进入椭圆轨道。

2. 在椭圆轨道的远地点，再次点燃发动机，增加航天器的速度，使其进入另一个圆形轨道。 这一步需要在远地点点燃发动机，使航天器获得更大的动能，进入目标圆形轨道。

霍曼转移的优点在于：

• 燃料消耗较少。 与其他轨道转移方法相比，霍曼转移只需两次变轨，所需的燃料消耗相对较少。

• 计算简单。 霍曼转移的计算公式相对简单，易于实现。

霍曼转移的缺点在于：

• 转移时间较长。 霍曼转移需要经过半椭圆轨道，因此转移时间相对较长。

• 不适用于轨道倾角变化较大的情况。 霍曼转移只能用于轨道平面相同的圆形轨道之间的转移，如果需要改变轨道倾角，则需要进行额外的轨道机动。