北京哪家看白癜风好 http://www.bdfyy999.com/index.html作者在上一篇科普文章中介绍了一个典型的非同步轨道卫星通信系统——Iridium。作者觉得仍然有必要再谈谈非同步轨道卫星通信系统。
国际惯例地球上空km以上为外太空（OutSpace），不属于各国的领空。在茫茫的外太空中，地球同步轨道（GeosynchronousEarthOrbit，缩写：GEO）是唯一的，其它的地球卫星轨道统称为地球非同步轨道（Non-GeosynchronousEarthOrbit，缩写：NGEO）。而NGEO又被划分为低地球轨道（LowEarthOrbit，缩写：LEO）和中地球轨道（MediumEarthOrbit，缩写：MEO）。读者朋友们很可能会有疑问：LEO和MEO是如何划分的？这就要说到一位美国物理学家：
地球外太空的高能带电粒子的分布趋势是距离地球越远越弱，但是在-km有一个密集区域；在0-km有另外一个密集区域。前者称为内范艾伦带，后者称为外范艾伦带。如果作一个剖面图，示意如下：
轨道高度低于km时，尽管地球大气层已经非常非常弱，但是仍然会使得卫星轨道较快“衰减”，除非卫星寿命很短或者携带较多燃料的军用侦察卫星，通常轨道高度不会低于km。km以下常常被称为人造地球卫星“死亡带”。所以LEO轨道只能选择-km高度。用硅制造的半导体从辐射中吸收的能量用rad（Si）表示，1rad（Si）等于0.01J/kg。在km轨道上平均吸收辐射能量约为30krad（Si），而轨道高度1km平均约krad（Si）。因此低轨道通信卫星的轨道高度km左右是比较有优势的，比如铱星（Iridium）选择的轨道高度就是km。
对于通信卫星来说。NGEO通常就分为LEO和MEO两种，如图：
在通信卫星领域通常不说km以上是高轨道卫星。原因是发射到公里以上的通信卫星成本与GEO卫星差不多，不如干脆发一颗GEO卫星更合算。但是导航卫星例外，因为轨道越高卫星位置精度越容易控制得精确，而太高又不利于地面微小接收器的接收，又要避开外范艾伦辐射带，因此GPS卫星轨道高度选择21-2km。中国北斗系统中的NGEO卫星选择的轨道高度也与GPS差不多。
长期以来一直有人研究如何能够在范艾伦带中长期生存的人造地球卫星技术，比如美国国家航空航天局（NationalAeronauticsandSpaceAdministration，缩写：NASA）。
NGEO大多数是圆轨道，但也有例外，比如前苏联的闪电号卫星（Molniya）。前苏联遇到一个棘手的卫星通信轨道设计难题：该国横跨11个时区，其位于太平洋的港口靠近北纬60°，西伯利亚的广阔区域都位于北极圈内。赤道上空的同步轨道对于这样的区域覆盖并不理想。闪电号卫星因此采用了长椭圆轨道，其近地点为km，远地点为km，周期11小时38分钟。用这样的轨道让卫星有近9小时的时间位于北半球，而且卫星位于北半球高纬度时相对地球运动较慢，容易被地球站跟踪。采用3颗这样的卫星，就可以轮番的方式24小时覆盖从北纬30°到北纬90°的高纬度地区。因此，NGEO轨道的椭圆率也一个参数。
NGEO卫星的另一个重要参数是轨道倾角：轨道平面与地球赤道的夹角，剖面图如下：
对于某些特殊的NGEO卫星，比如利用可见光的对地观察卫星，或者某些气象卫星，还会采用一种特殊的卫星轨道——太阳同步轨道。如下图中的A轨道和B轨道：
其中A轨道总是沿着地球的阴阳界线飞行，卫星的太阳能电池板会始终被太阳光照射。B轨道有一半时间背着太阳观察地球，因此特别适用于对地的可见光观察卫星。要在地球绕着太阳公转的条件下实现太阳同步轨道，就必须使卫星轨道平面具有一种随着太阳公转的“旋进”运动。这时卫星轨道倾角是变化的。
卫星轨道设计理论是比较深奥的。不过借助一款商业软件——卫星工具包（SatelliteToolKit，缩写：STK），设计一个较好的星座也不太难。STK是美国AnalyticalGraphics公司开发的一款在航天领域处于领先地位的分析软件，支持航天任务的全过程，包括设计、测试、发射、运行和任务应用。现在许多工程任务某种程度上就是如何玩好一系列商业软件。
NGEO卫星还有一个重要参数——对地覆盖，即足迹（footprint）。比如铱星就是一种典型的大型LEO卫星的足迹，它由48个波束组成：
微小型LEO通常只能采用简单的单波束足迹。因为要实现铱星这样的足迹，通常卫星上需要用到复杂的相控阵天线。这样的相控阵天线微小型LEO一般是“驮”不动的。采用相控阵天线不仅可以形成复杂的足迹，而且可以进行波束扫描，还可以用来抵消来自地面的强干扰等等。甚至这些“动作”都可以由卫星“自适应”完成，无需地面控制中心给予指令。作者后面会专门用一篇科普文章描述相控阵天线。
有了以上基本常识，接下来咱们一起聊聊一些主流的NGEO系统。
说到LEO卫星就不得不提的常青树：Argos系统。Argos系统是年由法国和美国联合建立的一个非盈利系统，利用轨道高度km的LEO卫星传送各种环境监测数据，包括气候变化监测、海洋与气象监测、生物保护、水资源监控、海上资源管理和保护等等。年至少有8颗Argos卫星处于工作状态，Argo-4即将部署。到年6月有个海上终端正在使用。
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还有个动物追踪器在使用：
还不得不说20多年前的那一场低轨卫星盛宴：年三个LEO星座——铱星（Iridium）、全球星（Globalstar）和轨道通信（Orb
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