许多年轻朋友们知道，人们经常收看的电视实况转播节目，常常是通过卫星来传送信号的。其实卫星的功能远不止如此，信不信由你，我们每天的生活都离不开卫星。像打越洋电话、收看新闻联播、听中央人民广播电视的对外节目，阅读卫星转版的报纸（如人民日报、解放军报）等等，多与我国或国际的通信卫星有着千丝万缕的联系。但卫星远不止这一种，其太空生存环境、技术要求、也远非运载火箭所比，这里把人造卫星——太空中的宠儿的方方面面介绍给大家。
独具特色的材料与外形什么是人造卫星呢？人造卫星是人类制造的围绕行星运转的天体。我们知道太阳系有九大行星，围绕行星运转的天体就是卫星，如月球，就是地球的卫星。但人造卫星并不一定像月亮那样是个圆圆的东西，它们的形状千奇百怪，纷繁复杂，分起来大约有圆形，如前苏联1957年10月4日发射的“人造卫星－1”；球形多面体，如我国1970年4月24日发射的“东方红”卫星；圆锥形，如1967年11月29日美国为澳大利亚发射的“武器研究－1”；圆柱形，如1958年1月31日美国发射的“探险者－1”；多面柱形，如1971年10月28日发射的英国卫星“普罗斯帕罗”；箱形，如1974年8月28日由美国发射的荷兰卫星“天卫星－1”；不规则形，如日本卫星“大隅”等。
人造卫星为什么不像飞机那样采用流线型的机身外形呢？这是因为人造卫星是在空气稀薄的宇宙中运行，而不需要像一般飞机那样要同稠密的空气作斗争。人造卫星只要获得第一宇宙速度，就可以放心大胆，自由自在地围绕地球翱翔了。而人造卫星的速度常常是由推动它的火箭给予的，所以本身不必过分考虑什么形状。
但卫星为了尽量减轻重量，特别是它毕竟要受末级火箭头部整流罩的限制，所以一般都做得小巧玲珑。早期的卫星常做成球形，因为在同样的容积下，球形卫星的外壳表面积最小，重量最轻；而且更重要的是，对于球形人造天体来说，无论它在空间站成怎么样的姿式，其受光面积都是一样的，从温度设计上也比较方便，世界上大多数自行发射卫星的国家，如前苏联、美、日、法、中的首颗卫星都是这样。
不过，人造卫星的形状也受姿控方式、是否回收和太阳能电池的影响。
姿控方式，就是说卫星要保持好一定的姿式。卫星既要站稳，还要自行旋转，所以它们的横向尺寸一般要求比较长。许多要求自动旋转的卫星，不管是气象卫星、通讯卫星还是科学实验卫星，总要做成直径大于高度的圆柱形、鼓形或扁球形。要回收的卫星外形结构也很奇特，它的头部很大很钝，在返回时头部一般向前，这是为了散热和减速。当然返回式卫星快要接近地面或海洋时，反推火箭和降落伞也要派上用场。至于太阳能电池，因为它是贴在卫星上的，所以一般不做成纯粹的球形，多面球体常是一种好的设想。
接下来说说人造卫星的整流罩和结构材料。整流罩是人造卫星在发射时的帽子。这个帽子其他的人造天体也有，如宇宙探测器。它主要是为了避免人造卫星在飞行中受空气压力和高温的破坏。火箭飞行，每秒可达数千米的速度，由于摩擦生热的原因，整流罩与低层大气摩擦要产生巨大的热量和很高的温度。为了克服这一险恶条件，科学家们常用铝镁合金、玻璃钢和玻璃钢蜂窝夹层结构来作整流罩的材料。不过，它们分别有一定的优缺点。如铝镁合金虽然耐高温，却重量大；玻璃钢轻是轻，却容易对人造天体产生污染破坏；玻璃钢蜂窝夹层结构在重量、强度上都不错，但不牢靠。
还要告诉大家的是，人造卫星的帽子并不是要一直戴到头上。到了目的地，人造卫星会毫不吝惜地将其扔掉，这个扔掉过程就叫整流罩分离。整流罩分离有两种方式，一是过顶式分离，一是剥开式分离。
过顶式分离，就是直接把整流罩从头上抛出去，就像拔掉钢笔帽似的。
不过这个拔帽子的过程要稳要准。因为人造卫星在飞快地运行，拔慢了扔得不远，整流罩就会反弹或者撞到卫星上，产生破坏作用。为了保证整流罩从头顶上分离成功，发动机常常要被关掉，以防卫星加速。
剥开式分离，就像剥蚌壳一样，从两边把整流罩剥开。整流罩的两半是用螺栓拴住的，或者用导爆索捆着。当到了剥离的时间时，螺栓或导爆索会自动引爆，使整流罩解锁，并从运载火箭上抛出。
整流罩这顶帽子的形状很有意思。它高高的、尖尖的，像一个长形的钟。
剥离式整流罩外面看起来像一支钢笔的笔尖，中间还分叉呢。
就像人造卫星的整流罩结构非同寻常一样，人造卫星整体的结构材料也别具一格。在我们寻常人看来，太空中空气稀薄，没有水，真有致命的危险。
不错，卫星运行的宇宙空间几乎是一种高度真空状态。如果按大气压力来看，在近地500公里的高空，大气压力还不到地球海平面大气压力的一亿分之一；而到900公里的高空时，大气压力只有百亿分之一毫米汞柱了。当然这样的条件对人造卫星只能说无关痛痒，最要命的要数空中热环境、电磁辐射、带电粒子环境等。
热环境关系到人造卫星的表面温差问题。在向阳的一面高温可达100～200℃，而背阳的一面低温可达—100～—200℃，这就是讲，人造卫星的表面温差极其悬殊。人造卫星如果处理不好温差问题，就会成为死星。日本首颗卫星，就是因为没有解决好热设计这一难题，使星内电子设备温度高达60℃，仅在轨道运行36圈就停止了工作。
电磁辐射主要来源于太阳。太阳对外进行着大量的X射线和紫外射线辐射，给人造卫星造成很大的麻烦。因为紫外线和人造卫星的一些材料会发生化学反应。例如，在紫外线的照射下，材料分子量会降低，材料本身会分解、裂析、变色，弹性也会下降。
带电粒子流包括太阳宇宙线（指太阳耀斑极光、太阳风等）、银河宇宙线等，它们也会影响人造卫星的太阳能电池、光学材料、半导体器材等。
另外，微流星也会给人造卫星造成威胁。这里讲的微流星并不是指直径达几公里的大流星。大流星可能会击毁人造卫星，微流星极小，直径小于一毫米，质量在一毫克以下，不过它的破坏性不可低估，因为人们很难发现它们的行踪，但它们能穿透卫星的外壳，破坏卫星的电池和各种装置。据说，在目前发射失败的卫星中，罪魁祸首首先就是它。
不过，科学家们已经找到了保护好人造卫星的方法，那就是给人造卫星穿上好的防护衣，并且对卫星进行结构材料更新。现在，人造卫星的结构材料能够承受各种恶劣的空间环境条件，达到很满意的效果。人造卫星的结构材料一般都比较轻。在外型方面，钛合金、铍合金、硼、碳纤维金属复合材料等得到了运用。
钛是一种银灰色的金属，在真空条件下熔铸成锭后，加入适量的铝、钒、锆、铜等元素，就配制成了钛合金。可别小看了这种钛合金，它强度很高，一平方毫米的面积可以承受100千克的重压；耐热性也好，能耐受500℃的高温；抗腐蚀性也不错。看来，它真像孙悟空一样不怕天不怕地了。钛合金在火箭发动机、载人宇宙飞船上也得到了重用。铍合金也不弱于钛合金，它不仅轻，强度大，而且耐高温。许多军事通信卫星以及深空探测器都少不了它。碳纤维增强塑料、硼纤维增强塑料也各有自己的卓越性能。到目前，一些新型的结构材料，如硼纤维增强铝合金、碳化硅纤维复合材料等，也已经研制成功，并得到了重用。
走向复杂的系统运载火箭像人一样有自己的系统，人造卫星也不例外。有区别的是，人造卫星的系统复杂得多，它包括姿态控制系统、温度控制系统、能源系统、结构系统、遥测系统和返回系统等。
人造卫星姿态控制系统，就是要保证卫星站得稳、立得正。在宇宙空间轨道上运行的卫星姿态常常要对准地球，因为只有这样才能保证卫星上的工作仪器准确无误地朝向地球的指定区域。人造卫星虽在太空轨道上运动，但却不能任意地自由翻滚，有时连几度之差都不容许。如照相卫星在300公里以上的高空对地拍摄照片，其姿式如果偏差一度，其摄影目标就偏离5～6公里之远。
温度控制系统，就是说要保证卫星有一定的体温。人造卫星的各种仪器设备，就像人体一样需要有正常的温度才能有效地工作。温度控制系统包括许多测量温度的元件、各种电子设备、调节温度的装置等。如果卫星的温度太高了，就可以打开像空调似的冷却装置，降低温度；如果温度过低了，就命令加热器工作，提高温度。不过这些调温的设备耗能特别多，所以科学家们就找到了另一种调温的方法，就是给卫星外表涂上一层东西，或者包扎上隔热材料。这些深层和隔热材料的作用就如同清凉油和冬棉衣一样，可以保温，也可以散热。当然，卫星内部也有调节温度的设施。
遥测就是远距离测量的意思。老鹰抓小鸡时也要遥测，但它靠的是眼睛，而卫星靠的是无线电。无线电遥测系统由传感器和发射机两部分组成。人造卫星发射遥测信号同广播电台发射音频信号的原理是一样的。一般地，遥测信号变化缓慢，频率很低，必须把它载到高频率的无线电波上才能发送出去。
能源，是为解决人造卫星的动力和电源问题而产生的。它就像食物对人一样重要。过去有太阳能电池和化学电源；现在，核能电源也得到了应用。
1977年9月18日，前苏联发射了一颗新的军事侦察卫星——“宇宙954号”，这颗卫星上携有一个小型空间核反应堆。这种反应堆要求又小又轻，常用纯铀－235作燃料。不用说，它存在着核污染的危险。“宇宙954号”在完成任务后，由于反应堆与卫星未能分开，结果反应堆没有按计划在小型助推火箭的作用下升到更高的轨道，而是一起于1978年1月24日坠落在加拿大一个荒野上，好在没有造成对人的伤害。但“宇宙954”号核反应堆带有48公斤的高浓缩铀，它的威力相当于10万吨级TNT当量的原子弹，的确把人吓了一大跳。
飞到太空中的卫星也有回到地球的，这就是返回式卫星。人造卫星的回收技术很复杂，其回收方式按着陆地点分陆地回收、空中回收、水上回收三种方法。前苏联一般采用陆上回收方法；美国采用空中回收、海上回收方法；中国则多实行内陆回收。卫星“返乡”分软着陆和硬着陆两种。软着陆是指卫星返回时，带有降落伞、反推火箭等缓慢地在地面和水面着陆；硬着陆是指卫星不带有减速装置，直接落地的回收方式。
向“多子多孙”演化人造卫星是航天发射最多的人造天体。到1991年底，全世界共发射了各类应用卫星3103颗，占航天器飞行总次数4217次的73％。卫星家族开始向“多子多孙”演化。其种类繁多，品种齐全，大体有如下几种：侦察卫星侦察卫星就是在空中对他国进行秘密侦察的卫星。显然它出于一种军事目的。但这些卫星常常和民用卫星不能截然分开。因为民用卫星，如通信卫星、导航卫星、测地卫星、气象卫星等，都可以用于军事的通信、导航、照相等任务中。世界上发射军事侦察卫星最多的要数美国和前苏联两国，这当然是军备竞赛的结果。统计表明，美国和前苏联发射的军事侦察卫星分别占各自发射总数的40％、60％以上。下面我们来具体看看侦察卫星。
（1）照相侦察卫星卫星站得高，看得远，飞行平衡，对地拍照时，分辨率相当高。美国早期从照相侦察卫星中取得了大量的收获，特别是弄清了前苏联的洲际导弹数目（1961年仅14枚），于是开始加快发展。前苏联也不甘落后，仅在1973年中东10月的战争期间，在不到20天的时间就发射了六颗侦察卫星。1969年3月，前苏联侵犯我国珍宝岛时，在两个月的时间中，平均每六天发射一颗照相侦察卫星。
照相侦察卫星拍摄侦察照片有两种基本形式，一是回收型；二是无线电传输型。回收型要装好相机，带足胶卷，并把镜头对准目标进行拍照，拍完后，胶卷会进行空中、海洋或陆地回收。这种方式适合于对新目标的详细侦察（简称详查），而不适合大面积监视侦察（简称普查）。无线电传输技术能直接传播卫星上冲洗的胶片，完成任务及时。目前一些军事侦察卫星装上了电视摄像系统，可以一边拍照一边发送信号，十分灵活。
美国第四代侦察卫星大鸟号，在1971年发射，上面装有高分辨率的详查相机、普查相机和胶片处理机。大鸟号侦察卫星也装有测视雷达和红外探测器，在多云天气或夜间也能获得高清晰的照片。这些照片上，连坦克和汽车的牌号、甚至连人的脚印都分得清清楚楚。20世纪60年代我国试爆原子弹期间，美国大鸟号卫星曾进行了大量侦察。近些年来，其他国也发射了不少照相侦察卫星。如1995年12月5日，美国发射了“美国－116”；同年9月29日，俄罗斯发射了第五代照相侦察卫星“宇宙－2320”；法国于同年7月7日，发射了传输型照相侦察卫星“太阳神－1A”；以色列于1995年4月发射了“地平线－3”。
