【正文】 球上的位置；知道自己的位置座標(biāo)及其變化，即可進(jìn)一步知道自己的航向，以供導(dǎo)航之用。在衛(wèi)星應(yīng)用之前雖已有多種無線電定位導(dǎo)航系統(tǒng)，但它們的應(yīng)用范圍小、定位精度低。1960年美國(guó)開始為海軍發(fā)射成功子午儀（Transit）系列導(dǎo)航衛(wèi)星以來，經(jīng)過幾次改進(jìn)，得到充分利用，近年來已為導(dǎo)航星全球定位系統(tǒng)（NavstarGPS）所代替。該系統(tǒng)系利用對(duì)星上發(fā)射機(jī)的多普勒頻率測(cè)量定位原理，定位一次需要2分鐘以上，定位精度對(duì)固定點(diǎn)在100米以內(nèi)，而對(duì)在洋流中運(yùn)動(dòng)的船只則可能降至200米。但該系統(tǒng)有相當(dāng)缺點(diǎn)，如定位的時(shí)間間隔長(zhǎng)，確定一次位置需要的時(shí)間長(zhǎng)，不適應(yīng)于快速運(yùn)動(dòng)物體（如飛機(jī)），定位精度對(duì)某些要求尚不夠高以及被定位物體與其基地之間不能進(jìn)行信息交換等。全球各地的用戶隨時(shí)可見4顆以上的衛(wèi)星。GPS星上有準(zhǔn)確時(shí)鐘，可用于定時(shí)和時(shí)間同步。但現(xiàn)在GPS系統(tǒng)已在世界上廣泛應(yīng)用。前蘇聯(lián)全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)Glonass（Global Navigation SattlliteSystem）與GPS相類似，由 9～12顆軌道高度約 20000千米的衛(wèi)星組成，定位精度相當(dāng)于HPS的民用部分。用 GPS/Glonass定位系統(tǒng)，用戶可測(cè)定自己的位置，但如欲使主管或調(diào)度部門知道，則還需再配備移動(dòng)通信機(jī)，才能傳回其位置信息。這一系統(tǒng)利用2顆有一定經(jīng)度間隔的地球靜止衛(wèi)星，中心站通過它們對(duì)用戶進(jìn)行雙向測(cè)距，由于衛(wèi)星定點(diǎn)位置是準(zhǔn)確已知的，故即可算出用戶的準(zhǔn)確位置，由中心通知用戶，在用戶接收機(jī)上顯示。定位精度視雙星的經(jīng)度間隔而定。但物體的高度需另用測(cè)高儀測(cè)量，在必要時(shí)提供三維數(shù)據(jù)。這種系統(tǒng)的定位處理集中在中心站進(jìn)行，故中心站隨時(shí)掌握用戶動(dòng)態(tài)，對(duì)于管理和商業(yè)應(yīng)用十分有利。建立這一系統(tǒng)對(duì)于交通、運(yùn)輸、旅游、我國(guó)西部地區(qū)的開發(fā)、災(zāi)害監(jiān)視和防治以及全國(guó)范圍的時(shí)間同步都有重要的作用。對(duì)地觀測(cè)是空間信息系統(tǒng)的主要應(yīng)用目標(biāo)之一。其后氣象觀測(cè)、陸地資源和環(huán)境探測(cè)，海洋觀測(cè)已成為許多衛(wèi)星的主要使命?，F(xiàn)有的氣象衛(wèi)星有兩類：一類是近地的極軌（軌道傾角近90176。前者軌道高度800～1500千米，利用可見光和紅外光譜拍攝云圖，并測(cè)量大氣中的垂直水氣分布，例如美國(guó)的泰羅斯（Tiros）系列衛(wèi)星和新的泰羅斯—N（TirosN）衛(wèi)星和諾阿（NOAA）系列衛(wèi)星以及我國(guó)的風(fēng)云—1號(hào)（FY—1）衛(wèi)星等。后者從35800千米的同步高度大面積觀測(cè)和拍攝云圖，可了解其時(shí)間變遷情況，從而得到風(fēng)和大氣沉積的運(yùn)動(dòng)過程。近地和同步軌道氣象衛(wèi)星組成全球經(jīng)常性觀測(cè)網(wǎng)，兩者結(jié)合，對(duì)于大、小范圍的短、中期天氣預(yù)報(bào)起到重要作用。美國(guó)的統(tǒng)計(jì)資料表明，該國(guó)每年和氣候有關(guān)的農(nóng)業(yè)損失，如無準(zhǔn)備估計(jì)達(dá)120億美元，如有3～5日的預(yù)報(bào)，則平均每年可減少損失50億美元（％）［5］。投資效益是1∶7。我國(guó)用以進(jìn)行氣象預(yù)報(bào)，農(nóng)業(yè)估產(chǎn)，災(zāi)害監(jiān)測(cè)等，也起到了很大作用。因此對(duì)于地球資源和環(huán)境的勘測(cè)以及某些環(huán)境保護(hù)和自然災(zāi)害的監(jiān)測(cè)就很不夠了。美國(guó)于1972年發(fā)射地球資源技術(shù)衛(wèi)星—1號(hào)（ERTS—1），后改為陸地衛(wèi)星（Landsat）系列，現(xiàn)已到Landsat6，（發(fā)射失敗）軌道高度705千米，質(zhì)量2000千克，星上的4譜段多光譜掃描儀分辨率為80米；還有分辨率較高的主題測(cè)繪儀（TM∶Thematic Mapper），有6個(gè)可見光和近紅外譜段分辨率30米；全色—分辨率15米；熱紅外—分辨率120米?，F(xiàn)在陸地衛(wèi)星地面接收處理站已遍布全球，對(duì)于各國(guó)資源勘探和利用起了很大作用。補(bǔ)救方法是使星上相機(jī)在必要時(shí)可以側(cè)擺，調(diào)整視角以觀測(cè)相鄰軌道的目標(biāo)。上面提到的氣象和資源衛(wèi)星均系用可見光和紅外敏感器接收地物輻射以獲得圖像數(shù)據(jù)。氣象衛(wèi)星是適得其所，因其目的就是觀測(cè)云層；而對(duì)于資源衛(wèi)星需要觀測(cè)地面時(shí)，則被摭擋而視而不見。美國(guó)1987年發(fā)射的第一顆海洋衛(wèi)星—1號(hào)（Seasat1）裝載了合成孔徑雷達(dá)（分辨率25米）、雷達(dá)高度計(jì)、風(fēng)場(chǎng)散射計(jì)和多信道微波輻射計(jì)等微波遙感儀器以及可見光和紅外輻射計(jì)，這—2274千克的衛(wèi)星雖然只工作了三個(gè)月，但獲得了大量的洋流、海浪、風(fēng)場(chǎng)、海水、海溫和海上污染等信息。日本于1992年發(fā)射的日本地球資源衛(wèi)星—1號(hào)（JERS—1）具有類似的儀器和功能。上面已經(jīng)提到的各種高分辨率的對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星都有一個(gè)觀測(cè)帶較窄，回訪周期長(zhǎng)的缺點(diǎn)。加拿大的Radarsat雖然可以做到對(duì)某些特定地區(qū)在較短時(shí)間內(nèi)重復(fù)觀測(cè)，而且對(duì)不同地區(qū)要有不同的軌道設(shè)計(jì)。我國(guó)遙感科技工作者全面研究了各種地球環(huán)境變化所需要的觀測(cè)分辨率和觀測(cè)周期，認(rèn)為大氣變化的重復(fù)周期需以小時(shí)計(jì)而不需要高的分辨率，而其他絕大部分地學(xué)、環(huán)境信息要求每日二次重復(fù)觀測(cè)和中等分辨率（約30米）已經(jīng)足夠。因此我們提出以裝載中等分辨率多光譜遙感儀器的小衛(wèi)星群來作不間斷的觀測(cè)［6］。許多目標(biāo)較為單一的專項(xiàng)對(duì)地觀測(cè)項(xiàng)目，也可以用小衛(wèi)星來完成。利用人造衛(wèi)星攜帶探測(cè)儀器對(duì)于高空大氣、粒子輻射、磁層、日地關(guān)系、宇宙射線等的探索，發(fā)現(xiàn)了許多新的現(xiàn)象，其中有直接和人類生存有關(guān)的，如高空臭氧層和太陽輻射等；有些則影響到空間技術(shù)本身的發(fā)展，例如高空的粒子輻射環(huán)境等。在外空觀測(cè)中值得提出的是美國(guó)的探索者（Explorer）系列。它們對(duì)日地空間進(jìn)行了各種探測(cè)，獲得了豐富而有用的數(shù)據(jù)，并深入到月球和行星際空間，為其后的行星際航行打下基礎(chǔ)，Explorer衛(wèi)星中的一部分是作為天文探測(cè)用的。較大的天文衛(wèi)星有美國(guó)的γ—射線觀測(cè)臺(tái)（Camma Ray Observatory），先進(jìn)X—射線天體物理設(shè)施（AXAF），紅外望遠(yuǎn)鏡設(shè)施（SIRTF）以及于 1990年發(fā)射的哈勃空間望遠(yuǎn)鏡（HST：Hubble Space Telesoope）等4項(xiàng)。由于衛(wèi)星、空間飛船、空間站等在高空運(yùn)行時(shí)是處于零重力或微重力狀態(tài)下的，在微重力環(huán)境下，可以克服在地面時(shí)存在不均勻作用力的影響，制造出高純度的晶體材料和新的合金。生物也表現(xiàn)了生長(zhǎng)機(jī)能加速的現(xiàn)象。美國(guó)和前蘇聯(lián)在這一方面利用載人飛船已經(jīng)做了相當(dāng)多的試驗(yàn)，我國(guó)也已利用返回式衛(wèi)星搭載進(jìn)行砷化鎵等材料制備的試驗(yàn)，得到了很好的效果。統(tǒng)計(jì)表明，在全世界發(fā)射的衛(wèi)星中，由于過去兩極的冷戰(zhàn)狀態(tài)，在空間飛行器中有80％以上是用于