细数人造卫星家族的世界之“最”

发布者：浪迹天涯 2023-10-18 14:43

我们都知道，除了作为地球唯一的自然卫星——月球之外，还有一个数量庞大的集群——人造卫星围绕在地球上空。

群星环绕的地球图源：网络

据统计，截至2023年10月8日，正在运行的人造卫星总数有11402颗。人造卫星数量排名前十的国家和组织依次是：

国家和组织的人造卫星数据来源：H2YO.com

其中，美国的卫星数量最多，有6870颗，我国的卫星数量目前排在第四，拥有638颗。与此同时，这些数字也正在急速上升：多个国家和组织的人造卫星项目正加速推进中，如已知的美国的SpaceX公司声势浩大的Starlink星链项目，预计将发射5.4万颗人造卫星升空。而据参考消息报道，我国也正计划构建一体化运作的“卫星集群”，以加速建设天基监测网，推动国家防御系统变得更加完善。届时，1.3万颗卫星将升空，性能会超越美国星链。

人造卫星听起来很遥远，但实际上，从日常出行，到探索宇宙，它们每时每刻都在帮助人类。出行导航、预测天气、探索宇宙、卫星电话、间谍卫星与杀手卫星等等，无不充斥着人类的生活。人造卫星的作用五花八门，那么，你知道，人造卫星都有哪些世界之“最”吗？

最小的卫星

全球最小的卫星是2017年5月16日，来自印度泰米尔纳德邦的RifathShaarook，利用3D打印技术和碳纤维材料制作出的“卡拉姆卫星(KalamSat)”，重量仅64克，打破了世界上最小以及世界上第一个用3D打印制作的卫星这两项纪录。这颗卫星的名字以RifathShaarook最崇拜的印度火箭科学家命名的，这位科学家不仅同样出自泰米尔纳德邦，而且还是印度的第十一任总统，他曾为印度的空间研究组织作出许多贡献，更因此被称为“印度的导弹人”。

“卡拉姆卫星”呈正方体形状，边长为4厘米，总体积64立方厘米，上面配备了新型的车载计算机和8颗传感器，能够用于实时传输卫星状况，测量卫星线速度、角速度等数据，以此检测地球的加速度、自转和磁场。

卡拉姆卫星图源：网络

2017年6月22日，“卡拉姆卫星”在亚轨道中开始工作，在太空微重量环境中工作达到12分钟后坠毁。虽然坚持的时间远没有其他卫星久，但却为3D打印碳纤维在外太空的性能表现提供了宝贵的材料。

最重的卫星

北京时间2023年7月29日早上11点04分，猎鹰重型（FH）火箭在美国佛罗里达州的NASA肯尼迪航天中心发射升空，上面搭载着人类航天史上最大最重的地球同步轨道商业通信卫星“木星三号（Jupiter 3）”，其重量高达10.1吨，为有史以来人类制造的重量最大的卫星。

“木星3号”高通量静止轨道通信卫星由美国卫麦克萨斯科技公司研制，它的两侧安装了7块巨型太阳能板，展开后总长度接近50米，其使用ka波段天线，通信容量高达500Gbps。

同时，“木星3号”还支持机上Wi-Fi和低延迟互联网计划等服务，可为北美和南美地区用户提供每秒100Mbps和更高的互联网访问速度，设计使用寿命为15年。

木星3号图源：网络

最早的卫星

“斯普特尼克1号卫星”，即“人造地球卫星1号”是前苏联研制发射的第一颗地球卫星，也是人类研制发射的第一颗人造地球卫星，开启了人类的航天时代。该卫星于1957年10月4日由卫星号运载火箭在拜科努尔发射场发射，主要用于获取高层大气密度、无线电电离层传输等方面测量数据。

“斯普特尼克1号卫星”在轨工作了22天，于1958年1月4日进入大气层烧毁。

斯普特尼克1号卫星

相较于世界的首颗人造卫星，中国于1970年4月24日成功地发射了自己的第一颗人造卫星。是日，“东方红1号卫星”在长征1号运载火箭的携带下从酒泉卫星发射中心起飞升空，进入到预定的运行轨道。这一成就标志着中国成为继苏联、美国、法国和日本之后世界上第五个能自行研制、发射人造卫星的国家。

东方红一号卫星

“东方红一号卫星”工作28天（设计寿命20天）。卫星于5月14日停止发射信号。截至今日，东方红一号卫星仍在空间轨道上运行。

最亮的卫星

据科学新闻网站Science Alert、《卫报》等报导，由美国AST SpaceMobile公司于2022年发射的“蓝色行者3号（BlueWalker 3）卫星”，已成为夜空中最光亮的物体之一，最大亮度可达视星等0.4，与恒星南河三（Procyon）和水委一（Achernar）不相上下。

BlueWalker 3卫星天线全展开的尺寸图源：网络

“视星等”指的是观测者用肉眼所看到的星体亮度，数字愈小，亮度愈高。举例来说，太阳的亮度是负27，而满月的亮度等级为负13。“蓝色行者3号卫星”外观是一个巨大的平面，由阵列天线组成，面积达64平方米，在太空中，它就像镜子一样反射阳光，无论在野外或都市地区都清晰可见。

这对地面上的天文观测带来巨大挑战。智利阿塔卡马大学天文学家南达库玛（Sangeetha Nandakumar）团队表示，用望远镜观察夜空时，明亮的卫星会在探测器上留下“条纹状”的痕迹，影响影像，虽然技术上能够去除，但实际执行起来却很困难。

更糟的是，“蓝色行者3号”只是AST SpaceMobile的一个卫星原型，未来该公司还要发射上百颗卫星进入低地球轨道，其他商业卫星公司也兴致勃勃。科学家因此呼吁，未来业者在发射卫星时，应该把卫星的亮度列入考量，政府也应该严加管制。

最长寿的卫星

世界上寿命最长的卫星是美国在1958年3月17日发射的“先锋一号（Vanguard 1）”。

“先锋一号”是美国发射到地球轨道上的第2颗人造卫星，也是继前苏联的“人造地球卫星一号”和“人造地球卫星二号”（Sputnik 1和Sputnik 2）以及美国的“探险者一号”（Explorer 1）卫星之后的世界上第4颗上天的人造卫星。它虽然只携带了一个10毫瓦108兆赫的水银电池和一个5毫瓦108.3兆赫的单晶硅太阳能电池（作为无线电发射器的电源），但却是世界上第一个使用太阳能的卫星，是太阳能电池在太空领域的首次应用，开创了光电池应用的新纪元。

“先锋一号”卫星图源：网络

1964年“先锋一号”完成了它的科学任务，它的太阳能电池报废，停止了向地球发射信号，变成了太空“废弃物”。至今，它仍在轨道上，不过只能通过地面的光学设备跟踪到。

最远的卫星

“旅行者1号”是由美国宇航局（NASA）研制的一个无人外太阳系空间探测器。质量为815千克，全部探测器展开最大尺寸8.6米，探测器由高增益天线、核电池、电子仪器舱、射电与等离子体波天线和多种空间探测仪器组成。

旅行者1号图源：网络

“旅行者1号”探测器于1977年9月5日发射，截至2020年6月仍然正常运作。它曾到访过木星及土星，是提供了其卫星高解像清晰照片的第一艘航天器。它的主要任务在1979年经过木星系统、1980年经过土星系统之后，结束于1980年11月20日。它也是第一个提供了木星、土星以及其卫星详细照片的探测器。值得一提的是，旅行者1号上携带了一个铜制镀金磁盘唱片，还有一个金刚石留声机针，这个唱片哪怕过了10亿年，音质依旧不会有任何差别。它是距今离地球最远的人造卫星。

截至2023年1月1日止，“旅行者1号”正处于离太阳237亿千米的距离。科学家预计，在2025年之后，它就会彻底和地球失去联系，并成为漂浮在宇宙中的一艘“流浪探测器”。

飞得最快的卫星

2018年8月12日，有史以来飞得最快的航天器美国“帕克”太阳探测器升空，正式开启人类历史上首次穿越日冕“触摸”太阳的逐日之旅，这也将成为迄今最“热”的太空探测任务。

帕克太阳号探测器的预定轨道（红色）图源：网络

2021年11月20日21时25分24秒，“帕克太阳探测器”抵达太阳附近约8542000千米的范围内，创下了最接近太阳的探测器的吉尼斯世界纪录。

2021年10月16日，在飞掠金星时的引力辅助下，“帕克”到达最新近日点（其椭圆轨道上离太阳最近的点），同时也达到了航天器的最快速度——586800千米/时的吉尼斯世界纪录。

值得一提的是，这个“触摸太阳”的轨道，出自华裔科学家Yanping Guo之手，她同时也是2006年飞向冥王星的新视野号探测器的轨道设计者。为此，国际天文学联合会（IAU）在2004年将28513号小行星命名为Guo，用以纪念她为人类探索太阳系所做的贡献。

最庞大的卫星家族

在2018年之前的几十年里，最庞大的卫星家族，一直要数“宇宙号（俄语：Космос）”，“宇宙号”是苏联/俄罗斯由1962年开始发射的多任务人造卫星。它的人造卫星编号超过了2450。在宇宙号的编号中，还编入了大量发射失败的探测器和执行试验任务的无人宇宙飞船。

直到2018年起，美国的太空探索技术公司（SpaceX）推出的“星链”（Starlink）计划发射任务正式启动，“宇宙号”才走下了它世界第一的宝座。截至2023年10月1日，SpaceX累计发射5200颗星链卫星，目前在轨4849颗，空间操作4797颗，正式运营4199颗。如今，星链家族已成为世界上当之无愧最庞大的人造卫星家族，也因此创造了新的吉尼斯世界纪录。据悉，“星链”全球订购用户已经超过200万，正式进入62个国家。