太空来了个“探险者”
第二次世界大战后，美、苏瓜分了德国V-2火箭的资料和专家。战后10年中，美国的一些高级官员自恃空军举世无双，对发展远程火箭缺乏热情，认为“绝对不行”；不相信苏联人在火箭上有什么发展，还认为研制卫星是“轻浮的”、“异想天开的”。所以火箭研究进展缓慢，没有多大建树。
前苏联就不同了，斯大林具有战略眼光，对远程火箭的研制极为关注。在战后经济十分困难的条件下，仍然舍得花钱。1949年原子弹爆炸成功以后，1950年又改进成功射程可达500千米以上的SS-2火箭。这时，前苏联已经羽翼丰满。1952年把所有德国专家遣送回国。前苏联不惜巨资、集中精英，统一领导，技术上注重实用和继承性，步步为营，1957年8月26日成功地发射了两级液体洲际弹道导弹SS-6。同午10月4日，又利用由SS-6改装的运载火箭，发射了世界上第一颗人造地球卫星--“斯普特尼克1号”，首先闯入浩瀚的太空，开辟了人类的登天之路。
这颗卫星呈球形，重83.6千克，发射卫星的运载火箭全长29米，是当时世界上最大的运载火箭。
前苏联发射洲际导弹和人造地球卫星成功的消息传到美国，美国朝野一片哗然。氢弹之父特勒在电视上拖着长音说道：“美国输掉了一场比珍珠港更重要、更伟大的战斗。”其实早在1946年，美国就有人在进行人造地球卫星的可行性研究，但直到1955年7月，美国总统才批准研究“先锋号”计划，并打算1957年7月1日发射。1957年7月1日至1958年12月31日，有64个国家的5000多名科学家和工程师，参加国际地球物理年会，美、苏两国都承诺到时发射卫星。美国人还夸下海口，说：“第一颗人造月亮将属于美国。”与美国相反，苏联人则默默地进行实际研制。当美国人觉察到与前苏联的“导弹差距”后，便拼命寻找对策，1955年11月决定发展中程导弹“雷神”和“丘辟特”。，意在缩小与前苏联的差距。到1957年，大约有4万人在2000个公司里搞导弹研制。但是越急越败，洲际导弹屡试屡败，技术总不过关。眼睁睁看着苏联人将第一颗“人造月亮”送入了太空。
1957年10月4日晚上，许多美国人走出住宅，仰望飞越夜空的苏联卫星，一场信心危机像燎原大火一样席卷了全美国。
美国人从二战以后就养成了一种优越、自负的情绪，现在被苏联人一扫而光。参议员亨利·杰克逊强烈要求将前苏联卫星上天的这一周定为“全国耻辱和危险周”，美国人纷纷担心前苏联会用导弹携带核武器攻打美国。战略空军司令部把苏联中世纪的塔楼、地上粮仓都捕风捉影地谣判断成发射架。更可笑的是，还有谣言说前苏联人要炸月亮了。
责难和建议性的电报、信件像雪片一样飞进白宫，总统艾森豪威尔一开始还比较镇静，后来压力不断增大，赫鲁晓夫挥动着火箭也在对其施压，说“苏联的导弹就像制造香肠一样不断地由机器里产生出来。”11月25日，艾森豪威尔忽然中风，几天后才恢复健康。
1957年12月6日，美国急着发射“先锋号”卫星，新闻界在等着采访，成千上万的美国人在等着看电视实况报道。可是，“先锋号”实在不争气，只上升了几尺高就落向发射台发生爆炸。美国的火箭被嘲笑成“翻筋斗火箭”、咔嚓火箭”和“动不了的火箭”。
为了挽救这一败涂地的局面，五角大楼拼命给制造导弹的洛克希德公司下拨经费，并改令冯·布劳恩小组负责发射卫星。布劳恩小组不负众望，仅用了84天时间，便于1958年1月底，用“丘辟特”火箭将一颗8.3千克的小卫星“探险者1号”送入了太空。
卫星观测
1957年10月4日，前苏联抢先一步，将世界上第一颗人造卫星发射上天。随后，苏、美两国明争暗斗，先后发射了一批卫星上天。这些卫星都是根据国际地球物理年研究活动的要求研制和发射的，目的是为了观测宇宙空间，都是“科学观测卫星”。
在最初的观测卫星中，最引人注目的是范爱伦辐射带的发现。它是世界第三颗人造卫星、美国的“探险者1号”找到的。
前苏联连续发射了“东方1号”和“东方2号”两颗卫星之后，美国于1958年1月31日，也发射了一颗科学探测卫星，称“探险者1号”。它比前苏联卫星小得多，只有14千克重(“东方1号”重83.6千克)。但是，麻雀虽小，五脏俱全。在这颗卫星上装有爱达荷州立大学詹姆斯·范爱伦教授设计的探测辐射线的仪器。“探险者1号”飞得比前苏联卫星高，近地点是360千米，远地点是在2550千米的椭圆轨道上。
当“探险者1号”在800千米以下高度飞行时，辐射线的数据通过无线电陆续传回地面，但是卫星一越过这个高度，辐射线仪就突然沉寂了。等卫星又回到800千米以下的高度，辐射线的测定结果又通过无线电送回地面。范爱伦教授这样解释这个现象：“在800千米以上的高空存在着使辐射线仪指针脱离的强辐射能，所以仪器一时不中用了，不能把数据送回地面。”
这种解释后来又被其他卫星的观测确认，因此，决定把这个辐射线强的区域叫做“范爱伦辐射带”。它是地球物理年的重要成果之一。
前苏联为了调查范爱伦带，也在1964年1月30日发射了“电子1号”卫星。为了调查宇宙线等，又在1965年7月16日发射了“质子1号”卫星。
前苏联虽然发射第一颗卫星上天，卫星的重量也比美国的大，但在利用卫星进行观测研究方面，却落后于美国。
最初的人造卫星，形状都比较简单，或是球形，或是多面体。后来美国从1964年秋天起率先发射形状复杂、结构精巧的科学观测卫星。
如果把以前简单的卫星叫做第一代科学观测卫星，那么以后复杂、精巧的就是第二代科学观测卫星。
美国发射的地球物理观测卫星OGO、太阳观测卫星OSO、天文观测卫星OAO、生物卫星等都属于第二代科学观测卫星。它们都配备了当时最先进的仪器，如大型天文望远镜和太阳能电池板等。
前苏联从1962年3月16日起发射了一系列叫做“宇宙”号的卫星，到1976年9月便已发射了857颗。但是，前苏联一向很少发表这些卫星的资料，人们对它们的结构和大小不甚清楚，不过可以估计这些卫星应当绝大多数属于第二代科学观测卫星。除了美、苏以外，40年来，世界各国先后发射了500多颗科学观测卫星。近年来，已积累了足够的空间和地球环境的资料。这类卫星发射数量已明显减少。
1987年，中国发射的“实践2号”科学实验卫星，是一颗空间物理探测兼新技术试验卫星。星上装有11种探测仪器，可以改进我国无线电通信、导航、测大气密度，还可以为卫星轨道预报服务。
低轨道卫星通信代表--“铱系统”
人类早期发射的卫星都是科学观测卫星，随之使研制发射了许多与生活密切相关的“实用卫星”。如通信卫星、气象卫星、测地卫星、导航卫星等。
通信卫星就是中继电波的卫星，中继的项目有电视、广播、电话等。
什么叫中继电波？电波根据频率的不同可以分为长波、短波、超短波、板超短波等。在通信卫星出现以前，只有短波能飞渡太平洋和大西洋。所以，电话和电报使用的都是短波和超短波。至于电视，只能用超短波和极超短波才能传送复杂的电视信号。但是有一个致命的缺陷：若遇到天气不好，电话、电报难通，电视看不到，急得生病也没用。
为了克服这一弱点，有人便提出了中继电波的方法，像接力赛跑一样，每隔50千米左右设一个中继站，从而把电波传得很远。这样做问题也很大，崇山峻岭，浩瀚的海洋怎么建立中继站呢？
人造卫星上天以后，这个问题就好办了。如果把中继站设在太空，它反射的超短波和极超短波覆盖面便很大，只要有几颗卫星就可以全球通信了。
在这方面，美国首先投入研究，1960年8月12日发射的气球卫星“回声1号”就是这样的卫星。发射前，它被折叠成小球，进入轨道后就膨胀起来，直径达30.5米。气球表面有一层铝制薄膜，可以反射从地球传来的微波。该卫星供美国国内以及在美、英、法之间进行无线电话和传真试验。
这样的通信卫星，仅仅是反射电波，所以被称做“被动的通信卫星”。被反射的电波如果弱，电视画面就很模糊。
后来又研制了一种新型的“能动的通信卫星”。卫星上装有增幅管，可以加强来自地面的电波并发送回地面。美国1960年10月4日发射的“信使1号”，1962年7月10日发射的“电星1号”。1962年12月13日发射的“中继1号”等都是“能动型”的，转播的电视画面非常清晰。
“中继”和“电星”虽然是能动型的，但是因它们是在低轨道上飞行，地面接收站的大型天线必须努力跟踪它。而且它们一天只有两次在适合的位置上中继电波，每次不过20分钟。
用这种传统的卫星通信，即使到2000年，世界上只有15％的陆地面积能用上移动电话。近些年，国际海事卫星组织率先提出在低轨道(1万千米)的3个平面环上分布10~12个小卫星构成一个系统。这样，即使有一颗卫星出了故障，也不至于影响整个系统。随后美国摩托罗拉公司与另外13家公司结盟，实施一项“铱计划”，发射66颗卫星构成“卫星链”。这些卫星体重仅为300多千克，可以用一箭多星的技术发射，既经济又可靠。1999年3月26日和6月12日，中国的“长二丙”火箭分别为摩托罗拉公司将4颗“铱”卫星送入预定轨道。
“铱系统”是新崛起的低轨道卫星通信的代表，它发挥的是“星群”作用。它的通信网能把全世界的人联在一起，手持“大哥大”就可以和地球上任何地方的人通电话。
天有不测风云
气象是风、雨、雷、电等大气现象的总称。人造卫星也可以用于气象观测，它运行于宇宙空间，俯视地球，用照相机和摄像机(夜晚用红外照相机)拍摄云的形状、云层的分布，观测台风、积雪、流冰等，再把这些卫星云图送回地面，用于气象预报。这样的卫星叫做气象卫星。
在气象卫星的研制和发射方面，美国走在前面。从1960年4月1日到1965年7月2日，美国连续发射了10颗“泰罗斯号”实验气象卫星。
“泰罗斯号”系列卫星，是美国的第一代气象卫星。“泰罗斯”，意思是“电视和红外辐射观测卫星”。它的模样呈圆筒形，直径约1.07米，高0.48~0.56米，重120~139千克。
“泰罗斯1号”装有两台电视摄像机，它在轨道上运行了77天，向地球发回了22952张云层照片，美国的一位气象人员形象地说：“我们一夜间从赤贫变成了巨富”。
初期的“泰罗斯”卫星寿命很短，只有1个多月到4个半月的时间。“泰罗斯6号”的寿命达13个月；7号以后的可以连续传进气象照片3年以上；8号以后的装有自动照片传送装置(APT)”，世界上任何地方，只要装有地面接收装置，就可以收到气象照片。“泰罗斯号”的缺点是云图分辨率不够高，适时传递云图的能力差。
后来，美国又陆续发射了“依萨号”系列和大型气象卫星“诺阿号”、“雨云号”系列，这是美国气象卫星的第二代和第三代。
前苏联从1963年起开始研制气象卫星。到1969年才研制出“流星号”。这是前苏联第一代实用气象卫星。从1969年3月26日开始，前苏联发射了一系列的“流星号”卫星。
“流星号”气象卫星也是圆柱体，带有太阳能电池翼。约3米长，重量约有1000千克，比美国的“泰罗斯”重了7倍多。卫星装有接收机、电视摄像机、红外测量仪，能不断地把地球白天的云图和夜晚的红外云图传送回地面。许多“流星号”卫星在不同的轨道上运行，组成了一个气象观测网，可以提供全球气象资料。
中国于1988年9月首次发射了一颗太阳同步轨道试验气象卫星“风云1号”，成为继美、苏之后，第三个具备研制和发射太阳同步轨道气象卫星的国家。大家知道，向日葵是朝着太阳转的。这样最能充分吸收太阳光。“风云1号”就是和向日葵一样的卫星，它能选择最好的光照条件，拍摄的照片非常清晰。
1990年9月3日，中国又发射了“风云1号乙”，这两颗。“风云号”都属于同步轨道的极轨气象卫星，每天绕地球14圈，对全球表面巡逻两遍，不仅可以提供全球的气象资料。还可以为农业、海洋渔业、环境监测和军事侦察提供有效服务。目前，拥有极轨气象卫星的国家只有美国、俄罗斯和中国。
1997年6月10日，中国又成功发射了第一颗静止气象卫星“风云2号”，这是我国第二代气象应用卫星，也是第一代静止气象卫星。“风云2号”定点后处于我国大陆和海区的理想位置，能提供以我国为中心的1/3地球范围内的气象资料，它的“绝招”是每隔30分钟就提供一次资料，对监视灾害天气特别有利。目前，拥有静止气象卫星的有美国、俄罗斯、日本、欧洲诸国、印度和中国。同时拥有极轨和静止轨道气象卫星的国家仅有美国、俄罗斯和中国。
从1960年美国发射“泰罗斯”第一颗气象卫星以来，世界上已有许多国家发射了各种类型的气象卫星，组成了一个全球气象卫星观测网。全世界都可免费接收卫星发回的云图。
真是：人有通天手段，天有不测风云!
太空“间谍卫星战”
用于调查敌情的卫星，叫“侦察卫星”，也叫“间谍卫星”，据侦察手段和任务，可将其分为照相侦察卫星、电子侦察卫星和预警卫星。
照相侦察卫星俗称天空中的“眼睛”。卫星上装有照相机，能够回收和显像，还有一种装有电视摄像机，运用电波把画面送回地面。美国从1959年2月28日到1962年4月18日“发射的39颗“发现者”卫星(其中有12次发射失败)属于前一种照相侦察卫星。同期发射的“萨莫斯”卫星则属于后一类型的照相侦察卫星。
“发现者”是美国的第一代回收型照相侦察详查卫星。“发现者1号”进入预定轨道后，由于星上移定系统发生故障，卫星在轨道直打滚，无法对地面进行侦察。“发现者2号”由于地面过早发出返回指令，胶卷没有收到。直到“发现者13号”，拍完照片后，返回胶卷舱落到海面才成功被回收，这也是第一次从太空回收人造物体。到1962年共进行了39次“发现者”的发射，总共回收成功12次。
“萨莫斯”是美国早期的无线电传输型照相侦察普查卫星。它的轨道比“发现者”高，侦察的范围更广，寿命长。获得情报的速度比“发现者”快。“萨莫斯”第一次发射失败，第二次成功，向地面发回了1000多幅侦察照片，侦察的范围主要是前苏联、东欧和中国。照片证明了当时前苏联的洲际导弹只有14枚，而不是美国人估计的500枚，美国人大大松了口气。