在漫长的岁月中，人类对于征服大自然有着许多的愿望与梦想，如翱翔天空、遨游宇宙一直是人类美好的愿望。20世纪以来，人类在航空航天领域取得了突飞猛进的发展，因此，航空与航天技术成为人类文明高度发展的重要标志，也是当今社会最活跃、最有影响的科学技术领域之一。
太空轨道
通常把航天器在太空中的飞行轨迹称为轨道。事实上，太空中运动的任何天体都有自己的运行轨道。地球与太阳系任一行星各自在自己的椭圆轨道上运行，这个轨道就是行星轨道，如木星轨道，火星轨道等。围绕行星运行的卫星为卫星轨道，如月球轨道。卫星轨道主要有圆轨道、椭圆轨道、太阳同步轨道，地球同步静止轨道和极地轨道。被送上太空的航天器必须向火车一样在轨道上运行，一但出轨便会发生事故。
顺行轨道
顺行轨道的特点是轨道倾角（即轨道平面与地球赤道平面的夹角）小于90度，在这种轨道上运行的卫星，绝大多数离地面较近，高度仅为数百千米，故又将其称为近地轨道。我国地处北半球，要把卫星送入这种轨道，运载火箭要朝东南方向发射，这样能够利用地球自西向东自转的部分速度，从而可以书约火箭的能量。
逆行轨道
逆行轨道的特征是轨道倾角大于90度，欲把卫星送入这种轨道运行，运载火箭需要朝西南万向发射。不仅无法利用地球自转的部分速度，而且主要付出额外能量克服地球自转。因此，除了太阳同步轨道外，一般都不利用这类轨道。
地球同步轨道
地球同步轨道是运行周期与地球自转周期相同的顺行轨道，但其中有一种十分特殊的轨道，叫地球静止轨道这种轨道的倾角为零，在地球赤道上空35786千米。相对地面，在这条轨道上运行的卫星是静止不动的，一般通信卫星、广播卫星。气象卫星选用这种轨道比较有利。地球同步轨道有无数条，而地球静止轨道只有一条。
太阳同步轨道
太阳同步轨道是轨道平面绕地球自转轴旋转的，方向与地球公转方向相司，旋转角速度等于地球公转的平均角速度（360度／年），它距地球的高度不超过6000千米。在这条轨道上远行的卫星以相同的方向经过同一纬度的当地时间是相同的。气象卫星地球资源卫星一般采用这种轨道。
极地轨道
极地轨道是倾角为90度的轨道，在这条轨道上运行的卫星每圈都要经过地球两极上空，可以俯视整个地球表面。气象卫星、地球资源卫星、侦察卫星常采用此轨道。
行星探测器轨道
行星探测器轨道由行星卫星轨道人造行星轨道，进入轨道和飞离太阳系轨道构成。行星探测器轨道根据其受力的情况，分为三个阶段：围绕地球运动的阶段、围绕太阳运行的阶段和围绕其探测的行星运动的阶段。
人造卫星
科学家用火箭把人造卫星发射到预定的轨道，使它环绕着地球或其他行星运转，以便进行探测或科学研究。50多年前，苏联成功发射了世界上第一颗人造地球卫星“斯普特尼克”1号，正式开启了人类的太空时代。当时第一颗人造卫星里面仅装有一个无线电发射器，它的目的似乎只是要展示苏联在导弹技术上所取得的压倒性优势。半个世纪后的今天，人们对近地空间乃至整个太阳系的认识部大大增加了，而这些都要归功于“斯普特尼克”1号及其后来各国人造卫星科技的发展。
第一颗人造卫星
1957年10月4日，苏联成功地把世界上第一颗绕地球运行的“斯普特尼克”1号人造卫星送入轨道。这颗卫星绕地球一周需1小时35分，距地面的最大高度为90千米。它在轨道上运行了92天，绕地球1400圈，于1958年坠入大气层烧毁。作为人类第一颗人造地球卫星，“斯普特尼克”1号的构造其实并不复杂。简而言之，它是一个直径61厘米、重83千克的金属球状物，内含两个雷达发射器和4条天线，还有多个气压和气温调节器。它的用途就是通过向地球发出信号来提示太空中的气压和温度变化。
人造卫星的系统组成
人造卫星一般由专用系统和保障系统组成。专用系统是指与卫星所执行的任务直接有关的系统，也称为有效载荷。保障系统是指保障卫星和专用系统在空间正常工作的系统，也称为服务系统。主要有结构系统、电源系统、热控制系统、姿态控制和轨道控制系统、无线电测控系统等。对于返回卫星，则还有返回着陆系统。
人造卫星的运动轨道
人造卫星的运动轨道取决于卫星的任务要求，区分为低轨道、中高轨道、地球同步轨道、地球静止轨道、太阳同步轨道、大椭圆轨道和极地轨道。低轨道和中高轨道卫星天可绕地球飞行几圈到十几圈，不受领土、领空和地理条件限制，视野广阔，并且能迅速与地面进行信息交换（包括地面信息的转发）也可获取地球的大量遥感信息，一张地球资源卫星图片所遥感的面积可达几万平方千米。
静止卫星
地球静止轨道卫星，简称静止卫星。这种卫星的轨道高度达到35800千米。当卫星沿地球赤道上空与地球自转同一方向飞行时，由于卫星绕地球旋转周期与地球自转周期完全相同，相对位置保持不变，因而卫星在地球上看来是静止地挂在高空，所以称这种卫星为静止卫星。它可实现卫星与地面站之间的不间断的信息交换，并大大简化地面站的设备。目前，绝大多数电视转播和转发通信都是由静止通信卫星实现的。
人造卫星的分类
人造卫星按用途分三大类：科学卫星、技术试验卫星和应用卫星。科学卫星是用于科学探测和研究的卫星，主要包括空间物理探测卫星和天文卫星，用来研究高层大气，地球辐射带、地球磁层、宇宙线、太阳辐射等，并可以观测其他星体。技术试验卫星是进行新技术试验或为应用卫星进行试验的卫星。应用卫星是直接为人类服务的卫星，它的种类、数量最多，其中包括通信卫星气象卫星、侦察卫星、导航卫星、测地卫星、地球资源卫星、截击卫星等等。
空间站
随着航天事业的不断发展，在太空中的短期停留已不能满足人类研究的需要，于是，一座座空间站出现在了太空中，它可以为人类提供长期在太空工作和生活的空间。它就像是研究人员在太空中的家，也像足太空中的驿站，逐渐拉近人类与远处天体的距离。
空间站的组成
空间站作为宇航员在太空中长期工作和生活的地方，一般都有数百立方米的空间。具体划分为很多不同的区域有过渡舱、对接舱、工作舱、服务舱和生活舱等。一个空间站通常有数十吨重，由直径不同的几段圆筒串联而成。
具体分工
过渡舱是宇航员进出空间站的必经通道，又被称为“气闸舱”，它要始终保持与空间站内气压一致，这就需要通过增压或降压的调整。对接舱是其他载人飞船和航天器的停靠码头。工作舱是宇航员进行太空工作的场所。生活舱则提供给宇航员舒适的生活环境。
国际空间站
国际空间站是人类航天史上首次多国合作完成的空间工程。这个国际空间站体积庞大，内部结构复杂，由6个实验舱、1个居住舱、2个连接舱、服务系统及运输系统等组成。设计中已将它的寿命控制在1O～15年，可同时承载6人进行太空工作。
“和平”号空间站
1986年2月20日，苏联发射了着名的“和平”号空间站，宇航员们在上面进行了天体物理、生物医学、材料工艺试验和地球资源勘测等各项科学考察活动。2001年3月23日，“和平”号空间站完成使命后坠入地球大气层，碎片落人南太平洋海域中，它的研究任务被国际空间站所取代。
通信卫星
通信卫星主要是作为无线电通信中继站，它就像一个国际信使，收集来自地面的各种“信件”，然后再“投递”到另一个地方的用户手里。利用通信卫星，人们可以拨打国际电话，拍发国际电报、转播电视、进行数据传输、实现全球个人移动通信。
通信卫星的分类
通信卫星按轨道分为静止通信卫星和非静止通信卫星：按服务区域不同可分为国际通信卫星和区域通信卫星或国内通信卫星；按用途可分为专用通信卫星和多用途通信卫星，前者如电视广播卫星、海事通信卫星等，后者如兼有通信，气象和广播功能的多用途卫星等。
工作过程
当卫星接收到从一个地面站发来的微弱无线电信号后，会自动把它变成大功率信号，然后发到另一个地面站，或传送到另一颗通信卫星上后，再发到地球另一侧的地面站上，这样，我们就收到了从很远的地方发出的信号。
卫星通信的特点
卫星通信的特点是：不受地理条件的限制；组网灵活、迅速；通信容量大、费用省。卫星通信采用数字方式由于电话、图像、电视等形式的信息都可以数字化，因此一颗数字卫星就可以完成很多工作。
我国卫星通信历史的开始
1984年4月8日，我国在西昌卫星发射中心由“长征”三号火箭发射了“东方红”二号试验卫星，这是我国第颗地球静止轨道通信卫星，可在每天24小时内进行全天候通信，包括电话、电视和广播等各项通信试验。开启了使用我国自己的通信卫星进行卫星通信的时代、
第一颗商用通信卫星
1965年4月6日，世界上第一颗商用通信卫星“晨鸟”号发射成功，一个崭新的卫星通信时代拉开了帷幕。到目前为止，该型卫星已发展到了第八代，每一代都在体积、重量、技术性通信能力，卫星寿命等方面有一定提高。
我国的第一课卫星
1970年4月24日，我国第一颗人造卫星“东方红”一号在酒泉卫星发射中心成功发射，由此开创了中国航天史的新纪元，使中国成为继苏、美、法、日之后世界七第五个独立研制并发射人造地球卫星的国家。
运行数据
4月24日21时35分。“东方红”一号由“长征”一号运载火箭送人近地点439千米、远地点2384千米，倾角68．5度的近地椭圆轨道。21时48分进入预定轨道，绕地球运行一周为114分钟。
卫星的构造
“东方红”一号卫星为近似球形的72面体，质量173千克，直径约1米。外壳表面由按温度拉制要求经过处理的铝合金为材料球状的主体上共有4条两米多长的鞭状超短波天线底部有连接运载火箭用的分离环。
命名
“东方红”一号卫星因工程师在其上安装一台模拟演奏《东方红》乐曲的音乐仪器，并让地球上从电波中接收到这段音乐而命名。当时《东方红》音乐的播放频率为20。009兆赫。
主要任务
卫星上的仪器舱装有电源、测轨用的雷达应答机、雷达信标机、遥测装置、电子乐音发生器和发射机、科学试验仪器等，其主要任务是进行卫星技术试验探测电离层和大气密度。
“东方红”一号卫星的设计工作寿命为20天，但卫星升空后，星上各种仪器实际工作的时间远远超过了设计要求，“东方红”乐音装置和短波发射机连续工作了28天，取得了大量工程遥测参数，为后来卫星设计和研制工作提供了宝贵的依据和经验。
卫星元勋
许多科研工作者在研制“东方红一号”卫星过程中付出艰辛的努力和无穷的智慧，其中有钱学森、钱骥、赵九章等着名科学家。
科学卫星
在太空执行科学技术试验的卫星为科学实验卫星，主要用来进行太空环境的科学和技术试验。各种科学试验卫星，为提高人类对太空环境所产生的效果的认知及准备在太空环境中应用的技术进行先期试验。
动物上太空
自1957年1月3日苏联发射了载有小狗莱伊卡的人造卫星2号以后，人类发射了众多的生物卫星，猴子、狗、白鼠、乌龟、苍蝇、细菌、藻类、植物种子等各种生物纷纷上天，对它们进行了失重生理学，放射生物学和发育生物学实验，为人进入太空及命科学和生物科学的研究提供了丰富资料。
应用技术卫星
各航天国家都重视在太空环境中的应用技术试验，从1966年到1974年，美国曾发射了6颗应用技术卫星，进行了天地话音通信、云图传输、卫星导航等一系列试验，为美国以后的通信卫星、气象卫星’导航卫星‘资源卫星的研制和应用做了大量的技术准备。
救援卫星
通过卫星可以搜索和救援出事的飞机、船舶和个人，这种具有救援功能的卫星为救援卫星。405兆赫兹频率信标是专为卫星搜索与救援设计的，卫星上安装的这种信标转发器，可以将出事飞机或船舶的类型、登记号、国籍、坐标、故事性质和时间等编码信息传输给地面控制中心，从而迅速获知故事信息，及时实施救援。在极轨道和同步静止轨道上运行的很多卫星具有救援功能，国际海事卫星系统就具有救援功能。
军事的好帮手
人造卫星越来越多地在军事上发挥着重要的作用。利用卫星上的光学设备、电子设备对地面或空中目标进行探测、跟踪、监视，从而获取到丰富的情报，这在现代战争中发挥着重大作用。
军用卫星的家族
军用卫星是指用于各种军事目的的人造地球卫星。全球的军用卫星数量很多，在相当长一段时间内占世界航天器发射数量的2／3以上，按照军用卫星的用途来分，可以划分成一个不小的“家族”。军用卫星分为侦察卫星军用气象卫星、军用导航卫星、军用测地卫星、军用通信卫星。侦察卫星又是个不小的“家族”，可以分为照相侦察卫星、电子侦察卫星、海洋侦察卫星、导弹预警卫星、核爆炸监视卫星。军用通信卫星又可以分为：战略军用通信卫星，战术军用通信卫星。
“高效间谍”——侦察卫星
侦察卫星可以说是高效的间谍，它执行的任务和侦察设备多种多样，具体可分为照相侦察卫星、电子侦察卫星、海洋监视卫星和预警卫星。在军事上，利用各种侦察卫星来获取军事上的各方面情报。因为其具有侦察范围广、飞行速度快、遇到的挑衅性攻击较少等优点。所以，苏联与美国都对它格外钟情，把它当做“超级间谍”来使用。现在，在环绕地球轨道上运行的侦察卫星有照相侦察卫星，电子侦察卫星等，达十颗之多。
发现者号照片侦察卫星
美国从1959年2月发射世界上第一颗照相侦察卫星发现者1号起，到发射发现者12号止，一直失败了12次。1960年8月发射的发现者13号侦察卫星成功实现回收，用一架运输机将正在空中以降落伞下降的返回舱回收至飞机上。发现者号照相侦察卫星是美国第一代侦察卫星，共发射38颗，失败24颗，12颗回收成功，获得了高质量的侦察照片。
气象卫星
气象卫星是对地球及其人气层进行气象观测的人造地球卫星。它通过谣感器接收到地球及其大气中的可见光、红外线和微波辐射，接着将这些信息传送到地面接收站，接收站据此绘制出各种云层、地表和海洋表面的图片。根据这些，科学家就能预知天气的变化趋势。