主题：聊聊传输型遥感卫星 -- 温雅颂

我在上一个帖子里谈了太阳同步轨道的“进动”原理，这里就聊聊轨道设计中各种参数的考虑。

首先我们知道的一个限制参数是轨道的“进动”幅度，它必须是每天向东偏移365分之一度。在地球赤道，长度大约为110公里。

赤道引力对卫星的影响是个常量，能决定轨道每天向东偏移110公里的变量有两个：一个是轨道与赤道的夹角，一个是卫星的速度。

如果卫星轨道与赤道夹角为90度，卫星左右方向受到的引力是平衡的，不会偏移。如果赤道夹角为0度，引力也是平衡的，也不会偏移。如果我们假设在纬度45度时卫星左右受到的引力差最大，显然，轨道与赤道的夹角从90度到135度之间，夹角越大，轨道进动越大。从卫星速度来看，卫星越慢，受引力偏移的时间越多，偏移量也就越大。

那么，夹角和速度，哪个可以先确定呢？速度，因为速度受全球拍摄这个任务的限制。

遥感卫星的轨道必须尽可能接近圆形轨道，近地点和远地点相差不能太大，这样才能保证相片的比例尺基本一致。卫星的速度跟轨道高度有关，卫星单位时间内飞过的圆弧与地球中心所组成的扇形面积是一个常量，所以，轨道越高，扇形越窄，也就意味着卫星速度越慢。

我们都知道，由于地球在不停地自转，卫星绕地球一圈，地球已经朝东旋转了一定的角度，因此卫星每一圈都会飞经一个新的条带。我们可以很容易地选择一个卫星速度，使其在一定的时间后重新回到原点。比如，如果卫星90分钟绕地球一圈，24小时后，卫星绕地球16圈，就会重新回到原点。

但是我们并不希望卫星精确地重复前一天的路径，因为如果这样的话，卫星将永远在这16圈经过的地方重复飞行，而不能拍摄到其它区域。为了让卫星能覆盖全球，我们希望一天后卫星从前一天飞过的路径左侧飞过，这样两天拍摄的照片就能彼此衔接起来。第三天再从第二天的路径左侧飞过，这样一条一条的卫星图像就可以覆盖全球了。

如何实现这一目标呢？很简单，让卫星飞得稍微慢一点，用多于24小时的时间飞完这16圈。这样地球就多自转了一定的角度，卫星就会从前一天的轨迹旁边飞过了。

那么慢多少呢？在这里我们需要一些假定条件。如果卫星照片的幅宽为60公里，考虑到照片之间要有一定量的重叠，我们可以假设相片中心点与相邻相片的中心点距离为50公里。地球90分钟自转22.5度，赤道上22.5度内卫星要飞过50趟才能保证照片的重叠率。因此，我们需要地球多自转22.5度的50分之一。从时间上讲，也就是卫星要晚90分钟的50分之一，为108秒，也就是要用24小时1分48秒飞完16圈。

当然，实际数据不会这么整，但基本是这个思路。

速度有了，轨道高度和赤道夹角也就都可以确定了。

通过以上分析可以看出，太阳同步轨道是一个非常精致、要求苛刻、限制条件很多的轨道。因此，所有太阳同步轨道的卫星，其轨道参数差别都不会太大。一般高度都在800公里上下，绕地球一圈一般都在100分钟左右，与赤道夹角一般都在110度左右。

由于与赤道夹角都在90度以上，所以所有的传输型遥感卫星都不能覆盖南北两极。两极的卫星图像只能由特殊的卫星拍摄。

记得当年被土鳖自己炮轰的风云气象卫星，轨道高度就是八百多公里，显然也是一颗太阳同步轨道卫星。世界上绝大多数的军事侦察卫星，轨道高度都在这个高度甚至更低，所以全都在土鳖的射程之内。