衛星如何在太空「輪班就位」？
本期我們將深入剖析衛星如何依其任務需求，在特定軌道上運行，並發揮多樣化的功能，從通訊、導航到科學探索，展現人類航太科技的卓越成就。
衛星繞地球運行的軌道，是地球引力與衛星動態平衡的結果。根據任務需求，衛星被部署於不同特性的軌道。地球引力是衛星得以環繞地球運行的根本力量。根據萬有引力定律，任何有質量的物體之間都會相互吸引，而地球的質量遠大於人造衛星，因此引力主要表現為地球將衛星持續拉向自身中心的作用。這種引力提供了衛星做圓周運動所必需的向心力，如果沒有它，衛星將無法維持繞地運行的軌道。
然而，若只有引力，衛星最終只會被拉回地面。衛星之所以能持續運行而不墜落，關鍵在於它擁有極高的切線速度所帶來的慣性。當運載火箭將衛星送入預定軌道時，會賦予它一個與地球表面大致平行的巨大水平速度。根據牛頓第一運動定律，物體具有保持其運動狀態（即沿直線勻速運動）的慣性，衛星因此會「試圖」沿這條切線方向飛離地球。
按高度劃分，衛星軌道宛如一座巨型太空建築的不同樓層。低地球軌道（LEO）（距地約180至2,000公里）如同「近地商圈」，熱鬧非凡，常用於遙感探測與龐大的通訊星座；中地球軌道（MEO）（距地約2,000至35,786公里）則是「導航專區」，我們熟悉的GPS、北斗系統在此運行；而高地球軌道（HEO） 之上，尤為重要的是距地35,786公里的地球靜止軌道（GEO），它如同懸於赤道上空的「固定包廂」，讓通訊衛星能24小時凝望同一片地區。
若按特性劃分，地球同步軌道（GSO）讓衛星與地球自轉「步調一致」；極軌道的衛星則像勤奮的巡邏兵，往返南北極，實現全球掃描；太陽同步軌道更為巧妙，其軌道平面與太陽保持固定角度，確保衛星每次飛越特定地區時，陽光角度幾乎相同，為光學遙感提供了絕佳的照明條件。
人造衛星是數量最多、應用最廣泛的航天器，如繁星點綴夜空，按使命大致可分為三類：
應用衛星是最貼近生活的服務者。通信廣播衛星如同太空中的「信使」，構建起全球無線電中繼網絡，中國的中星、天通等系列已邁入手機直連衛星的新時代。
導航定位衛星則是我們出行時的「太空指南針」，中國的北斗系統憑藉獨創的中高軌混合星座設計，核心元件100%國產化，性能位居世界前沿。對地觀測衛星則像高懸的「天眼」，中國的風雲、高分等系列衛星，已織就一張對地球環境的立體觀測網。
科學衛星是人類求知慾的延伸。我國的「羲和號」太陽探測衛星，如同一位專注的「太陽畫師」，實現了國際首次Hα波段光譜成像探測，揭開太陽更多奧秘。技術試驗衛星則是航天技術的「探路先鋒」，澳門「科學一號」衛星成功監測南大西洋地磁異常，讓澳門一躍成為相關研究的重要基地。
從精妙絕倫的軌道設計到豐富多元的任務應用，衛星已悄然成為現代社會的神經網絡。它們不僅重塑了我們的溝通、出行與認知世界的方式，更成為推動科技進步與國家發展的強勁引擎。中國航天事業從無到有，建立起功能完善、自主可控的衛星體系，展現出令人矚目的創新力量。未來，這片軌道上的星辰大海，將繼續拓展人類的認知邊界，為構建人類命運共同體照亮前路。
●梁偉傑
愛國教育支援中心專業發展總監，兩次行政長官卓越教學獎得主。
愛國教育支援中心由香港教聯會主辦，旨在加強支援教育界推動國家安全及國民教育。中心特別成立航天科普教育基地，設有多個不同學習區，全面展示國家航天科技所取得的突破和成就，增強香港青少年對國家航天科技的認識。
