这块知识是湖北新高考中比较偏爱考察的一个很小的知识点，最近有粉丝投稿，想讲一讲这里，今天来详细说一下高考中常见的一些多轨道卫星知识！

基于轨道的 5 种主要卫星类型是：

低地球轨道 (LEO)

中地球轨道 (MEO)

地球静止轨道 (GEO)

太阳同步轨道（SSO）

地球静止转移轨道 (GTO)

【LEO】

低地球轨道（Low Earth Orbit），即LEO，又称为“近地轨道”，是一个以地球为中心的轨道，其高度在500-2000公里（约为地球半径的三分之一），或每天至少有11.25个周期（轨道周期为128分钟或更短），偏心率小于0.25。空间的大部分人造物体都在LEO上。这意味着每天最多可以环绕地球 16 圈。这使得它们特别适合所有类型的遥感、高分辨率地球观测和科学研究， 因为数据可以快速获取和传输。

迄今为止，所有载人空间站，以及大多数卫星，都在LEO。从1968年到1972年，阿波罗计划的登月任务把人类送到了LEO以外的地方。自从阿波罗计划结束以来，没有人在LEO以外的太空飞行。

低地球轨道对卫星的安置所需的能量是最低的。它提供高带宽和低通信延迟。在低地球轨道上的卫星和空间站更便于宇航员和服务人员使用。

由于将卫星送入低轨卫星所需的能量较少，而卫星成功传输所需的放大器功率较小，因此低轨卫星被用于许多通信应用，如星链计划。

然而，低轨卫星的瞬时视场很小，每次只能观测地球的一小部分并与之通信，这意味着需要一个“星座”来提供连续的覆盖；低轨卫星的轨道衰减速度也很快——它需要周期性地轨道提升以维持稳定的轨道，或者在旧卫星再入大气时更换替代卫星。

【GEO】

中高度地球轨道（Medium Earth Orbit, MEO），亦称为中间圆形轨道（intermediate circular orbit, ICO），指这样一种轨道：该类轨道所构成的区域，为一个半径处于低地球轨道（LEO，海拔2000km）和地球同步轨道（GSO，海拔35786km）之间圆环带。通常高度约为5000至20000公里。具备定位和导航服务，如GPS。由于轨道周期较长（通常在 2 到 12 小时之间），与低地球轨道航天器相比，MEO 航天器覆盖全球所需的设备更少， 但时延更长，信号更弱。

在中高度轨道运行的其他卫星，包括格洛纳斯星座（Glonass，海拔19100km）和伽利略星座（Galileo，海拔23222km）此外，覆盖南北极的通信卫星也采用MEO运行。

中轨道卫星兼具静止轨道和低轨道地球卫星的优点，可实现真正的全球覆盖和更有效的频率复用。其缺点是需要部署大量的卫星，卫星的组网技术和控制切换等比较复杂，投资高，风险大。

【GEO】

地球静止轨道 (GEO) 卫星

地球静止轨道上的航天器位于地球表面上方 35,786 公里处， 正好在赤道上方。GEO 中三台均匀分布的机器几乎可以覆盖全球， 这要归功于它们在地球上覆盖的巨大区域。GEO 中的物体在地面上看起来是静止的， 它们的轨道周期与地球的自转周期相同， 即23 小时 56 分 4 秒。这允许地面天线始终指向空间中的同一设备。

【SSO】

太阳同步轨道（SSO, Sun-synchronous orbit, orheliosynchronous orbit）是环绕在地球外部的一种近极地轨道。从技术上讲，它是一种进动周期等于地球公转周期的轨道，所以其经常和太阳保持相同的关系。

太阳同步轨道型卫星在地球上空600至800公里的高度从北向南穿越极地。倾角大致98°。

【GTO】

地球静止转移轨道 (GTO) 卫星：最常见的卫星转移轨道类型是地球静止轨道， 用于从过渡轨道转移到地球静止轨道。

地球同步转移轨道(geostationary transfer orbit，GTO)是霍曼转移轨道的运用之一，为椭圆形轨道，经加速后可达地球静止轨道(GEO)，是指近地点在1000公里以下、远地点为地球同步轨道高度（约36000公里）的椭圆轨道。

同步卫星的运作轨道为地球静止轨道，由地球同步转移轨道至地球静止轨道转换工作多由卫星自身动力进行，卫星在地球同步转移轨道的远地点附近变轨时，需要增加速度及改变速度的方向。在火箭性能方面，常以地球同步转移轨道酬载能力作为指标，该酬载能力较直接运送至地球静止轨道的数值为大。以德尔塔IV型重型火箭为例，其GTO运载能力为12,757公斤，而GEO运载能力仅为6,276公斤。

【IGSO】

倾斜地球同步轨道

倾斜地球同步轨道（Inclined Geosynchronous orbit，简称 IGSO），又名GIO，高度与GEO(Geostationary Orbit)相同，都是35700km（我国北斗系统部分卫星就用该轨道，轨道高度约35786km），但是GEO的轨道倾角是0度，而IGSO的轨道倾角是大于0度的任何轨道（我国的北斗系统为55度）。

即轨道倾角i≠0°的地球同步轨道，其星下点轨迹是一条“8”字形的封闭曲线，中国北斗卫星导航系统的其中三颗卫星位于55°倾角的倾斜地球同步轨道。

【做个题再走】

中国空间站在距离地表约400千米的接近北极方向的正圆轨道上运行，绕地球一圈约90分钟。空间站轨道平面与赤道平面的夹角约42°（如图所示）。据此完成下面小题。

1．在中国空间站上，航天员一天能看到日出的次数是（）

A．4次 B．8次 C．16次 D．24次

2．下列城市中，中国空间站不能飞越其正上空的是（）

A．北京 B．上海 C．新加坡 D．莫斯科

2021年9月27日14时19分，快舟一号甲固体运载火箭在甘肃酒泉卫星发射中心（100°E）点火升空，将吉林一号高分02D卫星送入650千米的预定轨道。吉林一号高分02D卫星是一颗高分辨率光学遥感卫星，完成下面小题。

3．吉林一号高分02D卫星（）

A．主要能量来源是太阳辐射能

B．工作中面临的最大威胁是多变的天气

C．其绕地运行的线速度比地球自转的线速度小

D．所处的最低一级的天体系统是太阳系

4．发射时（）

A．全球与酒泉处于同一日期的范围是大于1/2

B．北京的观众可以在15时19分收看同步直播

C．发射场地物的日影正朝向东南方向

D．太阳高度角达到一天中最大

5．与海南文昌发射基地相比，甘肃酒泉发射基地（）

A．白昼更长

B．正午太阳高度角更大

C．自转线速度更大

D．昼夜变化幅度更大

北斗卫星导航系统由地球静止轨道（GEO，定点于赤道上空3.6万千米）、倾斜地球同步轨道（IGSO，轨道高度3.6万千米、轨道倾角为55°、周期24小时）、中圆地球轨道（MEO，轨道高度2万千米、轨道倾角为55°、周期12小时）三种轨道卫星组成，可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务。卫星轨道高度、仰角（卫星与观察者所在处的地平线之间的夹角），会对其覆盖区域的定位精度造成影响。下图示意北斗卫星导航系统卫星组成。据此完成下面小题。

6．GEO、IGSO、MEO卫星运行轨迹在地球上的投影依次为（）

A．一个点、“8”字形、波浪形

B．一个点、波浪形、“8”字形

C．“8”字形、一个点、波浪形

D．波浪形、一个点、“8”字形

7．与IGSO卫星和MEO卫星相比，GEO卫星在北京的最大仰角（）

A．更小，信号受大气影响更小

B．更小，信号受地面反射更多

C．更大，信号受大气影响更大

D．更大，信号受地面反射更少

8．巴基斯坦、印尼、柬埔寨等国率先使用了我国的北斗系统是因为，在亚太地区北斗卫星（）

A．定位性能更优

B．轨道倾角较大

C．覆盖区域最广

D．轨道高度较低

答案：

1．C 2．D

【解析】1．观测者在地球上，24小时内经历1次昼夜，可观测到1次日出；中国空间站绕地球一圈约90分钟，即约1.5个小时，因此24小时内经历16次昼夜，能看到16次日出，C正确，ABD错误。故选C。

2．由由材料可知，空间站轨道平面与赤道平面的夹角约42°，说明空间站可飞越的区域在南北纬42°之间。由于地球自转周期是1日（24小时），空间站绕地球一圈约90分钟，空间站绕地球运行的周期与地球自转周期不同，因此在长期运行过程中，空间站可飞越南北纬42°之间所有区域的正上空。北京的纬度约为40°N，上海的纬度约为31°N，新加坡的纬度约为1°N，莫斯科的纬度约为56°N，四个城市中只有莫斯科的纬度不在南北纬42°之间，因此空间站不能飞越莫斯科正上空，D符合题意，ABC不符合题意。故选D。

【解析】3．卫星的主要能量来源是太阳能，通过卫星上的太阳能电池板转化为电能，A正确；天气多变的是大气的对流层，650千米的高空大气极其稀薄，没有天气变化，B错误；卫星绕地运行的线速度因为旋转半径大，线速度比地球的大，C错误；卫星绕地球飞行所处的天体系统是地月系，比太阳系级别低，D错误。故选A。

4．顺着地球自转的方向，从0点所在经线到180°经线是地球上新的一天的范围，发射时北京时间为9月27日14时19分，据此计算出此时0时经线大约位于95°W，甘肃酒泉卫星发射中心位于100°E，故酒泉位于新的一天（即27日）且新的一天范围大于1/2，A正确；我国统一采用的标准时间是北京时间，故北京的观众可以在14时19分收看同步直播，B错误；发射时，酒泉发射场（100°E）的地方时为12:59，此时太阳已经到了西南方天空（该日为9月27日，酒泉该日日视运动轨迹为日出东南，正午太阳位于正南方天空，日落西南），故地物的日影正朝向东北方向，C错误；发射时，当地不在正午，故太阳高度并未达到一天中最大，D错误。故选A。

5．海南文昌发射基地位于酒泉发射基地的南部，纬度更低，冬半年文昌发射基地的白昼时间更长，夏半年酒泉发射基地的白昼时间更长，A错误；正午太阳高度角由太阳直射点所在纬度向南北两侧递减，离太阳直射点的纬度越近，正午太阳高度越大，该日直射点位于南半球，海南文昌发射基地离太阳直射点的纬度更近，其正午太阳高度角更大，B错误；自转线速度由赤道向两极递减，海南文昌发射基地更靠近赤道，纬度更低，其线速度更大，C错误；纬度越低，昼夜变化幅度越小，文昌纬度更低，昼夜变化幅度更小，酒泉昼夜变化幅度更大，D正确。故选D。

【解析】7．GEO卫星定点于赤道上空，理论上星下点轨迹（即卫星运行轨迹在地球上的投影）是一个点，因其运动周期与地球自转周期相同，相对地面保持静止，所以称作地球静止轨道卫星。IGSO卫星，与GEO卫星轨道高度相同，运行周期也与地球自转周期相同，但其运行轨道面与赤道面有一定夹角，所以称作倾斜同步轨道卫星。IGSO卫星星下点轨迹呈现“8”字形。全球卫星导航系统星座多由MEO卫星组成，运行轨道在约2万公里高度轨道。MEO卫星像极了不知疲倦的小萌娃，在自己的跑道上绕着地球一圈又一圈地奔跑，星下点轨迹不停地画着波浪线，以便覆盖到全球更广阔的区域，A正确，排除BCD。故选A。

8．因GEO卫星为定点于赤道上空的静止卫星，GEO卫星在北京的仰角不变，小于90°；IGSO卫星和MEO卫星在北京的仰角不断变化，因其能从北京上空越过，所以在北京最大的仰角可达90°。因此GEO卫星在北京的最大仰角偏小，信号穿过大气层的路程更长，被大气削弱得越多，同时信号受地面反射更多，B符合题意。故选B。

9．三种轨道卫星在巴基斯坦、印尼、柬埔寨等国的仰角均较大，且有卫星轨道高度较低的MEO越过其上空，接收到的信号更强，定位性能更优，A正确，排除BCD。故选A。

【注】