由于卫星在太空上所处环境的特殊性，巨大的温差、太空射线、太空垃圾等给卫星的运行所需的各种软硬件的稳定性带来了挑战。首先是电力，电力为卫星上的各种设施提供源源不断的能源，目前卫星在太空都是使用太阳能。太阳能电池板根据原料结构的不同有许多种分类，我们日常生活中经常碰到的有单晶硅、多晶硅太阳能电池板，它们的发电效率有20%左右，而三结坤化镓电池板更被航空航天领域所青睐，原因是因为其发电效率达到40%以上，单位面积的电池板可以提供更多的能量，但其成本也因为制造工艺的难度而飙升。

我们选择了砷化镓电池板，更要选择一个优秀的电源管理系统。卫星不是时刻朝着太阳，当它处在太阳照射地球的另一面时，卫星的能源供给就需要蓄电池放电，蓄电池在苛刻的环境下如何进行平稳的电力释放，这就受限于电源管理系统的控制。除此之外，充电控制（V/T曲线）、太阳能电池板角度的调整等都是电源管理系统的任务。目前我国在电源管理系统这一领域是落后的。

由于卫星受到地球的引力影响，运行的轨道高度会以每天大约100m的速度下降，在外太空收到来自宇宙辐射等种种因素，轨道在一直变化着，这被称为轨道摄动。这时候就需要给卫星安装轨道姿态控制系统，这也可以理解为卫星上自带的小喷气系统。在相对真空的环境中（由于贴近地球时，有微薄的大气层），卫星作为整个系统收到了来自地心引力做圆周运动，根据动量守恒定律，卫星朝一个方向喷射一定质量的物质，会获得一个反方向的加速度。以此来调节卫星的轨道，防止卫星脱离轨道。所以中、大型卫星需要同时装备轨道姿态控制系统，微小卫星受到体积限制，多采用磁力矩器来调节自身的姿态。大型卫星就需要携带许多燃料，所以燃料的多少也是限制卫星寿命的一个重要因素。当燃料用完后，便只能渐渐脱离轨道。目前出现了电离子喷射器，还处在技术发展阶段，无法获得较大的推力，只能辅助使用。以后随着科技的发展，这类问题都会被渐渐解决。

星载计算机由于受到电能和使用条件限制，性能也受到限制，但又需要高可靠性。主要任务是对卫星的姿态控制、载荷、各种传感器的数据处理，是整个卫星平台的核心

载荷是卫星工作的核心，也是非常非常非常昂贵的，往往经费占整个卫星的2/3。如果前面的那些可以由卫星的整体成熟的平台来搭建，可以降低一些成本，那么载荷是没有这方面的优势的。载荷有多种多样，比如气象卫星的微波辐射计、闪电成像仪等等，通信卫星的转发器，军事卫星的雷达等等，都是最先进的仪器和技术。

卫星根据轨道的种类不同，大致分为了以下几种：LEO低轨道、MEO中轨道、GEO高轨道、SSO太阳同步轨道、IGSO地球同步倾斜轨道、GTO同步转移轨道等等。

拉格朗日点，卫星受到的来自星体的引力可以达到相对平衡的状态，这样可以节省很多的燃料并且保持轨道不变。

  轨道转移：霍曼转移、双椭圆转移、地球同步转移

霍曼转移,当处于低轨1号轨道的卫星，在轨道底部产生一个ΔV的加速度时，此时卫星会进入2号黄色的椭圆轨道运行，如果此时卫星不再动作，卫星将会以椭圆轨道一直围绕地球运行。当在椭圆轨道的远地点再产生一个ΔV’的加速度，卫星会进入3号红颜色的地球同步轨道。右下公式为霍曼转移所花时间。

双椭圆转移，下面为双椭圆转移轨道图，当一个卫星处于低轨道状态，在1号点经过一个较大的加速度会让卫星进入一个大的椭圆轨道（绿色），当卫星进入远地点2号点的时候，再进行一个加速，会将椭圆轨道的轨道半径拉长(橘黄色)，当进入3号点的时候，卫星进行一个反向的减速，此时卫星便会围绕红色的静止轨道一直运行下去。所以两个椭圆轨道的高度差便是转移前后轨道的高度差。

参考：freebuf openats博客《卫星安全研究有关的基础知识》；百度百科-拉格朗日点；

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原文始发于微信公众号（Matrix1024）：卫星安全基础