从1958年开始，美国研制各种轨道高度的有源和无源实验通信卫星，为克拉克的静止轨道通信卫星设想开辟了道路。1958年12月18日，美国首先发射一颗斯科尔号卫星，这颗卫星携带了美国总统讲话的录音带，试验了卫星向地面发送语音的可行性。1961年7月10日发射“电星1”号通信卫星，成功地进行了横跨大西洋的美国与法国、英国的首次电视中继转播、照片传真和电话通信实验。但是，这一时期发射的通信卫星都是近地轨道卫星，用它通信无论通信时间还是地理范围都受到很大限制。它们的轨道周期短，只有90多分钟到100多分钟，经过某地上空的时间最多只有十几分钟，两地要用同一卫星通信的机会很少。由于高度低，覆盖范围很小，据估算大约要有八九十颗星，甚至上百颗星才能连续地覆盖地球。1963年2月14日，美国宇航局发射第一颗试验同步通信卫星“辛康1”号，但由于在远地点发动机点火20秒后，卫星上无线电设备失灵，地面失去联系，通信未获成功。接着，7月26日又发射了“辛康2”号通信卫星。这颗卫星成功地进入地球同步轨道，但它的轨道平面与地球赤道平面之间的夹角并不是零度，而是28度，它在地面上划出了一条呈“8”字形的轨道，所以它最终没有成为静止通信卫星。尽管如此，它在同年9月13日与一颗“中继1”号近地轨道卫星相结合使用，为南美巴西的里约热内卢、非洲尼日利亚的拉各斯和美国新泽西州等三大洲的人们提供了短暂的通信服务。在相隔一年之后，1964年8月19日，“辛康3”号通信卫星发射上天，并成功地进入倾角为零度的地球静止轨道，定点在东经180度的赤道上空，为欧洲和北美转播了在日本东京举行奥运会开幕式的盛况。克拉克关于建立地球静止轨道卫星的理想终成现实，全世界开始领略到地球静止轨道卫星的实惠和作用。
1968年，国际通信卫星组织按照克拉克提出的基本原理着手建立真正的全球通信网。这时，克拉克在英国星际航行学会会议上又作了一个生动诱人的报告。报告中说，1945年他曾认为通信卫星将是一种可在轨道上组装的大型载人空间站，但由于在电子设备微型化方面出现了惊人的进展，结果第一批通信卫星原来只是一种像啤酒桶大小的自动装置。然而，他仍然认为，最终的通信卫星将很可能是一种可载人的大型空间平台或轨道天线场，不仅可以对它进行定期检修，而且还可以随时补充必要的燃料，长期工作。从那时到现在又过了24年，国际通信卫星组织利用静止轨道卫星的全球通信网早已建成，许多国家也已建立国内卫星通信系统。现在在静止轨道上的通信卫星已相当拥挤，发展多用途的大型轨道平台是解决静止轨道窄小和太空电波干扰问题的重要途径，因而克拉克的新设想具有重大意义，并会在航天技术的进步与发展中得到实现和证明。
八、国际通信卫星
1965年4月6日，美国发射成功一颗“晨鸟”号通信卫星。同年6月即正式用于北美与欧洲间的国际商用通信，标志通信卫星从试验阶段转入实际应用阶段。这颗卫星后来改称“国际通信卫星1号”。从此，通信卫星的发展方兴未艾，长足进步。这种静止轨道的通信卫星具有通信距离远、区域广、容量大、质量高、灵活性好等优点，但用运载火箭把它发射到35860千米高的同步轨道上定点运行却十分困难。如果按照人造卫星通常的发射程序，一下就把通信卫星送到预定同步轨道，要有很大推力的运载火箭，消耗大量的燃料，这不仅很不经济，而且很难。航天科学家经过研究提出，采取逐步升级的办法把通信卫星送到目的地。一般分三步走：第一步，用运载火箭将卫星送到200千米左右的高空，此时轨道呈圆形，称初始轨道，又叫停泊轨道；第二步，当卫星飞临赤道上空时，运载火箭再次点火，使卫星速度增大，进入远地点为35860千米、近地点为200千米左右的又长又扁的大椭圆轨道，这个轨道称转移轨道；第三步，当卫星飞临远地点时，卫星上的远地点发动机启动，使卫星按预定方向加速，进入地球同步轨道，然后控制它慢慢漂移到预定位置。
通信卫星
“晨鸟”报晓，揭开了国际通信卫星发展的序幕。这个由一百多个国家和地区参加的国际通信卫星组织共同使用的国际通信卫星，至今已发展了6代，世界各地有300多个地面站1000多条通道与国际通信卫星联网工作。第一代“国际通信卫星1号”高06米，直径072米，重39千克，仅有240路电话通道。1966年开始发射国际通信卫星2号，两年内发射4颗，仍提供240个话路。1968年9月至1970年7月，发射8颗国际通信卫星3号，这第三代国际通信卫星高104米，直径142米，重152千克，通信容量增加到1200条话路，工作寿命从15年延长到5年。1971年研制成功国际通信卫星4号，70年代前期发射8颗，后期发射5颗。这第四代国际通信卫星高534米，直径238米，重700千克，设计寿命为7年。它的容量约7000到9000条话路，设有12个带宽为36兆赫的转发器，总工作带宽为500兆赫。星上通信天线有6个，包括2个宽波束接收天线、2个宽波束发射天线、2个窄波束发射天线。另外还有2个遥测遥控指令天线。共有45000块太阳能电池，总重72千克。它除用来传递电话、电报外，还可以用作数据传输、广播、电视、照片传真等。1980年12月6日，第五代的第一颗国际通信卫星5号发射入轨。卫星高57米，直径2米，重达1吨，通信容量增至12000条话路和两路彩色电视，比4号增大一倍。它在80年代提供全球通信中占有突出地位。1989年10月27日，第一颗国际通信卫星6号由美国的大力神3型运载火箭发射上天，并成功进入地球同步轨道工作，在国际通信卫星系列中又增添了新的一员。它高53米，直径364米，呈白柱形，在轨道上展开后的总高度为118米，发射重量为4240千克，是目前世界上重量最大、性能最佳的商用通信卫星。第一颗6号卫星定点在大西洋上空，接替在那里的5号卫星的工作。这颗卫星拥有48个转发器，其中38个C波段转发器和10个KU波段转发器，可同时传输24000条双向话路和3路彩色电视，其通信容量是5号卫星的一倍、1号卫星的100倍。目前，世界上有600多座地球站的800多个天线通过2000多条通信线路同国际通信卫星联网工作。今天，通信卫星已有广泛用途。借助通信卫星，人们能够和远隔重洋的亲人通话或打电报，从电视上观看世界各地新闻和体育竞赛，传输报纸版面和各种数据资料，医生给万里之遥的病人诊断治疗，将军指挥千里之外的战争，等等。总之，通信卫星给人类的社会活动和日常生活都带来了巨大变化。
九、侦察卫星的发射
自从人造卫星问世以来，由于它具有在太空轨道上居高临下，一览无余的特点，航天科学家把它作为侦察的手段，研制最早，发射最多，至今经久不衰，备受青睐。
1959年2月28日，美国成功地发射了第一颗试验侦察卫星“发现者1”号。它是用雷神—阿金纳运载火箭从范登堡空军基地发射升空的，是美国第一颗极地轨道卫星。到1962年2月，一共发射38颗“发现者”侦察卫星，其中成功进入轨道的26颗，成功回收的只有12颗。
“发现者”卫星与“阿金纳”末级火箭连为一体进入轨道，长594米，直径152米，呈圆柱形，起飞重量3850千克，轨道重量770千克。最后一颗“发现者38”号重952千克。卫星的回收舱长068米，直径084米，重135千克。“发现者”卫星轨道呈椭圆形，近地点介于103至208千米，远地点介于208至1032千米，入轨后运行1至4天，回收舱按地面指令与阿金纳末级火箭分离，而后反推火箭点火，减速返回大气层。在回收舱降到离海面约15千米时，防热罩脱落，降落伞自动打开，徐徐落入预定海域回收。发现者系列卫星是一种回收型照像侦察卫星，通过它拍摄的照片，曾侦察到前苏联研制新一代洲际导弹及其拜科努尔发射场的情况，令人信服地表明照像侦察卫星的价值。第一代侦察卫星携带有自动照相机，需要将胶片安全送回地面，因此要有很精确的回收技术，这就显示了返回式卫星的重要作用。从1961年至1972年，美国研制和发射了第二代照像侦察卫星。第一颗“萨莫斯2”号传输型照像侦察卫星于1961年1月31日发射成功，在轨道上工作一个月，用星载全景扫描相机拍摄了几百张照片，通过无线电传输给地面站。这颗卫星重1850千克，包括150千克的仪器。这是一种普查卫星，在卫星上冲洗已拍好的胶卷，用光束扫描为无线电信号传输给地面，经地面计算机处理还原成图像。这种卫星经改进后，装有红外遥感器，能拍摄夜间照片，还有一个直径15米的天线，能高速和地面传输图像信号。并且随着卫星重量的增加，可多带燃料和胶卷，以保持长时间飞行。10年内，这一代卫星共发射成功87颗，其中包括19颗电子侦察卫星。如果把照像侦察卫星比喻为“太空之眼”，那么电子侦察卫星就是“太空之耳”。后者已不是用回收或传输图像来侦察地面的活动，而是采用传送无线电信号来识别太空观测的情况，为开展太空侦察活动提供了更加先进更加优越的条件。
1962年至1979年，美国又研制成功，第三代名叫“KH—9”的详查侦察卫星，共发射入轨95颗，其中8颗为电子侦察卫星。最初在轨道上只飞行14至17天，最后可达到90天。卫星长8米，直径15米，重2000千克，呈圆柱形。机动性高，胶卷舱回收安全。后经改进，卫星长达177米，重3500千克，星上装有多光谱照相机，能同时用几个波段拍摄照片。1971年6月15日，美国发射成功第一颗“大鸟”号照像侦察卫星。到1983年6月20日，12年间共有19颗成功入轨运行，其中10颗为电子侦察卫星。这种卫星呈圆柱形，两侧装有太阳能电池帆板，重133吨，长约15米，直径3米。它像长着两只明察秋毫的眼睛，一只是具有高分辨率的详查相机，另一只是带有新型胶片扫描器的普查相机。这两种相机在160千米的高空能拍03至05米的地面目标，照片清晰，可辨别地面上的火车、汽车、飞机、建筑物以及大街上的行人。星上有6个可回收的胶卷舱，定期把拍摄的照片装在里面送回地球。“大鸟”号是美国第四代照像侦察卫星，工作寿命从52天延长到220天。
1976年12月19月，美国发射第一颗“KH—11”卫星，带有高分辨率的电视摄像机，并使用同步轨道上的数据中继卫星来传播图像。它能够在任何事件发生的瞬间即提供高清晰度的照片。这种卫星重约10吨，分辨率为15至3米，寿命25年。这是美国的第5代照像侦察卫星。1989年，一颗最新的“KH—12”照像侦察卫星发射成功，星上增加了最新研制出来的一种先进的电荷耦合器件摄像机，另外还采用了最新的自适应光子成像技术，能够识别地面125厘米×125厘米大小的物体。这些KH系列卫星是美国一项统称“锁眼侦察卫星计划”的组成部分，至今仍在继续发展。这类卫星既能为进行例行侦察而拍摄大面积普查照片，又能在高空对重目标进行详查，它们在过去20多年实施侦察中显示了巨大的作用。
十、气象卫星
20世纪60年代初，气象卫星问世，打开了人们充分认识天候的大门。气象卫星从太空轨道上鸟瞰，首先观察到的是地球大气层，这正是气象观测的主要对象。这不但能够测得温度、气压、湿度、风速和风向等气象要素，而且还能够拍摄覆盖地球表面的云层、冰雪、地表和海洋的照片，通过云图可以预报地震和台风，探测污染，监视太阳活动。同时还能够转播气球、飞机船舶、海洋浮标以及各个气象观测站收集的气象资料。可以说，气象卫星是建在太空的理想气象站。
资源卫星监测图
气象卫星一般有两种：一种是绕两极运行的极地轨道气象卫星，由于卫星是逆地球自转方向与太阳同步，沿着太阳早升晚落的方向运行，所以俗称太阳同步轨道气象卫星；另一种是与地球保持同步运行，相对地球是不动的静止轨道气象卫星，又称地球同步轨道气象卫星。卫星云图的拍播也有两种形式：一种是借助于地球上物体对太阳光的反射程度而拍摄的可见光云图，只限于白天工作；另一种是借助地球表面物体温度和大气层温度辐射的程度，形成红外云图，可以全天候工作。