文／楊祖愛（美國太空總署太空工程師、國際太空站機器人CCM計畫經理）

全球各地湧來的億萬訪客，照相機鏡頭對準2012年夏季奧林匹克運動會的點滴花絮，鎂光燈閃爍，人人興奮地拍攝喜愛的鏡頭。

但是，這兩張影像卻與眾大大不同，它們是由人造衛星在奧運準備工作時攝得，一張顯現的是倫敦市及周邊各比賽場區所在地的燈火夜景，另一張是奧運體育場倫敦碗附近的日景。（見圖）

日景是由美國民營的衛星圖像企業GeoEye所屬的衛星在離地球680公里的高空攝得，夜景是由美國太空總署的梭米（Suomi）NPP衛星在離地球824公里的高空攝得，它們都是極軌環境觀測衛星。「極軌」是指它們環繞地球運行的方式，「環境觀測」是指它們的功能。

人造衛星依其運行的方式可粗分為兩大類：極軌衛星和同步衛星。

極軌衛星在離地面七、八百公里高的軌道上，環繞地球的南北極，與太陽同步運行，這樣的軌道叫做太陽同步軌道 （Sun-synchronous orbit），意思是說，軌道上任何一點，在地球表面同一個點的上方時，都與太陽平均時間相同，因而得到相同的照明角度，可在一般光線或紅外線波長上取得同一光源的地球影像，它每天兩次，在同一個時間飛越地球表面上的同一個地點。中國的風雲一號和三號衛星系列，台灣的福爾摩沙二號衛星，都屬於這一類。它的好處是，運行的軌道覆蓋全球，每天兩次定時測量地球上同一位置的環境；它的缺點是，只能每12小時輪一次測探某一個特定位置，而不能夠不間斷地監測同一地點。彌補的辦法是，發射兩顆衛星，進入不同的太陽同步時間軌道，這樣就可以把監測時間縮短為每6小時一輪。當然，如果財力許可的話，發射多顆衛星來達到不間斷監測的效果，美國國防氣象衛星 （DMSP）即為一例。

另種衛星，叫同步衛星，它在垂直於赤道上方，離地面大約三萬六千公里的高處，以與地球轉動同樣的速度環繞地球運行，這樣的軌道叫做地球靜止軌道（geostationary orbit），運行的周期幾乎是24小時一周，與地球自轉周期相同，因此它始終處於地球上空的同一位置，所以看起來好像在天空中靜止不動似的。它的好處是，可以不斷查看同區的氣候和地球表面的變化，向地面輸送同一地區的信息。但是它只能查看特定地區，所以覆蓋面不夠廣，而且位於那麼高的地球上空，需要高倍數望遠鏡和精確掃描功能，才能得到高解析度圖像數據。美國的GOES衛星系列，中國的風雲衛星二號系列，均屬此類。

至於人造衛星的功能，分為許多種，除軍用衛星外，有科學研究與民用的，著名哈伯太空望遠鏡即為研究天文星象的科學衛星。在民用衛星中，普遍應用到日常生活中的，有地球環境觀測衛星，它包括對氣象、土地、海洋、風和雲的觀測，此外還有通訊衛星和全球導航定位衛星等，幾乎都在不知不覺中影響現代人生活。

目前世界上有五十多個國家擁有人造衛星，台灣是其中之一，太空軌道上有約三千顆人造衛星在運轉，清晨日出和黃昏日落時，它們受太陽光反射，會像星星一般閃爍發光，如果飛過我們住家天空時，角度合適，肉眼也能看到。　

梭米NPP衛星觀測的地球環境範圍很廣，海洋、陸地和大氣環境的現象幾乎都包括在內。

在海洋方面，由於海洋資源極其豐富，藉由觀測，可了解海水中魚類、藻類、珊瑚和其他生態，對魚類與水域管理甚有幫助；在陸地方面，可瞭解陸地上植物面積、土地利用、房舍密度、橋梁道路分佈、天災損毀情形，有助於土地規畫及災後重建，改善人類生活環境；至於大氣環境觀測，告訴我們風雲雨雪的氣象變化、以及太陽能臭氧層和太陽對地球幅射量，以便探討其對人類生活影響及研擬因應對策。

至於人造衛星內的結構，如何能攝取這麼多類有用的圖像，以後會一一介紹。今天在熱鬧的奧運競技活動之際，衛星從高空給我們送來少見的圖像，也算奧運花絮的另類訊息吧。