第一顆人造衛星于1957年發射升空，由于在較高的空間上可以有更大的視角，來更加直觀和深入地觀測地球表面以及大氣層的變化，人造衛星相對于地球觀測來說具有無法比擬的優勢，因此，自此之后世界各國，對于人造衛星以及保障衛星成功發射的大推力火箭的研發越來越受到重視，用于通訊、氣象、測繪、農業、導航、環保等各種領域的衛星被發射到了太空，在圍繞地球運行的同時為我們的日常生產生活和科學研究，提供了大量精準的數據。那么，衛星圍繞地球運行是靠什么實現的呢？

在18世紀，偉大的物理學家牛頓發現了萬有引力定律，指出任何有質量的物體之間，存在著一種相互吸引的力的作用，這個力的大小，與物體的質量乘積成正比，與物體之間的距離成反比，這個定律無論是微觀領域還是宏觀層面都是適用的。而牛頓所發現的物體運動的三大定律中，對于物體運動的表述，則將推動物體運動狀態變化歸結于受到外力的作用，使之運動速度發生改變產生一定的加速度，如果對于一個處于勻速圓周運動的物體來說，因此雖然速度的數值沒有發生變化，但是其運動方向是處于不斷變化的，也就是說必然有一個外力推動這個加速度的產生。于是，在牛頓提出萬有引力之后，人們對于天體的運行規律就有了更深入思考的空間，那就是圍繞天體運行的推動力到底是什么。

雖然牛頓發明了微積分，但是它對于引起圓周運動物體加速度的具體推導，僅限于給出與速度的平方成正比、與運動圓徑徑成反比的表述，從今天看來還不是太具體。Bonnet則根據物體加速度在運動的垂直和曲線切線兩個方向的分量入手，將處于曲線運動的物體加速度，分解為可以在若干等效單獨力場中實現的所有分力場引起的綜合加速度效果，從而確定了物體的移動軌跡也等效于在所有這些力場中可以同時實現的結論，也就是物體最終的速度值，可以表達為：各個分力場中實現如此效果的各等效速度平方和的開平方，即：V=Sqrt（v1^2+v2^2+v3^2+……vn^2）。

那么，如果對于處于勻速圓周運動的物體來說，物體所受到的各種分力，最終會體現正交分解在切向和法向兩個方向上，那么，在切向方向上就形成了物體的線速度，而法向方向上則形成了物體向核心“墜落”的拉力，這個拉力的中心永遠指向著圓周的中心。對于一個星體來說，圍繞其作周期性運轉的其它物體，它們之間的萬有引力就充當了這個向心力。

如此一來，根據萬有引力公式和向心力公式，我們很容易推導出，如果要圍繞一個星體能夠做旋轉運動，則其所需要的線速度的最低極限值，即v=Sqrt(GM/r)。通過這個表達式，我們可以看出，人造衛星之所以可以圍繞地球軌道運行，關鍵在于它擁有一定的線速度，這個線速度可以達到在地球半徑和人造衛星高度這和這個數值下，所能滿足的最低速度極限，此時地球對人造衛星的萬有引力值完全充當了向心力，而在此基礎上我們可以假想出一個離心力，離心力與向心力數值一樣，但方向相反，并且與萬有引力完全平衡，于是人造衛星就可以用這樣的速度“懸浮”于地球的上空。

當然，離心力是不存在的，它只是我們為了解釋這種現象所作出的比較容易理解的方式。那么，既然萬有引力提供了向心力，產生了向地球質心移動的加速度，也就是相當于產生了自由落體運動，那么為什么衛星不會掉下來呢？主要原因在于地球是一個球體。當人造衛星向地球質心墜落的同時，由于其有一個水平的切向速度，其掉落的區域仍然處于地球的表面以外，因此當這個切向速度達到一個限值，即墜落的空間大小和因切向運動所產生的拓展空間大小一致時，則會始終與地球表面的距離相同，實現了繞地球運動的目標。當線速度小于這個限值時，就會以拋物線的形式逐漸墜落到地面；當線速度大于這個限值時，物體就會離地球越來越遠，最終離開地球的引力束縛，這就是從地球的視角出發第一宇宙速度、第二宇宙速度的由來。

人造衛星根據入軌的最終軌道高低，可以分為低軌衛星、中軌衛星和高軌衛星，軌道的高度越低，其所需要的最小環繞極限速度就越大。人造衛星在發射的時候，由于地球的自轉以及衛星通過火箭能量輸入進行變軌等操作，可以很輕松地達到圍繞地球運行所需要的切向速度，而且距離地球的高度越高，這個所需要的切向速度就越小，不過所需要火箭助推的能量輸入就越大。而在衛星成功入軌之后，其距離地面越近，所受到的空氣阻力的影響也會越大，因此飛行高度的保持就會越困難，壽命也就越短，因此對于地球同步軌道這樣的高軌區域，是世界各國目前和今后爭奪的重點空間領域。

對于高軌道運行的衛星來說，雖然軌道內的氣體非常稀薄，但并非不存在，因此衛星運行一段時間以后，其線速度也會緩慢地降低，這時候就需要地面科學家們進行變軌的指令，重新降低一定的高度來保障其穩定運行，當衛星上的儀器設備超出耐受極限或者軌道高度不能滿足任務需求時，衛星就不再具有應用價值成為太空垃圾，在繼續圍繞地球運行一定時間以后，隨著高度的持續降低最終墜落到地球表面，完成它們光輝燦爛的一生。

人造衛星繞著地球，在空間軌道上默默地運行，默默地為人類提供宇宙中的環境參數。世界上第一顆人造地球衛星是前蘇聯于1957年10月4日在拜科努爾發射場發射的。從此，人類就進入了利用航天器探索外層空間的新時代。

人造衛星的優點非常突出，它能同時處理大量的資料，并可及時將其傳送到世界任何角落，使用三顆衛星即能涵蓋全球各地。人造衛星的用途非常廣泛，如今，不管是科學、通信和氣象領域，還是軍事和資源探測等領域，都需要衛星的輔助才能完成。

目前，人造衛星已經成為發射數量最多、用途最廣的航天器，其發射數量約占航天器發射總數的90％以上。這些在太空中運行的人造衛星就像是人類在太空中的眼睛和耳朵。它們不但引領人類進入了太空新時代，還為人類親自進入太空提供了必要的環境參數。