卫星为什么在那么高的太空能看清地面？

　　卫星是指围绕一颗行星按闭合轨道做周期性运动的天然天体，比如月亮就是地球的卫星。题目中所说的卫星指的是人造卫星，是由人类建造，类似天然卫星一样绕地球或其他行星运动的航天器。目前大多数的人造卫星都是人造地球卫星，也有部分的人造火星卫星。
　　人造卫星的轨道通常有三种：地球同步轨道、太阳同步轨道、极轨轨道。
　　地球同步轨道顾名思义与地球自转周期相同的轨道。太阳同步轨道是绕着地球自转轴，方向与地球公转方向相同，旋转角速度等于地球公转的平均角速度(360度/年)的轨道，它距地球的高度不超过6000千米。极地轨道是绕过地球两极上空的轨道，可以俯视整个地球表面，气象卫星、地球资源卫星、侦查卫星等常用此轨道。
　　人造卫星的高度从一百多公里到8万多公里不等，为了能看清地面，完成各种专业的工作，卫星上装备着各种千里眼——高分辨率相机和遥感设备。
　　卫星上可见光学遥感相机与常用的照相机原理相通，只不过焦距长，通光口径大。如贝克和努恩设计的人造卫星跟踪相机，采用50厘米焦距、50厘米口径的施密特光学系统。大镜头意味着材料和制造工艺的提升，科学家研制出电荷耦合器模拟合成孔径的相机，俗称CCD相机。为了拍摄清晰的图像，需使用计算机进行处理，叠加合成多张照片，采用光学校正、地形匹配等处理，从而形成我们常见的高清卫星照片。
　　此外，卫星能够拍摄清晰的照片与良好的大气条件密不可分。
　　卫星能看清楚地面，与照相机的分辨率也息息相关。卫星照相机的地面分辨率是指卫星遥感图像能够将两个物体分开的最小距离。如果一副卫星图片的分辨率是1米，表示地面1平米的区域在图像上是一个像素点，即使放大也仍是一个点。一般物体尺寸是卫星地面分辨率的3~5倍时才能可识别。
　　卫星在太空能看清地面，依赖有一套先进的卫星电子探测系统、和地面基站的操作程序。一、卫星电子探测器是卫星看清地面的眼睛，是先决设备条件。
　　卫星在数万米太空能看清地面街景、人像、树木花丛，得益于它的卫星电子探测器。
　　卫星电子探测器由光学传感器、高分辨相机、长焦距的太空望远镜头等设备组成，也称卫星相机(CCD)。是用多块独立的电子耦合器形成＂像素阵列＂而合成的高像素＂数码相机＂，然后利用照相机原理进行光学探测和拍照。
　　卫星相机的分辨率离不开极高的像素支持。像素是组成数字图像的最小单元，像素的个数越多可挖掘的信息量越大。
　　美国的哈勃天文望远镜、像素高达32亿，可探测到一百亿光年的星体。现在的卫星相机输出像素都可在亿位数以上，当它们以视场角60度摄录时、单张像片能覆盖40～70公里，分辨率可以精确探测到地面20厘米以下的物件。甚至探测出地面所用手机型号、看清一枚硬币，同时能跟踪65个动态目标。
　　属于卫星光学遥感范畴的光学相机、因采用高感光的长焦距天文望远镜头，极大的提升了对地面两个物体间差距的分辨率，其多光谱的分辩能力优胜于全色或多谱的分辨率。能做到在万里的太空之外对地物皆知。二、地面基站程序操作是卫星看清地面的关键。
　　卫星从发射升空进入相应高低不同轨道，通常以7.5Km/S的轨道速度飞行。会自动消除大气阻力、太阳和风的压力进行设定的高度、轨道、恣态的调整，在确定时间内通过指定地区拍照。但不是一路狂拍、而需根据地面基站指令＂行事＂。
　　当需要卫星拍照时，地面基站控制系统会发出指令，让卫星何时何地拍照、明确拍摄的指定对象。並根据北斗或GPS告知的卫星在太空的确切位置、测量出太阳和卫星相对地球的角度，决定卫星拍摄的曝光时间，让卫星上的星像跟踪仪校准好照相机的位置和角度。
　　此时，卫星上的相机巳调整和排列完毕。卫星越过拍摄目标如上海环球金融中心时，卫星的反应轮即会转动、给它确定方向，临近适当位置、反应轮会反向运动让卫星悬停在空中旋转，调整排列好的相机即可对特定目标连续不断地进行扫描和拍照，产生高像素的图片。
　　拍摄好的图像文件、先由数据处理装置加以压缩，数据量可达数十亿字节的数据、原先都是存储在卫星兆级固态驱动器上，然后定时下传，现在的技术巳实现了实时的随拍随传。
　　而卫星每天通过无线电波向地面站下载的加密图像数据，经基站解码、调制解调后就成了卫星看清地面拍摄的图片了。
　　我国于2019年11月3曰发射的高分七号卫星、搭载了双线立体相机和激光测高仪，巳能拍摄10亿像素的地面＂3D成像＂，不仅能看到地面物体色彩深浅、物体大小、还能看到高度，获得高清大视场图像，使地物数据信息更加丰富，大幅提升了我国卫星对地观测与立体观测水平。
　　大家都知道，地球有月球这个天然卫星围绕，而生活中我们经常提到的卫星，其实是人造卫星。那么，为什么这些人造卫星在那么高的太空中能看清楚地面上的情况呢？
　　就像我们日常拍照的时候，距离太远的话就要放大来拍，可放大后画面就变得很模糊，看起来效果特别不好，这就是因为我们用的照相机或者手机的分辨率太低，达不到远距离拍摄的要求。而卫星上的照相机是经过研究而制作的，具有超出普通相机很多倍的分辨率，所以我们能清楚的在那些太空中拍出的照片中看到地面上的物体。
　　其次，随着空间技术在各国的不断发展,对遥感装置的要求也越来越高，卫星上的相机在改革创新方面需要考虑很多问题，拿长焦距的光学系统设计来说，长焦距需要加长一点，通光的口径也需要加大。这个原理和普通相机一样，焦距长了，通光口径大了，拍到的图像就更加清晰。
　　（话题：卫星为什么在那么高的太空能看清地面？）
　　信息源：悟空问答
　　简单来说，就是通过＂光子＂的持续量冲击，开辟出了一条近似直线的通道。
　　再利用＂对应的＂光子扑获设备＂，来获得对应反弹光子，获得、扑获数量越多，清晰度越高！
　　而在这其中牵涉到三个非常重要的因素，也就是决定清晰度的关键因素：
　　1、发射＂光子；光波（电波）＂的强度，物质分布密度。（并非越强越好，这需要考虑经过中间大气层的力量缓冲度和真正到达对应观测、观察物体表面（及其透射内部）时的光束（光波），光子分布密集度，及其速度。因为这些会直接影响反射到达卫星扑获光子设备时光子的总量等。
　　2、发射装置与接收装置的角度大小，这会在某些情况下，影响接受效果！（有时会角度大比角度小的时候接收效果更好——这取决于对应＂光子＂通过路径的空间中物质的分布情况与熵值大小）。
　　3、在以上条件都相同的前提下，那么更细微、更密集网状结构的＂光子＂扑获设备，就能提供对应照射、探测物体的清晰度。（已知最佳的材料就是＂碳类材料＂）
　　在以上三个条件中，前两者在现阶段是可以持续改进、提升的，后一种短期内提升幅度空间有限！
　　当然还存在其它一些方法。
　　……
　　作者：寻源者、康添华、空空
　　2018、6、22
　　高清摄像头
　　1）卫星那么高能看清地面说白了它和人用显微镜观看手上的细菌和细胞差不多。
　　卫星
　　显微镜
　　2）对于我们手上微小的细菌来说，我们根本看不见它们。
　　手上的细菌
　　4）我们眼对于我们手上的细菌，在细菌看来很遥远很遥远，就像我们眼在我们银河系的中心那么远，怎么能见它们。
　　我们的手离我们眼在我们看来不远，在手上的细菌看来远
　　手
　　我们的眼看我们的手不远
　　眼
　　5）我们的银河系中心看我们地球不远，黄色的中心
　　银河系
　　我们的地球看我们银河系中心也不远，地上的人看就远了。
　　地球
　　6）显微镜对于它们来说，确实在太空中。估计人类的卫星可能是望远眼+显微镜=二合一既能望远又能放大的仪器。
　　望远镜
　　7）望远镜+显微镜=太空望远放大镜（天文望远镜）
　　天文望远镜
　　8）这种望远镜美国有一台叫哈勃望远镜，是寻找星系，星座，想探寻宇宙的边缘研发的。
　　哈勃太空望远镜
　　哈勃太空望远镜拍的星云照片
　　9）之后又研发一台叫怕克太阳探测器的太阳望远显微镜，是为观察太阳表面太阳风及活动研发的。
　　帕克太阳探测器
　　10）中国也有一台叫悟空探测器为寻找太空中的暗物质研发的。
　　悟空探测器
　　只有强大的科技做支撑，才能如此。