人造卫星的转动方向都和地球自转方向相同吗？
这个问题很有意思，因为它涉及到轨道力学的一些基本原则。简单来说，并非所有的人造卫星都和地球自转方向相同。 绝大多数（但不是全部）卫星是顺着地球的自转方向运行的，但这背后有着重要的原因。
让我们来详细梳理一下。
为什么大多数卫星顺着地球自转方向运行？
当你考虑将物体发射到太空时，你需要克服地球强大的引力。最有效的方法之一就是利用地球的自转动能。
想象一下，我们站在赤道上，随着地球一起以相当快的速度（赤道附近的速度约每小时1670公里）向东转动。如果我们想把一颗卫星送入轨道，最省力的做法就是从地面发射，让它继承地面的速度。
助推效应： 发射台所在的地球自转速度，相当于给卫星一个“顺风”，帮助它达到进入轨道所需的速度。如果卫星从赤道附近向东发射，它就能利用到地球自转的最大速度。
节省燃料： 利用地球自转的动能，可以显著减少火箭所需的燃料。这意味着更小的火箭、更低的发射成本，以及能够将更重的载荷送入太空。
轨道选择： 许多卫星被设计成在“低地球轨道”（LEO）上运行，这是一个距离地球表面几百公里的区域。在这个轨道上，地球自转的速度对卫星的轨道速度影响尤为显著。
“顺行轨道” vs. “逆行轨道”
顺行轨道（Prograde Orbit）： 当卫星绕地球运行的方向与地球自转方向相同时，我们称之为顺行轨道。绝大多数的科学卫星、通信卫星和空间站（如国际空间站）都运行在顺行轨道上。这是出于前面提到的燃料效率和发射便利性的考虑。
逆行轨道（Retrograde Orbit）： 当卫星绕地球运行的方向与地球自转方向相反时，我们称之为逆行轨道。
为什么会有逆行轨道？
虽然逆行轨道效率不高，但它们在某些特定情况下却是必不可少的：
1. 科学观测的特殊需求：
覆盖范围： 如果你想让一颗卫星能够更均匀地扫描地球表面，或者以特定的角度观察地球的某些区域，逆行轨道可能比顺行轨道更有效。例如，一些气象卫星和侦察卫星会选择特定的逆行轨道，以便在一天中覆盖到不同的地理区域。
特定目标： 有些科学探测任务可能需要以一个特定的视角来研究地球或月球，或者避免地球另一侧的干扰。
2. 避免轨道拥堵： 随着太空活动的增加，近地轨道变得越来越拥挤。选择一个逆行轨道有时是为了避免与其他航天器发生碰撞，或者在执行特殊任务时，与现有轨道上的航天器保持安全距离。
3. 探测其他天体：
月球探测： 早期的一些月球探测器，为了避免月球的自转影响，或者为了在月球特定区域进行观测，也采用了逆行轨道。
行星探测： 当探测器前往其他行星时，它们可能会根据目标行星的自转方向，选择顺行或逆行轨道来完成任务。例如，飞越金星的航天器，如果以金星的自转方向相反的方向进入轨道，可以利用金星的引力进行加速或改变方向，这被称为“引力弹弓”效应，但这里的“顺行/逆行”是指相对于目标行星的自转。
一些具体的例子：
国际空间站（ISS）： 运行在距离地球表面约400公里高的近地轨道，其轨道倾角大约是51.6度，是顺行的，这意味着它与地球自转方向大致相同。
GPS卫星： GPS卫星运行在中地球轨道（MEO），它们的轨道设计也是为了实现全球覆盖，并且普遍是顺行的。
早期月球探测器： 某些早期的月球探测器，例如美国阿波罗任务中的一些指令舱和月球舱，在围绕月球运行时，会采用与月球自转方向相反的轨道，以便更方便地进行着陆和观测。
铱星（Iridium）星座： 早期铱星通信卫星也曾部署在近地轨道，并且是为了全球覆盖而设计的，大部分是顺行轨道。
总结一下：
绝大多数人造卫星选择与地球自转方向相同的顺行轨道，主要是为了提高发射效率，节省燃料，降低成本。 这是最经济、最简单的方法。
但是，并非所有卫星都这样做。 有些卫星，出于特殊的科学观测需求、轨道规划、避免碰撞或其他任务目标，会选择与地球自转方向相反的逆行轨道。
所以，当您看到天上划过的“星星”时，它们大多数是在“顺风”中前进，但也有少数是“逆流而上”的。这取决于它们被设计来做什么。
让我们来详细梳理一下。
为什么大多数卫星顺着地球自转方向运行？
当你考虑将物体发射到太空时，你需要克服地球强大的引力。最有效的方法之一就是利用地球的自转动能。
想象一下，我们站在赤道上，随着地球一起以相当快的速度（赤道附近的速度约每小时1670公里）向东转动。如果我们想把一颗卫星送入轨道，最省力的做法就是从地面发射，让它继承地面的速度。
助推效应： 发射台所在的地球自转速度，相当于给卫星一个“顺风”，帮助它达到进入轨道所需的速度。如果卫星从赤道附近向东发射，它就能利用到地球自转的最大速度。
节省燃料： 利用地球自转的动能，可以显著减少火箭所需的燃料。这意味着更小的火箭、更低的发射成本，以及能够将更重的载荷送入太空。
轨道选择： 许多卫星被设计成在“低地球轨道”（LEO）上运行，这是一个距离地球表面几百公里的区域。在这个轨道上，地球自转的速度对卫星的轨道速度影响尤为显著。
“顺行轨道” vs. “逆行轨道”
顺行轨道（Prograde Orbit）： 当卫星绕地球运行的方向与地球自转方向相同时，我们称之为顺行轨道。绝大多数的科学卫星、通信卫星和空间站（如国际空间站）都运行在顺行轨道上。这是出于前面提到的燃料效率和发射便利性的考虑。
逆行轨道（Retrograde Orbit）： 当卫星绕地球运行的方向与地球自转方向相反时，我们称之为逆行轨道。
为什么会有逆行轨道？
虽然逆行轨道效率不高，但它们在某些特定情况下却是必不可少的：
1. 科学观测的特殊需求：
覆盖范围： 如果你想让一颗卫星能够更均匀地扫描地球表面，或者以特定的角度观察地球的某些区域，逆行轨道可能比顺行轨道更有效。例如，一些气象卫星和侦察卫星会选择特定的逆行轨道，以便在一天中覆盖到不同的地理区域。
特定目标： 有些科学探测任务可能需要以一个特定的视角来研究地球或月球，或者避免地球另一侧的干扰。
2. 避免轨道拥堵： 随着太空活动的增加，近地轨道变得越来越拥挤。选择一个逆行轨道有时是为了避免与其他航天器发生碰撞，或者在执行特殊任务时，与现有轨道上的航天器保持安全距离。
3. 探测其他天体：
月球探测： 早期的一些月球探测器，为了避免月球的自转影响，或者为了在月球特定区域进行观测，也采用了逆行轨道。
行星探测： 当探测器前往其他行星时，它们可能会根据目标行星的自转方向，选择顺行或逆行轨道来完成任务。例如，飞越金星的航天器，如果以金星的自转方向相反的方向进入轨道，可以利用金星的引力进行加速或改变方向，这被称为“引力弹弓”效应，但这里的“顺行/逆行”是指相对于目标行星的自转。
一些具体的例子：
国际空间站（ISS）： 运行在距离地球表面约400公里高的近地轨道，其轨道倾角大约是51.6度，是顺行的，这意味着它与地球自转方向大致相同。
GPS卫星： GPS卫星运行在中地球轨道（MEO），它们的轨道设计也是为了实现全球覆盖，并且普遍是顺行的。
早期月球探测器： 某些早期的月球探测器，例如美国阿波罗任务中的一些指令舱和月球舱，在围绕月球运行时，会采用与月球自转方向相反的轨道，以便更方便地进行着陆和观测。
铱星（Iridium）星座： 早期铱星通信卫星也曾部署在近地轨道，并且是为了全球覆盖而设计的，大部分是顺行轨道。
总结一下：
绝大多数人造卫星选择与地球自转方向相同的顺行轨道，主要是为了提高发射效率，节省燃料，降低成本。 这是最经济、最简单的方法。
但是，并非所有卫星都这样做。 有些卫星，出于特殊的科学观测需求、轨道规划、避免碰撞或其他任务目标，会选择与地球自转方向相反的逆行轨道。
所以，当您看到天上划过的“星星”时，它们大多数是在“顺风”中前进，但也有少数是“逆流而上”的。这取决于它们被设计来做什么。
网友意见
大多数是的，但是也有几种例外。
一种是太阳同步轨道，轨道倾角98度（轨道倾角大于90度的情况可视为逆行）。当然这个轨道几乎是垂直赤道面的。
还有比如以色列地平线系列间谍卫星，轨道倾角大约143度。选择逆行发射的一个原因是这个系列的卫星没有中继星，拍摄的数据先存起来，经过以色列上空时再传输回地面，逆行轨道有利于减小数据传输的间隔。另一个原因是以色列东边政治环境比较复杂，运载火箭扔过去……容易引起额外的麻烦，不如坠落到地中海里更省心一些。
还有一种是假想的，大量金属“钉子”发射到与同步轨道重合的逆行轨道上，对同步轨道卫星实施无差别打击。这招相当狠，对同步轨道的破坏几乎是永久性的。可以参考：http://journal.nudt.edu.cn/gfkjdxxb/ch/reader/pdf.aspx?file_no=198701006
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