说到拍照 ， 我们自然地联想到摄像头和快门 ， 将摄像头对准需要观测的东西 ， 快门一按 ， 就能得到一张在二维像素点上填上三原色坐标的数据构成的图像 。
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但是对于卫星观测地球（地表/地球大气）来说 ， 具体的成像原理就会稍微复杂一些 。
扫描方式
卫星按照轨道可以分为静止卫星和极轨卫星 。 我们知道 ， 地球的自转角速度是固定的 ， 若要用一个卫星恒定地监测地球 ， 那么卫星轨道的高度就是固定的 ， 这就是静止卫星 。 静止卫星高度有36000km ， 地球半径约6371km ， 可以想见 ， 在卫星上看地球的张角只有20.38° ， 直接拍照的效果怎么会好呢？我们想要有很高分辨率的图像须要用“扫描”的办法 。
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具体来说 ， “扫描”是通过调整观测仪器的角度 ， 对准地球的不同位置 ， 获得数据 。 比如风云2号气象卫星 ， 卫星本身绕着自己的主轴旋转 ， 使得传感器能在地球上扫描出带状的观测数据；再使卫星调整姿态 ， 向上向下倾斜 ， 就能再地球上扫描出“平行”的观测数据 。
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图源：央视新闻客户端+笔者标明扫描路径和卫星旋转方向
当然 ， 不同卫星可以通过采用不同的调整姿态的方式来提高观测利用率 。 就风云2号气象卫星来说 ， 在卫星自身旋转一圈360°中只有几十度是对着地球的 ， 它的利用率显然不高；而到风云4号卫星 ， 采用了三轴稳定的方式 ， 主动控制卫星朝向 ， 使探测器在旋转过程中一直面对地球 ， 这样观测效率显然提高很多 。
图源：谷歌图片“风云四号气象卫星”
那么有人不禁要问了 ， 为什么不早采用三轴稳定方式控制卫星朝向呢？
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因为三轴稳定方式没那么简单 。
自旋稳定方式在卫星做绕地运动时很容易能做到自身姿态稳定 ， 重点在于卫星本身对自己的主轴轴对称；而三轴稳定方式若想要使探测器一直朝着地球 ， 卫星的姿态如何稳定是个很大的问题 。
其次 ， 自旋稳定卫星受到太阳辐射是均匀的 ， 而三轴稳定卫星由于一个面一直朝着地球 ， 卫星两面受到太阳辐射量差距会使得卫星发生形变 ， 材料的研制和使用、卫星仪器的排布都是需要细致考量的 。
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