美国是世界上最早发射气象卫星的国家。1960年4月1日，美国用“雷神—阿布尔”运载火箭发射世界上第一颗气象卫星“泰罗斯1”号，从而把先进的航天技术引入气象科学领域，揭开了气象观测史上新的一页。这颗试验气象卫星呈18面柱体，高48厘米，直径107厘米。星上装有电视摄象机、遥控磁带记录器及照片资料传输装置。它在700千米高的近圆轨道上绕地球运转1135圈，共拍摄云图和地势照片22952张，有用率达60％。从1960年至1965年间，共发射10颗“泰罗斯”气象卫星，其中只有最后两颗才是太阳同步轨道卫星。
1966年2月3日，美国发射第一颗实用气象卫星“艾萨1”号，它是美国第二代太阳同步轨道气象卫星。它的形状和大小与“泰罗斯”卫星相仿，轨道高度约1400千米，云图的星下点分辨率为4千米。从1966年至1969年间，共发射了9颗，获得了大量气象资料。美国第三代太阳同步气象卫星是“诺阿”号系列卫星。第一颗于1978年10月13日发射，在太空轨道上工作28个月。这种气象卫星高37米，直径19米，重约1400千克，轨道高度为850千米，轨道形状近似圆形，周期102分钟。现已发射11颗。它每天可传输全球范围内16万个点的大气探测资料，2万至4万个点的海面温度测量值，100多幅云图。目前世界上有120多个国家每天都在接收“诺阿”号卫星传回地面的云图。
自1985年以来，我国利用“诺阿”气象卫星资料成功地监测了全国范围内10次森林、草原和荒坡火灾。1987年5月大兴安岭发生的特大森林火灾，就是气象卫星首先发现的，而且连续数日的卫星火情传真图为扑火指挥部的救火决策提供了可靠的依据。1975年10月16日，美国发射第一颗地球静止环境业务卫星“戈斯”号，它是美国第一代地球同步轨道气象卫星。这种卫星呈圆柱形，高24米，直径19米，重194千克，工作寿命3年。星上装有可见光和红外扫描辐射计，星下点分辨率分别为09千米和8千米。卫星观测的原始云图数据可及时传送到地面，经数据处理后，再通过卫星每隔3小时向地面播送一次适用的云图信息。这种气象卫星至今已发射10颗，通常成对布置在轨道上，一颗在东经轨道，一颗在西经轨道，每颗可观测直径为1万千米的区域，几乎覆盖地球的三分之一，两星交覆区域为5千千米。它每半小时提供一张云图，每天处理1200多个风速和风向数据，播送400多种气象图，为世界各地的1200多个气象台站直接服务。
十一、资源卫星
地球资源卫星在国民经济发展中具有重要作用。这种卫星飞越地球上空，无论是冰封雪盖的南北两极，烟波浩渺的海洋，浓荫蔽日的原始森林，还是风尘迷漫的沙漠腹地，人迹罕至的崇山峻岭，远在大洋的孤岛，都能一览无余，尽收眼底。
1966年9月，美国提出“地球资源观测计划”，试图利用空间遥感技术专门勘测地球资源。经过几年的研究，形成了地球资源卫星的设想。这种卫星采用900多千米高的近圆形太阳同步轨道，周期103分钟，每天绕地球14圈，第二天向西偏170千米，18天后又回到原轨道运行，每张图像可覆盖面积为185千米×185千米的地方；它能宏观地揭示地球的表面特征和地质结构，可以发现用地面和航空测绘手段难以发现的地理特征。1972年7月23日，美国发射世界上第一颗地球资源卫星，后来改称“陆地卫星1”号。它是由“雷神—德尔它”运载火箭发射入轨的，重892千克。卫星呈锥顶圆柱体，高304米，直径152米，容积1立方米，两块太阳能电池帆板长近4米。星体像一只张开双翅的蝴蝶。经过5年半的运行，1978年1月17日停止工作。在此期间，向地面发回约30万张地球照片，提供了地质、海洋、农业、水文、城市规划等大量资料。1975年1月22日，美国发射“陆地卫星2”号，主要用于农林资源的水利资源调查，如对尼日尔河三角洲的水文情况进行考察，测量巴基斯坦北部的冰雪覆盖情况，估算南美大陆资源及盐碱侵蚀土地、危害农作物的程度。1978年3月5日，美国发射“陆地卫星3”号。这颗卫星重960千克，运行两年后因星上的多光谱扫描仪发生故障而停止工作。这三颗卫星均系试验性的地球资源卫星。1982年7月16日，美国的“陆地卫星4”号发射入轨。这颗卫星重达1941千克，由于星上数据处理计算机以及直接向地面发射数据的天线失灵，仅在太空工作一年。1984年3月1日，美国的“陆地卫星5”号发射成功，重1941千克，携带有多光谱扫描仪和高分辨率的专题制图仪。卫星扫描宽度185千米，地面分辨率30米。
美国正在研制的“陆地卫星6”号，将能提供立体图像，地面分辨率将达到20米，比以前发射的几颗资源卫星又提高了一步。陆地卫星对地球资源的考察成果，超过人类历史上诸多地质、地理工作者在地面上和利用航空对地球进行考察所取得的成果，在实际应用中，它们已经发现几十个地图上没有的湖泊，找到了苏丹的油田、巴西的锡矿、澳大利亚的铀矿，带来了巨大的经济效益。这种卫星具有地面勘测和航空勘测无法比拟的优点：首先是环球观测，所向无阻，不受地理位置和条件的限制；其次是卫星勘测，视野广阔，能提供大面积的照片；第三是卫星勘测，周而复始，能周期性地提供动态变化资料。陆地卫星每18天覆盖地球一次，若用3颗卫星组网，重复观测时间可以缩短为6天一次，能迅速及时提供全球范围的最新情况，这对于监视农作物、森林和牧草的生长，及时发现病虫害和观察防治效果，了解掌握河流水位的变化、冰雪形成、沙漠扩展、海洋流向及鱼群迁徒，预报火山爆发、洪水泛滥、地震和环境污染，都有极大的好处。
十二、可载动物航天的技术卫星
技术试验卫星，是进行新技术试验或为应用卫星进行试验的卫星。人造卫星在发射之前须经过一系列的地面试验，但为了更加全面地考验卫星的技术性能，还必需把卫星发射上天加以验证，技术稳定了才能正式应用。
“实践1号”卫星是中国第一颗科学探测和技术实验卫星。它的主要任务是试验星上太阳能电池供电系统、主动无源温控系统、长寿命遥测设备及无线电线路性能，并进行其他太空环境的探测。“实践1号”的设计寿命为一年，但它实际在太空工作了8年之久，直到1979年6月17日才陨落。
技术试验卫星中最让人感兴趣的是生物卫星。我们知道，在载人航天之前须先进行动物试验，看看动物是否能适应太空生活，失重、强辐射的环境对发育、遗传、生育有什么影响，应采取什么防护措施，然后才能慎重地将人送上天。那些携带生物上天的卫星即是生物卫星。
中国在1990年10月5日发射的返回式卫星上也进行了太空动物试验，两只雄性小白鼠率先光顾宇宙。它们在天上生活5天零8个小时，由于种种不适应，在返回地面之前死去了。
美国的技术试验卫星，进行了很多实验，如话音通信、卫星导航、无线电传输等，为美国以后的通信卫星、气象卫星、导航卫星、资源卫星的研制与应用作了大量准备。
前苏联自1966年起开始执行专门研究空间生命科学的生物卫星计划，基本上每隔1至2年发射一颗生物卫星。星上载有猴子、狗、白鼠、乌龟、苍蝇、细菌、藻类、植物种子等生物，科学家对它们进行了重力生理学、放射生物学和发育生物学实验。卫星飞行最长时间为22天，最短为5天。前苏联的生物卫星计划是一项国际合作项目，东欧诸国、美国、法国等都参加了实验。
十三、导航卫星
1957年前苏联第一颗卫星上天后，美国科学家在跟踪这颗卫星时，发现收到的无线电信号有多普勒频移效应，即卫星飞近地面时，接收机收到的电信号频率逐渐升高，卫星飞离时，频率就逐渐降低。这就启发航天科学家们想到，利用地面站测出的卫星电信号多普勒频移曲线，就可以确定该卫星的运行轨道。反之，如果知道了卫星的精确轨道，就能够确定接收机的位置。这一发现，揭开了人类利用卫星进行导航定位的新纪元。根据这个原理，1958年底美国开始实施卫星导航计划。1960年4月13日，美国用“雷神—艾布尔”运载火箭把世界上第一颗实验导航卫星“子午仪1B”号送入太空轨道。卫星上的主要设备是一台频率极为稳定的无线电发射机，可以连续发射频率为150兆赫和400兆赫的电波。
这颗卫星在任何天气条件下，试验对船舶进行导航的情况。1963年12月5日美国发射第一颗实用型导航卫星“子午仪5B”号，由6颗卫星组成实用的导航系统，每颗卫星间隔布置，各自运行在高约1000千米的圆形极地轨道上，定位精度可达50至10米。同地面无线电导航相比，子午仪导航卫星集中了远程无线电导航台全球覆盖和近程无线电导航台高定位精度的优点，仅用几颗卫星组成的太空导航星座就能提供全天候的全球导航覆盖。因此自子午仪卫星上天以来，它的用户遍及全球，成功地为各种军用舰艇和民用船只进行导航定位，还广泛用于海洋测量、石油勘探以及大地测量等领域。
子午仪卫星导航系统虽然可以完成定位的任务，但它还不能给出高度和速度信息，也不能进行连续而快速定位，精度也远不能满足要求，因此人们渴望这种卫星的功能有进一步改进。1973年底，美国制定了“导航星”全球定位系统计划，提出了研制第二代导航卫星工程。导航星全球定位系统由太空星座、地面台站和用户设备三大部分组成。太空星座包括18颗工作星和3颗备用星，均匀分布在6个轨道面内，采用圆形倾斜中高轨道，高20000千米左右，倾角63度，周期为12小时。如果用户装有与卫星同步的时钟，就能准确确定导航信号从卫星到用户的传播时间，乘上电波传播速度就得到卫星到用户的距离。要是同时接收3颗卫星发射的信号，就可确定用户的位置坐标；要是同时收到4颗卫星发射的信号，就能进行精确定位和测速，并能给出精确时间。这个系统使全球任何地点和近地空间的用户至少能同时看到4颗以上导航星，这就保证了连续的全球立体覆盖和三维定位能力。军用定位精度可达10米多，民用定位精度为100米左右；测量速度的精确度达每秒01米，授时的精确度小于1微秒，它能实现近于实时导航，一次定位时间仅要几秒到几十秒，这对高速飞行的飞机、导弹导航具有特殊的意义。
目前，导航星全球定位系统在轨道上运行的卫星已有16颗，其中5颗属试验型，11颗为工作型。全部部署完成共24颗导航星，其中21颗工作星、3颗备用星。这种导航星有两种型号：一种重约450千克，另一种重约787千克。它们以1575兆赫和1228兆赫频率向地球发送信号。这种导航星全球定位系统比早先的子午仪导航卫星的用途又开拓许多。各种军用舰艇和商用船只装上导航星接收设备，就可在全球海域航行，随时进行高精度定位和测速，适用于舰队海上巡逻、海上军事演习和协同作战、海基导弹发射，以及海洋测量、石油勘探、海洋、捕鱼、浮标设立、管道铺设、暗礁定位、海上交通管制等。
各种军用和民用飞机装上导航星接收设备，就能在广阔空域翱翔，随时获得连续实时的高精度三维位置和速度数据，适用于飞机着陆、中途导航、空中加油、空中支援、空中侦察、航空绘图、空投物品、空中交通管制等。部队通过导航星提供的精确位置和时间基准，在军队联合演习或战争期间，可帮助陆海空军协同作战。对于从事测绘、地质和资源调查的野外工作人员，特别是进入人烟稀少的沙漠地区、原始森林和深山野林的探险才和考察者，只要带一台背负式导航接收设备，就不致迷路。如果导弹武器装上导航星接收设备，可进行飞行修正，使之按预定弹道飞行，提高命中目标的精度。还有，人造卫星、宇宙飞船等装上导航星设备进行导航定位的校时，能大大降低对地面跟踪测轨和星上计算能力的要求，显著提高精度。导航星还为实现高精度全球卫星授时，对经济发展、科学进步和国防建设也都有着重要的作用。导航卫星犹如太空“灯塔”，照耀全球各个角落，在陆、海、空、天四大领域大显身手，履行它的精确导航定位责任。
十四、收集空间信息的科学卫星
