Vệ tinh quan sát Trái Đất

Sáu vệ tinh quan sát Trái Đất, trong đó có tập vệ tinh A-train vào năm 2014
Vệ tinh quan sát Trái Đất hoặc vệ tinh viễn thám Trái Đất là loại vệ tinh được thiết kế hoặc sử dụng để quan sát Trái Đất từ quỹ đạo, bao gồm các vệ tinh do thám và những vệ tinh tương tự dành cho mục đích phi quân sự như giám sát môi trường, khí tượng, lập bản đồ hoặc các mục đích khác. Loại phổ biến nhất là vệ tinh chụp ảnh Trái Đất, giúp cung cấp hình ảnh bề mặt địa cầu tương tự như chụp ảnh trên không; một số vệ tinh quan sát có thể thực hiện viễn thám mà không cần chụp ảnh, ví dụ như trong hiện tượng che khuất sóng vô tuyến GNSS.
Vệ tinh viễn thám xuất hiện kể từ khi Liên Xô phóng vệ tinh nhân tạo đầu tiên là Sputnik 1 vào ngày 4 tháng 10 năm 1957. Sputnik 1 đã gửi lại tín hiệu vô tuyến cho các nhà khoa học sử dụng nghiên cứu tầng điện ly. Ngày 31 tháng 1 năm 1958, Cơ quan Tên lửa Đạn đạo Quân đội Mỹ phóng vệ tinh đầu tiên của nước này là Explorer 1 nhằm phục vụ nghiên cứu cho Phòng Thí nghiệm Sức đẩy Phản lực của NASA. Nhờ thông tin được gửi về từ máy dò bức xạ trên Explorer 1 giúp con người phát hiện ra vành đai bức xạ Van Allen của Trái Đất. Tàu vũ trụ TIROS-1 thuộc chương trình Vệ tinh Quan sát Hồng ngoại Vô tuyến (TIROS) của NASA được phóng vào ngày 1 tháng 4 năm 1960, đã gửi về đoạn phim truyền hình đầu tiên quay lại các kiểu thời tiết từ không gian.
Năm 2008, có hơn 150 vệ tinh quan sát hoạt động trên quỹ đạo Trái Đất, ghi lại hơn 10 terabit dữ liệu mỗi ngày bằng cả hệ thống cảm biến thụ động và chủ động. Đến năm 2021, tổng số lượng vệ tinh tăng lên hơn 950, trong đó sở hữu nhiều nhất là của công ty Planet Labs có trụ sở tại Mỹ.
Hầu hết vệ tinh quan sát Trái Đất đều mang theo các thiết bị cần được vận hành ở độ cao quỹ đạo tương đối thấp, từ trên 500 km đến 600 km (310 đến 370 dặm). Các quỹ đạo thấp hơn có lực cản không khí nhiều hơn làm cho vệ tinh dễ bị phân rã quỹ đạo và mất dần độ cao, dẫn đến việc phải thường xuyên tăng độ cao để tránh thâm nhập khí quyển. Các vệ tinh ERS-1, ERS-2 và Envisat của Cơ quan Vũ trụ châu Âu (ESA) cũng như tàu vũ trụ MetOp của EUMETSAT đều đang hoạt động ở độ cao khoảng 800 km (500 dặm). Các tàu vũ trụ PROBA, PROBA-2 và SMOS của ESA đang hoạt động ở độ cao khoảng 700 km (430 dặm). Các vệ tinh của UAE là DubaiSat-1 & DubaiSat-2 cũng được đặt trong quỹ đạo tầm thấp (LEO) và cung cấp hình ảnh về các khu vực khác nhau của Trái Đất.
Để có thể quét bao phủ toàn cầu trong quỹ đạo thấp, các vệ tinh sử dụng quỹ đạo cực. Quỹ đạo thấp có chu kỳ quỹ đạo khoảng 100 phút và Trái Đất sẽ quay quanh trục của nó khoảng 25° giữa các quỹ đạo liền kề nhau. Mỗi quỹ đạo tạo ra đường đối chiếu trên bề mặt địa cầu dịch chuyển 25° về phía tây, cho phép quét một phần khác nhau của địa cầu. Hầu hết các vệ tinh đều ở quỹ đạo đồng bộ Mặt Trời.
Những vệ tinh sử dụng quỹ đạo địa tĩnh ở độ cao 36.000 km (22.000 dặm) có thể bay lơ lửng tại một điểm không đổi trên bề mặt Trái Đất do chu kỳ quỹ đạo ở độ cao này là 24 giờ. Điều này cho phép mỗi vệ tinh quét bao phủ liên tục hơn 1/3 Trái Đất, vì vậy khi ba vệ tinh bay cách nhau tạo thành góc 120° sẽ bao phủ toàn bộ hành tinh. Quỹ đạo địa tĩnh chủ yếu được sử dụng cho các vệ tinh khí tượng.