L'era spaziale inizia ufficialmente il 4 ottobre 1957, data in cui l'Unione Sovietica lanciò un razzo a tre stadi per collocare in orbita il primo satellite artificiale della storia, il celebre Sputnik I, che in russo significa "compagno di viaggio". Si trattava di una sfera di 58 cm di diametro, dal peso di 84 kg, che fece in 96 minuti un giro intorno alla Terra. Poco dopo, il 3 novembre dello stesso anno, partì Sputnik II, una piccola capsula orbitante del peso di 508 kg, che trasportava a bordo una cagnolina di nome Laika, il primo essere vivente lanciato nello spazio.
Dopo questo exploit sovietico fu la volta degli americani che, il 31 gennaio 1958, lanciarono il satellite Explorer I, il primo oggetto statunitense a entrare in orbita. Si trattava di un veicolo spaziale a forma cilindrica, con diametro di 15 cm e lunghezza di 2 m, capace di ospitare a bordo sofisticati strumenti di rilevazione.
Sempre in quell'anno negli USA nacque la NASA (National Aeronautics and Space Administration) e inizi├▓ una vera e propria corsa verso lo spazio, che vide in gara le due maggiori potenze mondiali, all'epoca leader nel campo dell'aereonautica, per portare i primi uomini sulla Luna. Da allora si calcola che siano stati spediti nello spazio quasi 20.000 satelliti artificiali, destinati a svolgere esperimenti in orbita, molti dei quali si sono ormai disintegrati; di questi circa 7000, tra cui solo 400 in funzione, sono ancora orbitanti attorno al nostro pianeta o stazionanti in siti disparati del cosmo, come riportano i dati del NORAD (Comando Aerospaziale per la Difesa Nordamericana).
Il satellite artificiale è un veicolo spaziale progettato e costruito appositamente per essere messo in orbita attorno a un pianeta, grazie alla spinta fornitagli da razzi multistadio. Una spinta che gli consente di raggiungere una velocità, detta "velocità di satellizzazione", tale da contrastare la forza di attrazione del pianeta, fino a collocarsi su orbite circolari o ellittiche, a quote opportune. Per ridurre gli elevati costi connessi a questo tipo di lancio, la NASA ha sviluppato lo Space Shuttle, la navetta spaziale capace di portare nello spazio un carico di satelliti, nonché di riportarli sulla Terra.
I satelliti artificiali sono realizzati in vari modelli a seconda dello scopo a cui sono destinati. Si distinguono principalmente in scientifici (utilizzati in astronomia, biologia, fisica spaziale, geodesia e geofisica), applicativi (impiegati per telecomunicazioni, meteorologia, navigazione) e militari (ricognizione fotografica, sorveglianza oceanica, ascolto elettronico e intercettazione di missili ). Nel caso dei satelliti militari, per esempio, le quote sono molto basse; per le navette e le stazioni spaziali sono necessarie quote tra i 200 e i 400 km; per i satelliti destinati allo studio della superficie terrestre o marina, tra gli 800 e i 1000 km. Nel caso dei satelliti per le telecomunicazioni, che hanno lo scopo di assicurare le comunicazioni telefoniche, radio e televisive da una parte all'altra del globo, sono necessarie quote fino a 36.000 km.
Per quanto riguarda la navigazione area, marittima e terrestre in campo sia civile, sia militare, importantissimi sono i satelliti del sistema Navstar/GPS (Navigation Satellite for Time and Ranging/Global Positioning System). Avviato nel 1978, questo sistema di "posizionamento globale" utilizza 24 satelliti che ruotano in tre orbite in modo da coprire tutta la superficie terrestre. Ogni satellite completa un'orbita ogni dodici ore e invia una serie di segnali sincronizzati al milionesimo di secondo da orologi atomici. Attraverso dei ricevitori di cui sono dotati le navi e gli aeroplani, per esempio, è possibile fare una triangolazione fra tre satelliti, riuscendo così a determinare la posizione del veicolo sulla Terra con uno scarto massimo di 15 m in latitudine, longitudine e quota e di 0,36 m in velocità.
L'idea di lanciare in orbita satelliti per le telecomunicazioni nacque dal celebre scrittore e divulgatore scientifico inglese Arthur C. Clarke (n.1917), che la prospettò in un articolo pubblicato nel 1945 sulla rivista «Wireless World». Il primo satellite di questo tipo, Score, fu lanciato dagli Stati Uniti nel 1958. Poco dopo, nel 1960, entrò in orbita Echo I, che rimase in funzione fino al 1968. Nel frattempo, nel 1964 era stato lanciato Echo II, un satellite che operò fino al 1969; mentre nel 1962 era entrato in orbita Telstar, il primo satellite commerciale, messo a punto dalla azienda telefonica statunitense AT&T con l'intento di sviluppare un sistema di comunicazioni integrato per telefono, televisione e trasmissione di dati. Nello stesso anno la NASA mise a punto Relay, un satellite simile a Telstar; e l'anno successivo lanciò in orbita Syncom II, quello che sarebbe diventato il modello per tutti i successivi satelliti di comunicazione; si trattava infatti del primo satellite geostazionario, capace cioè, grazie alla sua orbita di 24 ore sincronizzata con quella della Terra e orientata nella stessa direzione, di mantenere una posizione fissa sull'equatore (a un'altezza di 35,4 km); a partire dal 1984 versioni successive di questo satellite sono state messe in orbita dallo Space Shuttle.
Attraverso questo tipo di satelliti è oggi possibile attuare dei collegamenti transoceanici fra stazioni terrestri per la telefonia, per la trasmissione dei dati, delle immagini e via dicendo. In particolare il sistema di collegamento DBS (Direct Broadcasting Satellite), che verrà utilizzato prossimamente per le trasmissioni televisive, potrà coprire ampie zone terrestri senza ricorrere a stazioni ripetitrici intermedie, collegando direttamente il televisore dell'utente, purché questi disponga di un'opportuna antenna parabolica con un diametro di 0,9 o di 1,8 m a seconda dell'intensità del campo di ricezione.
Per assicurare a ogni tipo di satellite artificiale una costante disponibilità di energia vengono progettati e applicati direttamente dei pannelli solari capaci di trasformare l'energia solare in elettricità. In molti casi i satelliti sono alimentati da reattori nucleari o da speciali generatori di energia elettrica. Comunque sia prodotta, questa energia rende possibile utilizzare i satelliti per tante altre importanti applicazioni, come per esempio quella dei telefoni cellulari.
