Satélite artificial é qualquer corpo feito pelo ser humano e colocado em órbita ao redor da Terra ou de qualquer outro corpo celeste. Até hoje já foram efetuados milhares de lançamentos desses corpos ao espaço, mas a maioria já está desativada. Quando ocorrem falhas no lançamento ou no próprio satélite, partes dos mesmos podem ficar orbitando o planeta por tempo indefinido, formando o lixo espacial. Tecnicamente, esses objetos também são satélites, embora o termo por si só seja usado para se referir ao aparelho que foi colocado em órbita para exercer uma função específica.
As primeiras ideias sobre satélites surgiram no século XVIII com as teorias sobre gravitação de Isaac Newton. No século seguinte diversos escritores de ficção científica propunham novos conceitos sobre satélites, até que os cientistas perceberam a real possibilidade e utilidade de tais corpos em órbita. Com base em diversos estudos e testes, foi lançado pelos soviéticos em 1957 o primeiro satélite artificial da história, o Sputnik 1, o que, em tempos de Guerra Fria, marcou o início da corrida espacial. Desde então foram lançados milhares de satélites de diversos tipos: satélites de comunicações, astronômicos, militares, meteorológicos, entre outros.
Apesar dos satélites terem as mais variadas funções, geralmente eles possuem partes em comum. Todos precisam de energia, por isso a maioria conta com painéis solares e também antenas para comunicação, através das quais é feita a emissão e recepção de dados. Grande parte dos satélites operacionais em órbita são destinados a telecomunicações, por meio da transmissão de sinal de TV, rádio, ligações telefônicas e outros serviços. A principal vantagem da utilização dos satélites é a cobertura global que podem oferecer.
Dependendo da função, os satélites são colocados em órbitas de diferentes altitudes e formatos. Os satélites de comunicação, por exemplo, encontram-se principalmente na órbita geoestacionária, a uma altitude de cerca de trinta e seis mil quilômetros, enquanto satélites que fotografam a superfície do planeta ficam entre cem e duzentos quilômetros acima da superfície. Por vezes é possível observar um satélite a olho nu quando este reflete a luz solar, o que faz com que pareça uma estrela vista da Terra. A Lua e alguns de vários planetas do sistema solar possuem satélites artificiais em órbita, enviados para estudar as características físicas dos corpos destes.
Todo satélite carrega instrumentos especiais para executar sua função no espaço. Um satélite de observação do universo, por exemplo, carrega um telescópio. Além desses instrumentos específicos, todos os satélites têm subsistemas básicos, ou seja, grupos de aparelhos que fazem os instrumentos trabalharem juntos e manter o satélite em funcionamento. Um exemplo importante é o subsistema de energia, responsável por distribuir a energia captada nos painéis solares e transformada em energia elétrica para todos os outros sistemas. Entretanto, cada sistema é criado, montado e testado individualmente. Depois de concluídos os testes, cada um é instalado no satélite de uma vez até que se complete a montagem e todos os sistemas estejam integrados. Posteriormente, o satélite é submetido a testes em condições que reproduzem àquelas a que se encontrarão no espaço. Somente depois de passar por todos os testes rigorosos estabelecidos é que o satélite pode ser lançado.
Os satélites são colocados em órbita por meio de foguetes e naves espaciais (que são chamados de veículos de lançamento), lançados de diversos centros de lançamentos localizados em diversos países. Os veículos de lançamento podem utilizar combustíveis sólidos ou líquidos. Os foguetes podem carregar até três ou quatro satélites de uma só vez.
Geralmente os foguetes multiestágios possuem três estágios que vão se separando até que se chegue ao espaço. O primeiro estágio contém o combustível necessário para que o foguete e o satélite, que pesam centenas de toneladas, cheguem ao espaço. Quando essa primeira etapa é concluída, essa parte do foguete é desprendida e geralmente cai no oceano ou em um deserto, dependendo da área em que foi lançada. Imediatamente o segundo estágio, que é um foguete menor, começa a queimar seu combustível para que se chegue à órbita desejada em torno da Terra. Quando o combustível acaba, esta parte também é liberada e cai na Terra. Por fim o terceiro estágio contém uma espécie de cápsula onde está o satélite. Uma vez atingida a órbita necessária, essa cápsula libera o satélite que abre seus painéis solares e suas antenas e começa a executar a função para qual foi criado.
A localização do centro de lançamento é um fator essencial na escolha do local de lançamento. Quanto mais próximo o centro de lançamento estiver da linha do Equador, maior será o "impulso" dado quando o foguete seguir no mesmo sentido da rotação do planeta. O movimento do planeta fornece aos foguetes uma velocidade adicional (que no Equador é de cerca de 1 660 quilômetros por hora), permitindo assim a economia de combustível. Por isso os países que vão construir tais centros procuram fazê-los nas menores latitudes possíveis, ou seja, mais próximo do Equador. O centro de lançamento de Cabo Canaveral, por exemplo, fica no extremo sul dos Estados Unidos, enquanto o Centro Espacial de Kourou, na Guiana Francesa, e o Centro de Lançamento de Alcântara, no Brasil, ficam mais próximos ao paralelo. Por motivos de segurança, os centros de lançamento devem estar localizados em áreas pouco habitadas, por causa da queda dos estágios do foguete que são liberados durante o lançamento; por isso, os locais mais utilizados para colocar satélites em órbita estão localizados próximo ao oceano ou em desertos pouco habitados.
Apesar de mais de quarenta países possuírem satélites em órbita, somente nove deles possuem capacidade de lançamento. São estes Rússia, Estados Unidos, China, França, Índia, Japão, Coreia do Norte, Israel e Irão, por serem os únicos com tecnologias próprias para colocar satélites em órbita. Os principais motivos disso são as dificuldades técnicas e financeiras. Outros países como Coreia do Sul possuem projetos avançados para lançar seus próprios satélites, mas ainda não o fizeram ou tiveram problemas em tentativas. A colocação de satélites em órbita também tem uma importância comercial, enquanto países como China e Índia concorrem com os Estados Unidos com lançamentos mais baratos e tecnologia avançada, procurando se tornarem novas superpotências espaciais.
Em 28 de fevereiro de 2021, o Brasil lançou o seu primeiro satélite, o Amazonia-1. Apesar de a pesquisa e desenvolvimento terem sido totalmente feitos pelo país, ele não possui tecnologia para lançamento de foguetes e precisou que o satélite fosse lançado pela Índia, no Centro Espacial de Satish Dhawan.
Para explicar o movimento dos satélites é preciso fazer o experimento mental que Isaac Newton fez no século XVIII. Newton imaginou um canhão no topo de uma montanha apontado na direção paralela à superfície da Terra. Ignorando-se o efeito da atmosfera, o projétil iria até uma certa distância e depois cairia na Terra. Lançando-se o mesmo projétil com velocidade maior, ele cairia a uma distância maior. Aumentando-se cada vez mais a velocidade do projétil, chegaria um ponto em que o projétil já não mais atingiria a superfície do planeta, e descreveria uma órbita circular. Mas isso não significa que a gravidade não está agindo, pois é ela que faz a trajetória ser curva (diz-se que o projétil está em contínua queda livre). Em outras palavras, a gravidade da Terra faz com que a trajetória seja curva e, se a velocidade for suficiente, esta curva nunca atinge a superfície do planeta. Se a velocidade do projétil for ainda maior, ele passará a descrever uma órbita elíptica e, se a velocidade for ainda maior, o projétil escapa da influência da gravidade do planeta.
O cientista alemão Johannes Kepler formulou, no século XVII, as três leis do movimento planetário (Leis de Kepler). A primeira lei, que diz que todos os planetas orbitam o Sol numa trajetória elíptica, sendo que o Sol se localiza em um dos focos dessa elipse, pode ser aplicada aos satélites sendo que o planeta ocupa um dos focos dessa elipse. A segunda lei que diz que uma linha imaginária feita do centro do Sol ao centro do planeta varre áreas iguais em intervalos de tempo iguais é também aplicada aos satélites artificiais, pois no perigeu a velocidade do satélite é maior e no apogeu a velocidade é menor. E por fim, a terceira lei de Kepler, que afirma que a razão entre os quadrados dos períodos dos planetas é igual à razão dos cubos das distâncias médias ao Sol é obedecida pelos satélites que orbitam planetas ou qualquer objeto celeste.