ماهواره چيست؟

[sayed mojtaba]

ماهواره چيست؟

واژه‌ي انگليسي Satellite از کلمه‌ي لاتين Satelles به معني همراه، دنباله‌رو يا محافظ شخصي گرفته شده است .
ماهواره محفظه‌اي فلزي به شکل کره، استوانه يا مخروط است. پوشش فلزي ماهواره‌ها بايد بسيار مقاوم باشد، زيرا اين وسيله نوسانات حرارتي شديدي را بايد تحمل کند. اگر ماهواره در سايه‌ي زمين قرار گيرد، چنان سرد مي‌شود که قطعاتش به صدا در مي‌آيند و بر عکس، در برابر خورشيد، بدنه‌ي فلزي آن به شدت گرم مي‌شود. بنابر اين، هميشه اين خطر وجود دارد که ابزارهاي موجود در ماهواره بيش از حد گرم يا چنان سرد شوند که از کار بيفتند. چون در فضا هوا وجود ندارد، تنظم دما به شيوه‌ي تبادل حرارتي با محيط ممکن نيست، اما به شيوه‌ي تابشي مي‌توان مقدار دما را تغيير داد. به همين دليل، ماهواره‌ها را با موادي مي‌پوشانند که عايق حرارتي باشند و پرتوهاي رسيده را منعکس کنند.
هر چه ارتفاع مدار حرکت ماهواره از زمين بيش‌تر باشد، ماهواره تا مدت طولاني‌تري در مدار باقي مي‌ماند. اما عوامل گوناگوني سبب مي‌شوند که ماهواره به تدريج متوقف شود و در نهايت، بر اثر عبور از لايه‌هاي ضخيم‌تر جو و اصطکاک با آنها، کاملاً بسوزد و از ميان برود.
براي آنکه بتوان ماهواره را در مدار ثابتي نگه داشت و در صورت لزوم، محل آن را تغيير داد ، تجهيزاتي ويژه‌ي اصلاح جهت و مکان‌يابي ماهواره‌ها ساخته شده است. به علاوه، در ماهواره‌هاي جديد يک دستگاه تأمين‌کننده‌ي انرژي وجود دارد که به وسيله‌ي يک فرستنده‌ي راديويي از روي زمين هدايت مي‌شود و هميشه فعال است. قسمت اعظم اين دستگاه از باتري‌ها و مولدهاي خورشيدي تشکيل شده است که انرژي لازم را از نور خورشيد مي‌گيرند. سلول‌هاي خورشيدي روي بال‌هايي قرار مي‌گيرند که در طرفين ماهواره نصب شده‌اند. به اين بال‌ها، پانل‌هاي خورشيدي مي‌گويند. هر چه اين پانل‌ها بزرگ‌تر باشند، انرژي الکتريکي بيش‌تري فراهم مي‌شود. براي بعضي از مأموريت‌هاي دراز مدت که محل انجام آنها از زمين بسيار دور است، باتري‌هاي کوچک اتمي نيز در نظر گرفته مي‌شود.
سرعت حرکت ماهواره‌ها به فاصله‌ي آنها از زمين بستگي دارد. هر چه ارتفاع مداري که ماهواره بر آن حرکت مي‌کند بيشتر باشد، سرعت آن نيز بيشتر است. سريع‌ترين ماهواره تقريباً هر 90 دقيقه يک بار زمين را دور مي‌زند. سرعت اين ماهواره حدود 9/7 کيلومتر بر ثانيه است. اين نمونه‌ي فوق‌العاده روي مداري در ارتفاع 36000 کيلومتري و بر فراز استوا حرکت مي‌کند. ما به ماهواره‌هايي نيز نياز داريم که هر 24 ساعت يک بار زمين را دور بزنند. يعني همان زماني که زمين نيز يک بار دور خود مي‌گردد. کسي که از زمين به آسمان نگاه مي‌کند، اين گونه ماهواره‌ها را هميشه در جاي ثابتي مي‌بيند.
نخستين ماهواره در فضا
در روز چهارم اکتبر 1957 ساعت 14 به وقت مسکو، تاس ـ خبرگزاري شوري ـ خبر پرتاب نخستين ماهواره را به سراسر جهان مخابره کرد. خبر فوق‌العاده ميهج بود. اين ماهواره را اسپوتنيک 1 (Sputnik 1) ناميدند. بعد از 21 روز باتري‌هاي ماهواره تخليه شدند و بعد از 92 روز اسپوتنيک 1 با لايه‌هاي ضخيم جو برخورد کرد و به طور کامل سوخت.
در سوم نوامبر 1957 يعني کم‌تر از يک ماه بعد از پرتاب اسپوتنيک 1 روس‌ها با پرتاب اسپوتنيک 2 به فضا آمريکايي‌ها را به حيرت واداشتند. همراه با اين فضاپيما سگي به نام «لايکا» نيز به مدار فرستاده شد. لايکا نخستين موجود زنده‌اي است که به فضا راه يافته است. اين سگ هفت روز درون اتاقک دربسته و غيرقابل نفوذ خود دور زمين چرخيد. در اين مدت همه‌ي واکنش‌ها و اعمال حياتي بدن حيوان ارزيابي مي‌شد و نتايج آنها به زمين مخابره مي‌گرديد. سپس اکسيژن ذخيره شده در اتاقک به پايان رسيد و لايکا به علت فقدان اکسيژن مرد. روس‌ها موفق نشدند که آن اتاقک و سرنشينش را همان طور که در نظر داشتند از فضا بيرون آورند و به زمين بازگردانند.
پرتاب اسپوتنيک 1 بيش از همه آمريکايي‌ها را غافگير کرد که در همان زمان خود را براي پرتاب ماهواره‌اي اختصاصي به فضا آماده مي‌کردند. در سال 1955 رئيس جمهور وقت آمريکا دستور ساخت يک موشک باربري با نام ونگارد (Vangurd) را صادر کرده بود. اما با پرتاب اسپوتنيک ادامه‌ي اين برنامه‌ي در حال اجرا متوقف گرديد. بدين ترتيب نخستين ماهواره‌ي آمريکايي يعني Explorer 1 در 31 ژانويه‌ي 1958 به فضا پرتاب شد.

[sayed mojtaba]

انواع ماهواره‌ها
ماهواره ها براي هدف هاي مختلفي پرتاب ميشوند و عبارت اند از :

1. ماهواره هاي مخابراتي
2. ماهواره هاي هواشناسي
3. ماهواره هاي نظامي
4. ماهواره هاي منابع زميني

ماهواره هاي مخابراتي
ماهواره بزرگ مخابراتي اينتل ست 6 مي تواند همزمان از عهده 120 هزار تماس تلفني و 3 كانال تلويزيوني برآيد بيش از 130 كشور در مالكيت و عمليات اينتل ست سهيم اند.
تقريباَ تمام ماهواره هاي مخابراتي در مدار زمين ساكن قرار دارند. بشقابهاي ماهواره اي زميني علائم تلفني و تلويزيوني را به ماهواره ميفرستند، ماهواره نيز آنها را پردازش و به يك ايستگاه زميني ديگر مخابره مي كند. ماهواره ها مي توانند علائم را هم به سراسر يك قاره و هم به يك نقطه معين ارسال كنند. ماهواره هاي پخش مستقيم مي توانند علائم تلويزيوني را هم به يك گيرنده بشقابي و هم به تلويزيونهاي متصل به گيرنده هاي بزرگتر مخابره كنند.
حوزه ماهواره
حوزه ماهواره منطقه اي در زمين است كه تحت پوشش پرتو ارسالي آنتن ماهواره مخابراتي قرار مي گيرد. شكل حوزه ماهواره بايد تا حد امكان به شكل منطقه مورد نظر منطبق باشد و اين مهم با طراحي دقيق آنتن يا تركيب پرتوهاي مختلف حاصل مي شود، اين روش مخابره مورد استفاده آن دسته از ايستگاه هاي تلويزيوني قرار مي گيرد كه برنامه شان را براي منطقه خاصي از دارندگان آنتنهاي بشقابي ماهواره ارسال مي كنند.
ماهواره هاي رديابي
شبكه اي از ماهواره هاي رديابي در سراسر جهان مي توانند به مردم كمك كنند تا محل دقيق خود را با اختلاف فقط چند متر بيابند. شبكه رديابي جهاني ناواستار آمريكا 24 ماهواره دارد كه هر كدام از آنها موقعيت و زمان دقيق خود را مخابره مي كنند. در زمين يك دستگاه گيرنده با استفاده از علائم ارسالي 4 ماهواره به محاسبه موقعيت،ارتفاع و سرعت خود(در صورت حركت) مي پردازند.اين شبكه براي مصارف نظامي تهيه شده ولي در اختيار هواپيماها و كشتي هاي تجاري نيز مي باشد.
ماهواره هاي هوايي ناواستار كه هوانوردي و دريانوردي را متحول ساختند،ساعتهاي اتمي چنان دقيقي دارند كه در 300 هزار سال فقط يك ثانيه اختلاف پيدا مي كنند.
ماهواره هاي هواشناسي
ماهواره هاي داراي مدار زمين مركز در ارتفاع 36 هزار كيلومتري (22400 مايلي) استواي زمين پرواز مي كنند. در اين ارتفاع زياد ماهواره همزمان با چرخش زمين به دور آن مي گردد بنابراين ماهواره هميشه در نقطه ثابتي از استواي زمين باقي مي ماند؛ارتفاع مدار قطبي بسيار پايين تر است و از 600 كيلومتر تا 1600 كيلومتر متغير مي باشد.
ماهواره هاي هواشناسي بر دو نوعند آنهايي كه در مدار قطبي مستقرند مي توانند هر 12 ساعت يكبار كل سطح زمين را پوشش دهند. ماهواره هاي هواشناسي دماي هوا و زمين را اندازه مي گيرند سرعت باد و حركات ابرهاي را ثبت مي كنند و مناطق بارانخيز را معين مي نمايند؛ اين اطلاعات به هواشناسان امكان مي دهند كه وضعيت آب و هوا را پيش بيني كنند.
ماهواره هاي نظامي
ماهواره‌هاي نظامي يا به عبارتي ماهواره‌هاي امنيتي و جاسوسي ابزاري ايده آل براي جاسوسي هستند. بسياري از کشورها با استفاده از اطلاعات اين گونه ماهواره‌ها از تحرکات نظامي کشورهاي ديگر آگاه مي‌شوند و خود را براي مقابله آماده مي‌سازند. برخي از آنها براي گرفتن عكسهاي دقيق از مراكز نظامي و نقل و انتقال نيروها دوربينهاي نيرومندي دارند. ماهواره هاي هشداردهنده مراقب موشكهاي دشمنند ولي ماهواره هاي ديگر به استراق سمع مخابرات دشمن مي پردازند. مي توان با شليك موشك هاي زمين به هوا يا ماهواره هاي قاتل به ماهواره هاي جاسوسي حمله كرد. آنها با ليزر يا منفجر شدن در مجاورت ماهواره هاي دشمن عمليات انهدام را انجام مي دهند.
ماهواره هاي منابع زميني
ماهواره هاي منابع زميني به جانور شناسان كمك مي كنند تا حركت حيوانات بزرگ نظير خرس قطبي مجهز به فرستنده هاي راديويي را دنبال كنند. همچنين ماهواره ها مي توانند به باستان شناسان در يافتن و مطالعه مكانهاي باستاني صعب العبور كمك كنند.
ماهواره هاي منابع زميني شرايط زمين را بررسي مي كنند آنها با پرواز در مدار مجاور قطب مي توانند مرتبا سراسر زمين را مشاهده كنند و اندازه گيريهاي لازم را براي نقشه برداري مطالعات زمين شناسي فعاليتهاي معدني و اكتشاف نفت فراهم كنند، همچنين محصولات مختلف محل رويش نامناسب محصول و مناطق آفت زده را ثبت مي كنند. اين ماهواره ها لكه هاي نفتي آتش سوزيهاي جنگلي تخريب جنگلهاي پرباران و آلودگي هوا و دريا را شناسايي مي كنند.
اين گونه ماهواره ها براي بررسي جو زمين (اتمسفر) و يون ـ کره (يونسفر) در نظر گرفته شده‌اند.
اين ماهوراه‌ها ميدان‌هاي الکتريکي و مغناطيسي اطراف زمين و پرتوهايي را بررسي مي‌کنند که از خورشيد يا ديگر اجرام آسماني دو دست سرچشمه مي‌گيرند. بسياري از ماهواره‌هاي علمي نيز با آزمايش‌هايي که در فضاي خارج از زمين انجام مي‌دهند سهم مهمي در پيشرفت علوم پزشکي و
زيست‌شناسي ايفا مي‌کنند.
تصاوير ماهواره اي منابع زميني
تجهيزات داراي ماهواره هاي منابع زميني مي توانند از سطح بلندي هاي خشكي و بستر اقيانوس نقشه تهيه كنند. تجهيزات ديگر مي توانند انواع مختلف نور و تشعشع مادون قرمز منتشر يا منعكس شده توسط گياهان،خاك و آب در زمين را شناسايي كنند. اين اندازه گيريها سنگها وگياهان گوناگوني را هويدا مي كنند؛ اين اطلاعات به زمين مخابره مي شود تا رايانه ها آن را به تصاويري تبديل كنند كه بتوانند تصاوير بزرگ قطعه قطعه مناطق پهناور زمين را تشكيل دهند.
ماهواره هاي مستقر در مدار قطبي به هنگام حركت بر فراز زمين ميان قطب شمال و جنوب بتدريج تصاويري تهيه مي كنند. تجهيزاتشان در جهت شرق به غرب و به صورت نوارهاي باريكي از زمين نقشه برداري مي كنند كه مي توانند در يك نوار عريض ميان قطب شمال و جنوب جاي گيرند. در دور بعدي، زمين نيز كمي در محورش مي چرخد. بنابراين نوار جديد كنار نوار قديمي قرار مي گيرد. سرانجام تمام سطح زمين معمولا هر ماه يكبار تحت پوشش در مي آيد و تصوير كاملي از زمين تهيه مي شود.