کاربرد ها و ویژگی های فناوری هوا فضا نگاه جست وجو گر به زمین

صنعت و فناوری هوافضا به دلیل ویژگی ها و کاربردهای خاص و منحصر به فرد همواره از بااهمیت ترین و ارزشمندترین صنایع و فناوری ها به شمار رفته است.

صنعت و فناوری هوافضا به دلیل ویژگی ها و کاربردهای خاص و منحصر به فرد همواره از بااهمیت ترین و ارزشمندترین صنایع و فناوری ها به شمار رفته است. به طور معمول پیشرفته ترین محصولات و فناوری ها ابتدا در این حوزه تولیدشده و سپس در سایر حوزه های فناوری مورداستفاده قرار گرفته اند.فناوری فضایی به دلیل خصوصیات اش از فناوری هوایی پیچیده تر و دست یافتن به آن از نظر اقتصادی و نظامی و سیاسی ارزشمندتر و حائزاهمیت تر است.یکی از مقوله هایی که در صنعت فضانوردی اهمیت ویژه و بسزایی دارد ماهواره ها و یا همان قمرهای مصنوعی هستند که بی درنگ به دور زمین درحال چرخشند.
ایده استفاده از ماهواره ها برای نخستین بار پس از جنگ جهانی دوم توسط آرتورسی کلارک (Arthur C Clarke) دانشمند، ریاضیدان و نویسنده انگلیسی بر سر زبان ها افتاد. او پیشنهاد داد یک ماهواره ارتباطی در مدار ژئوسنکرون زمین (Geostationary orbit) که در فاصله ۰۰۰ ۳۶ کیلومتری سطح زمین و بالای خط استواست قرار گیرد تا توانایی پوشش سیگنال های رادیویی و تلویزیونی را برای
۴۰ درصد سطح زمین داشته باشد. این ماهواره می تواند قسمت مشخصی از سطح زمین را به صورت ثابت تحت پوشش خود داشته باشد.
● قمرهای مصنوعی
لغت ماهواره بر طبق تعاریف رایج به سفینه ای گفته می شود که در مداری مشخص و به دور یک سیاره دیگر درحال گردش است. در عصرحاضر که ماهواره و فناوری های وابسته به آن پیشرفت قابل ملاحظه ای در جوامع ایجاد کرده است بخشی از تحقیقات و پژوهش های علمی - تخصصی که در آزمایشگاه های فضایی انجام می شود هرگز امکان انجامشان برروی کره زمین وجودنداشت. این تحقیقات که بسیار زیاد و متنوع است در رشته های پزشکی، مهندسی و سایر رشته ها درحال انجام است و تاکنون دستاوردهای فراوان و ارزنده ای را به جوامع بشری هدیه کرده است. ماهواره هایی که در فضا و درحال گردشند، می توانند اطلاعات باارزشی را در اختیار ما قراردهند که سبب تحولات شگرفی در زمینه های علمی و تحقیقاتی خواهدشد.
● زیرساخت ها
همه فناوری های رایج و موجود برای ایجاد و حفظ بقای خود نیازمند نیروها و زیرساخت هایی هستند که در اجزای تشکیل دهنده آن فناوری باید وجودداشته باشد تا بتوان از آن فناوری استفاده کرد و آن را توسعه داد. درباره استفاده از فناوری فضایی دیگر به زیرساخت هایی نیاز داریم تا بتوان این فناوری را توسعه داد، این زیرساخت به این شرح است:
۱) سیستم پرتاب و هدایت برای دستیابی به موقعیت موردنظر در فضا
۲) تأمین تجهیزات و امکانات موردنیاز در فضا، مطابق نیاز
۳) ایستگاه و پایگاه های زمینی پرتاب و کنترل تجهیزات
هم اکنون سیستم پرتاب توسط موشک هایی که برای این منظور طراحی شده اند انجام می شود و سایر روش های پرتاب و هدایت درحال طی کردن مراحل تحقیقاتی خود هستند، بخش دوم زیرساخت ها یعنی تجهیزات و امکانات موردنیاز در فضا شامل تجهیزات آزمایشگاهی - تحقیقاتی، مخابراتی و تجهیزات موردنیاز فضانوردان در مدت حضورشان در فضا می باشد و بخش سوم زیرساخت ها شامل ایستگاه ها و پایگاه های زمینی برای پرتاب و هدایت ماهواره است که همزمان وظیفه کنترل پرتاب را نیز برعهده دارند.
● ساختمان ماهواره
ماهواره ها یا همان قمرهای مصنوعی از دو بخش عمده تجهیزات بهره می گیرند:
۱) تجهیزات مخابراتی
۲) تجهیزات غیرمخابراتی
بخش اول) از تجهیزات شامل آنتن ها و تکرارکننده ها و ترانس پاندرهاست. در این قسمت سیگنال های فرستاده شده از زمین پس از دریافت و تقویت و تغییر فرکانس مجدداً به زمین فرستاده می شوند و بدین ترتیب ارتباط ماهواره با زمین و ایستگاه مربوطه برای ارسال و دریافت اطلاعات برقرار می شود.
بخش دوم) از تجهیزات درواقع قسمت پشتیبانی فنی ماهواره است که شامل سیستم کنترل حرارتی، سیستم کنترل موقعیت و مدار، سیستم های مکانیکی، سیستم منبع تغذیه و موتورهای مربوطه است.
● نحوه ارتباط
برای برقراری ارتباط با ماهواره از یک ایستگاه زمینی احتیاج به یک دیش بزرگ (Uplink Antenna) است که موجب تمرکز و ارسال اطلاعات به ماهواره می شود. در این ارتباط که میان ماهواره و ایستگاه زمینی برقرار می شود از دو نوع موج و فرکانس استفاده می شود. یکی برای Uplink (فرستادن اطلاعات به ماهواره) و دیگری برای Downlink (دریافت اطلاعات از ماهواره). دیش نصب شده برروی ماهواره سیگنال دریافتی از ایستگاه زمینی را به یک دستگاه گیرنده می فرستد و پس از پردازش به فرستنده ماهواره انتقال می دهد و توسط آنتن فرستنده ماهواره مجدداً به سمت زمین تابیده می شود.
سیگنال ارسالی به سطح زمین توسط دیش های معمولی دریافت و جمع آوری شده و سپس به یک دستگاه گیرنده ماهواره انتقال می یابند و در آنجا مورد پردازش قرار می گیرند.
قدرت سیگنال دریافتی بر روی زمین، نسبت به فاصله زاویه، قدرت فرستندگی ماهواره و نیز نقطه گیرندگی دیش دریافت اطلاعات و آب و هوا و غیره متفاوت بوده و به صورت یک الگوی خاص معرفی می شود.
● انواع ماهواره ها
۱) ماهواره های ارتباطی و مخابراتی (communications satellites)
این گروه از ماهواره ها برای ارتباطات رادیویی - تلویزیونی، اینترنتی و ارتباطات مخابراتی مورد استفاده قرار می گیرند. نخستین ماهواره از این گروه، ماهواره ای با نام Echo۱ بود که در سال ۱۹۶۰ به فضا پرتاب شد و پس از آن Relay۱ و Telstar۱ نیز به آن پیوستند.
نخستین ماهواره مخابراتی با مدار زمین ثابت Syncom۳ بود که در سال ۱۹۶۴ در مدار قرار گرفت. هم اکنون ماهواره Inmost که در سال ۱۹۷۹ در مدار قرار گرفت برای برقراری ارتباط تلفن همراه ماهواره ای در ۸۰ کشور جهان مورد استفاده قرار می گیرد.
تقریباً تمام ماهواره های مخابراتی در مدار زمین به صورت ساکن قرار گرفته اند و علائم تلفنی و تلویزیونی به ماهواره فرستاده شده و پس از پردازش توسط ماهواره به ایستگاه زمینی مخابره می شود. بزرگترین ماهواره مخابراتی که هم اکنون در مدار زمین فعال است ماهواره Intellset۶ است که امکان برقراری ۱۲۰۰۰۰ تماس تلفنی همزمان و چندین کانال تلویزیونی را دارد و در حدود ۱۳۰ کشور در مالکیت و عملیات این ماهواره سهیم اند.
۲) ماهواره های هواشناسی (Weather Satellites)
این گروه از ماهواره ها برای مطالعات جوی و هواشناسی مورد استفاده قرار می گیرند و توسط داده هایی که به زمین ارسال می کنند مانند موقعیت ابرها، دما و... وضع هوا پیش بینی می شود.
نخستین ماهواره از این گروه، ماهواره Tiros بود که در سال ۱۹۶۰ در مدار قرار گرفت که توانایی ارسال تصاویر مادون قرمز از ابرها و نیز توانایی شناسایی توفان ها و مسیر آنها را داشت. پس از آن ماهواره های دیگری نیز مانند Nimbus و Itos در مدار قرار گرفتند.
ماهواره های هواشناسی دو نوع اند، آنهایی که در مدار زمین به صورت ساکن قرار دارند که به صورت پیوسته یک سوم زمین را زیر نظر دارند و گروهی که در مدار قطبی مستقرند که می توانند هر ۱۲ ساعت یک بار کل سطح زمین را پوشش دهند.
ماهواره های هواشناسی با ارسال دمای هوا، دمای زمین، سرعت باد و حرکت ابرها هواشناسان را در پیش بینی هوا در روزهای آینده یاری می دهند.
۳) ماهواره های هدایت و ناوبری (Navigation Satellites)
این دسته از ماهواره ها برای تعیین و موقعیت و هدایت وسایل نقلیه دریایی، هوایی و زمینی مورد استفاده قرار می گیرند.
شبکه ای از ماهواره های ردیابی در سراسر جهان به مردم کمک می کند تا محل دقیق خود را با اختلاف چند متر بیابند.
نخستین ماهواره از این نوع، ماهواره Transit۵A بود که در سال ۱۹۶۳ در مدار قرار گرفت. این ماهواره با ارسال سیگنال های خاص توانایی هدایت کشتی ها و هواپیماها را داشت. این گروه از ماهواره ها به دلیل تعداد کم نمی توانستند همه جای زمین را در یک زمان پوشش دهند و به همین دلیل پس از مدتی سری ماهواره های Navstar یا GPS که شامل ۲۴ ماهواره است در مدار قرار گرفت.
با ارسال این ماهواره استفاده کننده ها قادر خواهند بود مکان خود را از نظر طول، عرض و ارتفاع به درستی تعیین کنند (برای مطالعه بیشتر درباره این دسته از ماهواره ها می توانید به روزنامه ایران شماره ۳۶۱۹ به تاریخ ۸۶‎/۲‎/۳ صفحه دانش مراجعه کنید).
۴) ماهواره های تحقیقاتی (Research Satellites)
این دسته از ماهواره ها برای انجام مطالعات و تحقیقات علمی مورد استفاده قرار می گیرند، تحقیقاتی در زمینه میدان های مغناطیسی، تشعشعات کیهانی، مشخصه های اجرام فضایی، مطالعه امواج خورشیدی و رادیویی از معروف ترین ماهواره های این گروه می توان به هابل (Hubble)، سایلوت (Salyut)، میر (Mir)، اسکای لب (Sky lab) اشاره کرد.
۵) ماهواره های نظامی (Military Satellites)
ماهواره های این گروه عمدتاً در فعالیت های جاسوسی - دفاعی و تهاجمی به کار گرفته می شوند. این فعالیت ها مانند شنود اطلاعات و مکالمات، شناسایی حملات موشکی، شناسایی مراکز خاص، هدایت نیروهای تهاجمی، ایجاد اختلال در مکالمات رقیب و غیره هستند.
۶) ماهواره های شناسایی (Reconnaissance Satellites)
این گروه از ماهواره ها اطلاعات فراوانی را از زمین دریافت کرده و به مراکز کنترل می فرستند. ماهواره های شناسایی استفاده گسترده ای دارند و در بخش های مختلف می توان از آنها استفاده کرد. به عنوان نمونه در مطالعات زمین شناسی می توان مشخصات گسل ها و آتشفشان ها را بررسی کرد و یا در شناسایی منابع آبی سطحی و نیز مطالعه در مورد آب های زیرزمینی و جزر و مد دریاها، ارزیابی و شناسایی جنگل ها و مراتع و بررسی تراکم و کیفیت جنگل ها، بررسی در مورد تنوع زیست محیطی و زیستگاه های حیات وحش، شناسایی آلودگی های مواد آلاینده مانند آلودگی های نفتی، پیش بینی زلزله، توفان، سیل و گردباد، نقشه برداری از تمامی سطوح زمینی و دریایی، مناطق شهری از جمله بافت های شهری، مطالعه و تحقیق راه های حمل و نقل و طراحی راه های جدید از جمله موارد کاربرد این دسته از ماهواره هاست.
از معروف ترین ماهواره های این گروه می توان به Seacet, Spot, Landset۱, Topex و Jers اشاره کرد.
منبع:بنیاد آینده نگر ایران