مفاهیم پرتاب ماهواره ها از ابتدا تا انتها

[sayed mojtaba]

جلسه سوم، عملکرد ماهواره ها

در این جلسه با عملکرد یک ماهواره از آغاز تا پایان ماموریتش آشنا می شویم . ساخت يک ماهواره هر ماهواره، حامل تجهيزاتي است که براي انجام ماموريت خود به آن‌ها نياز دارد. براي نمونه، ماهواره‌اي که مامور مطالعه‌ي كهكشان است مجهز به تلسکوپ؛ و ماهواره‌ي مامور پيش‌بيني وضع هوا مجهز به دوربين ويژه براي ثبت حرکت‌ ابرهاست. علاوه بر تجهيزات تخصصي، همه‌ي ماهواره‌ها داراي سامانه‌هايي براي کنترل تجهيزات و عملکرد خود مي‌باشند. از جمله سامانه‌ي تامين انرژي، مخازن سوخت، سامانه‌ي توزيع الكتريسيته و سامانه‌هايي از اين دست. در هر يک از اين بخش‌ها ممکن است از سلول‌هاي خورشيدي براي جذب انرژي مورد نياز استفاده شود. بخش داده‌ها نيز مجهز به رايانه‌هايي براي گردآوري و پردازش اطلاعات به‌دست‌آمده از طريق تجهيزات و اجراي فرامين ارسال‌شده از زمين مي‌باشد. هريک از تجهيزات جانبي و بخش‌هاي اصلي يک ماهواره به طور جداگانه طراحي، ساخته و آزمايش مي‌شوند. كارشناسان بخش‌هاي مختلف را کنار هم مي‌گذارند و به يكديگر متصل مي‌کنند. سپس ماهواره در شرايطي همانند شرايط ارسال و شرايط استقرار در مدار، آزمايش مي‌شود. اگر ماهواره همه‌ي آزمايش‌ها را به خوبي پشت سر بگذارد، آماده‌ي پرتاب مي‌گردد . پرتاب ماهواره درباره چگونگي پرتاب ماهواره‌ها در فصل هاي آتي بيشتر خواهيم آموخت. اشاره مي‌شود كه برخي ماهواره‌ها را شاتل‌ها به فضا حمل مي‌كنند ولي بيش‌تر ماهواره‌ها با موشك‌هاي ماهواره‌بر به فضا فرستاده مي‌شوند. مخازن سوخت اين ماهواره‌برها پس از اتمام سوخت‌شان به درون اقيانوس‌ها مي‌افنتد. موشك‌هاي ماهواره‌بر، ماهواره را با حداقل تنظيمات در مدار خود قرار مي‌دهد و اغلب براي آن كه ماهواره در مدار دقيقِ خود قرار گيرد، موتورهايي كه از پيش روي ماهواره تعبيه شده است، با ايجاد تكانه‌هاي متوالي، مانور لازم را به ماهواره مي‌دهند و آن را به مدار از پيش‌تعيين‌شده مي‌رسانند. زماني‌که ماهواره در مدار درست خود قرار گرفت مي‌تواند مدت‌هاي درازي در همان مدار، بدون نياز به تنظيمات دوباره باقي بماند. انجام ماموريت کنترل بيش‌تر ماهواره‌ها از مراکز زميني انجام مي‌شود. رايانه‌ها و افراد متخصص در مرکز کنترل زميني، وضعيت ماهواره را تحت نظر دارند. آن‌ها دستورالعمل‌ها را به ماهواره ارسال مي‌کنند و اطلاعات گردآوري‌شده توسط ماهواره را دريافت مي‌نمايند. مرکز کنترل از طريق امواج راديويي با ماهواره در ارتباط است. ايستگاه‌هايي بر روي زمين اين امواج را از ماهواره دريافت و يا به آن ارسال مي‌کنند. ماهواره‌ها معمولا به طور دائم از مرکز کنترل دستورالعمل دريافت نمي‌کنند. آن‌ها در واقع مثل روبات‌هاي چرخان هستند؛ روباتي که سلول‌هاي خورشيدي خود را براي دريافت انرﮋي کافي تنظيم و کنترل مي‌کند و آنتن‌هاي خود را براي دريافت دستورات خاص از زمين آماده نگه مي‌دارد. تجهيزات ماهواره به صورت مستقل و خودكار وظايف خود را انجام مي‌دهند و اطلاعات را جمع آوري مي‌کنند. ماهواره‌هاي موجود در ارتفاعات بلندِ مدار زمين‌آهنگ در ارتباط هميشگي با زمين مي‌باشند. ايستگاه‌هاي زميني مي‌تواند دوازده بار در روز با ماهواره‌هاي موجود در ارتفاع کوتاه ارتباط برقرار نمايند. در طول هر تماس، ماهواره اطلاعات خود را ارسال و دستورالعمل‌ها را از ايستگاه دريافت مي‌کند. تبادل اطلاعات تا زماني‌که ماهواره از فراز ايستگاه عبور مي‌کند مي‌تواند ادامه داشته باشد که معمولا زماني حدود ۱۰ دقيقه است. چنان‌چه قسمتي از ماهواره دچار نقص فني شود، اما ماهواره قادر به ادامه‌ي ماموريت‌هاي خود باشد، معمولا همچنان به کار خود ادامه مي‌دهد. در چنين شرايطي مرکز کنترل روي زمين بخش آسيب‌ديده را تعمير و يا مجدداً برنامه‌نويسي مي‌کند. در موارد نادري نيز عمليات تعمير ماهواره را شاتل‌ها در فضا انجام مي‌دهند؛ اما چنان‌چه آسيب‌هاي وارد آمده به ماهواره به اندازه‌اي باشد که ماهواره ديگر قادر به انجام ماموريت‌هاي خود نباشد مرکز کنترل فرمان توقف ماهواره را صادر مي‌کند. سقوط از مدار يک ماهواره در مدار خود باقي مي‌ماند، تا زماني‌که شتاب آن کم شود. در حالت معمول، اگر شتاب يك ماهواره كم شود، ماهواره از مدار اصلي‌ِ خود كمي پايين‌تر مي‌آيد. موتورهاي تعبيه‌شده روي ماهواره دوباره ماهواره را به مدار خود بازمي‌گردانند اما اين فرايند تا زماني مي‌تواند ادامه داشته باشد كه موتورهاي همراه ماهواره، داراي سوخت لازم باشند. با تمام شدن سوخت يا به دلايل ديگري چون از كار افتادن بخشي اساسي از ماهواره، نيروي گرانش، ماهواره را به سمت پايين و به سمت اتمسفر مي‌کشاند. سرعت ماهواره هنگام برخورد با مولکول‌هاي خارجي‌ترين لايه‌ي اتمسفر كمي کم مي‌شود؛ اما هنگامي که نيروي گرانش ماهواره را به سمت لايه‌هاي داخلي‌تر اتمسفر مي‌کشاند، سرعت ماهواره بسيار زياد مي‌شود. ماهواره در اصطكاك با هوايي که جلويش قرار دارد، به شدت داغ مي‌شود و در اثر گرماي حاصل از اين اصطكاك، بخشي از ماهواره يا تمامي آن مي‌سوزد.