ماهواره نقش مهمی در زندگی روزمره ما دارد. در ابتدا از آنها به عنوان یک وسیله مخفی برای جاسوسی و سایر فعالیت های نظامی مخفی استفاده می شد. با تجاری سازی بیشتر، آنها وارد حوزه های ارتباطات دیجیتالی شدند که بر زندگی روزمره ما تأثیر گذاشت.
در منظومه شمسی، خورشید، سیارات، قمرها (ماهواره های طبیعی) وجود دارد. خورشید یکی از ستاره های میلیاردها ستاره در کهکشان راه شیری است. راه شیری یکی از میلیاردها کهکشان در جهان است. هر جسمی که به دور جسم بزرگتر دیگری در فضا بچرخد، ماهواره نامیده می شود. این مدار ممکن است در مسیر دایره ای یا بیضوی باشد. جسم بزرگتر تمام اجسام کوچکی را که به دور خود می چرخند نگه می دارد و حیات، نور، گرما و انرژی را برای آنها فراهم می کند.
ماهواره ها طیف وسیعی از خدمات را در چندین زمینه ارائه می دهد: پخش برنامه های تلویزیونی در سراسر جهان، تماس های تلفنی از راه دور، رادیو، گزارش های آب و هوا، گزارش های خبری، تاکسی اینترنتی، نقشه جغرافیایی، ردیابی خودرو و بسیاری موارد دیگر. مدل های کسب و کار بسیاری وجود دارد که با بهره گیری از پتانسیل ارائه شده توسط خدمات ماهواره ای ساخته شده اند. در این مقاله به بررسی ویژگی های ماهواره و انواع آن می پردازیم.
مطلب تکمیل کننده:
- “تصاویر ماهواره ای چیست و چه کاربردی در کشاورزی دارد؟“
- “افزایش میزان عملکرد محصول با استفاده از تصاویر ماهواره ای“
1. ماهواره طبیعی
سیاراتی مانند زمین، مشتری، اورانوس، زحل، نپتون و مریخ به دور خورشید می چرخند و به آنها ماهواره طبیعی می گویند. خورشید کل منظومه شمسی را نگه می دارد. قمرهایی مانند تیتان، گانیمد، کالیستو، رئا، میراندا و سیارات در حال گردش به دور ماه نیز بخشی از این دسته ماهواره های طبیعی هستند. حدود 240 قمر از این قبیل در منظومه شمسی وجود دارد که به دور سیارات، سیارات کوچک و دیگر اجرام منظومه شمسی می چرخند.
2. ماهواره مصنوعی
این ماهواره ها ساخته شده هستند و در فضا قرار می گیرند و با اهداف خاصی به دور زمین یا سیارات دیگر می چرخند. ایستگاه فضایی بین‌المللی یکی از ماهواره‌های قابل سکونت است که در فضا قرار گرفته است و توسط پنج آژانس فضایی شرکت‌کننده مانند ناسا (ایالات متحده آمریکا)، JAXA (ژاپن)، ESA (اروپا)، Roscosmos (روسیه) و CSA (کانادا) بین سال های 1998 الی 2011 ساخته شده است، در این سال ها 230 فضانورد از 18 کشور از این ایستگاه فضایی بازدید کردند. این ایستگاه فضایی محیطی را برای انجام تحقیقات فضایی و آزمایش ماموریت های جدید به ماه و مریخ فراهم می کند.
تاریخچه ماهواره ها
اسپوتنیک 1 اولین ماهواره بود، و روسیه آن را در سال 1957 پرتاب کرد. پس از این، 8900 ماهواره از 40 کشور به فضا پرتاب شدند. از این تعداد، حدود 5000 هنوز در فضا باقی مانده اند و 1500 نفر از آنها فعال هستند و بقیه آنها به پایان عمر خود رسیده اند و به عنوان زباله در فضا باقی می مانند. جالب است بدانید کشور هند تاکنون حدود 100 ماهواره پرتاب کرده است.
این ماهواره ها در ارتفاعات مختلف در فضا قرار می گیرند و بسته به کاربرد با سیارات مختلفی روبرو هستند. 63 درصد از ماهواره های عملیاتی فعلی در سطح مدار پایین (یعنی کمتر از 2000 کیلومتر)، 6 درصد در سطح مدار متوسط (بیشتر از 20000 کیلومتر)، 20 درصد در سطح مدار زمین ثابت (بیشتر از 36000 کیلومتر) و بقیه 2 درصد در سطح مدار زمین قرار دارند.
انواع ماهواره ها کدامند؟
ماهواره ها را می توان بر اساس کاربرد آنها، مداری که در آن قرار می گیرند طبقه بندی کرد. مدارها بر اساس ارتفاع، شیب با توجه به صفحه استوایی، خروج از مرکز، پارامترهای همگام سازی، سیاره محور، مدار شبه و موارد دیگر دسته بندی می شوند. در ادامه میتوانبد انواع ماهواره ها بر اساس کاربرد آنها مشاهده کنید:
ماهواره | کاربرد |
Astronomical | برای رصد سیارات دور، ستاره ها، کهکشان ها و اجرام در کیهان مستقر شده است. این ماهواره نوعی تلسکوپ فضایی است که در فضا برای عکاسی از اجسام در فضا قرار داده شده است. |
Biosatellite | توسط این ماهواره حیوانات یا گیاهان را در فضا قرار می دهد تا در مورد تأثیرات فضا بر روی این اشیاء زنده تحقیق کند. |
Communication | این ماهواره ها از مخابرات پشتیبانی می کنند. پخش از راه دور، تماس های تلفنی، اتصال به اینترنت، رادیو و بسیاری از اتصالات از راه دور برنامه های معمولی هستند. |
Earth Observation | این ماهواره ها برای مطالعه محیط زیست، نظارت بر تغییرات آب و هوایی و نقشه برداری از زمین برای اهداف غیر نظامی در فضا مستقر شده اند. |
Navigation | این ماهواره ردیابی مکان دقیق هر جسم روی زمین را تسهیل می کند. این منجر به توسعه برنامه های کاربردی، فناوری و موارد تجاری جدید می شود. |
Killer (Military) | از این ماهواره برای مستقر برای حمله به ماهواره ها و اشیاء فضایی دشمن در طول دوره جنگ استفاده می شود. |
Space Stations | فضایی طراحی شده برای زندگی انسان و انجام تحقیقات بر روی اجرام در سیارات، ستاره ها و کهکشان ها. |
Reconnaissance | این ماهواره ها برای جاسوسی، نقشه برداری و جستجوی قلمرو دشمن در طول دوره جنگ مستقر شد. |
Crewed Spacecraft | این ماهواره ها فضانوردان را به فضا می برند و آنها را به زمین بازمی گرداند. امکانات زمینی خوبی دارد و به فضانوردان در دسترسی به ایستگاه های فضایی کمک می کند. |
Recovery | به ماهواره‌های بازیابی معروف هستند که عمدتاً برای بازیابی ماهواره‌های زیستی، شناسایی و دیگر ماهواره‌ها به زمین استفاده می‌شوند. |
Solar Power | این ماهواره ها انرژی را از خورشید جمع آوری کرده و برای مصرف به زمین ارسال می کنند. |
Miniaturized | ماهواره‌های کوچکتر و وزن کمتر با هزینه‌ای مقرون به صرفه به فضا پرتاب می‌شوند که برای اهداف محدود جمع‌آوری اطلاعات علمی و رله رادیویی استفاده می‌شوند. |
Tether | ماهواره های تتر توسط تتر به ماهواره دیگری متصل می شوند. از آن به عنوان یک محموله ثانویه برای ماهواره اصلی دیگر استفاده می شود که عمدتاً در مطالعات و پروژه های کوچک استفاده می شود. |
Weather | این ماهواره ها برای اندازه گیری و گزارش آب و هوای زمین و گزارش ها در پیش بینی آب و هوا استفاده می شوند. |
موارد استفاده از ماهواره
در زیر موارد استفاده آورده شده است:
ماهواره های نظامی (Military Satellites): از ماهواره های نظامی برای جاسوسی، بررسی و ردیابی اشیاء فضایی کشور دشمن استفاده می شود. آنها فضا را اسکن می کنند تا شی خاصی از طرف دشمن کشور میزبان را تهدید نکند.
پیش بینی آب و هوا (Weather Forecasting): تصاویر این ماهواره ها به نظارت بر شرایط آب و هوایی روی زمین و پیش بینی هرگونه شرایط آب و هوایی شدید مانند سیل، طوفان و باران بیش از حد کمک می کند و بلایا را به طور موثر مدیریت می کند.
پخش مستقیم به خانه و رادیو (Direct to Home (DTH) Telecasting & Radio): بدون استفاده از کابل، برنامه های تلویزیونی زنده را می توان از ماهواره دریافت کرد. فرستنده ها سیگنالی را از پخش کننده در فرکانس ثابت دریافت می کنند و آن را با فرکانس متفاوت به همه خانه های ما ارسال می کنند. رادیو نیز در همین راستا کار می کند و برنامه ها را می توان در هر گوشه دوردست دنیا دریافت کرد.
ناوبری (Navigation): ماهواره های ناوبری موقعیت اشیاء روی زمین را ردیابی و می کنند و این امکانات ما را قادر می سازد تا وسایل نقلیه، کارمندان و همه چیز را با صاحبان آنها متصل کنیم.
تلفن (Telephone): ماهواره اتصال تلفن بی‌سیم را با هر شخصی در هر گوشه دورافتاده‌ای روی زمین امکان‌پذیر می‌سازد و این کار در هر آب و هوایی کار می‌کند.
انواع مختلف ماهواره ها بر اساس مدار کدامند؟
در بیشتر موارد، پس از پرتاب، یک ماهواره در یکی از چندین مدار از پیش تعیین شده به دور زمین قرار می گیرد. اما در برخی موارد، ممکن است به سفر بین سیاره‌ای هدایت شود و مسیری به دور خورشید را دنبال کند تا به مقصد نهایی خود برسد.
ماهواره ها معمولاً بر اساس ارتفاع مداری آنها (فاصله از سطح زمین) طبقه بندی می شوند که مستقیماً بر پوشش آنها و سرعت حرکت آنها در اطراف سیاره تأثیر می گذارد. هنگام انتخاب نوع مدار، توسعه‌دهندگان فضاپیما باید هدف مورد نظر، داده‌هایی که به دست می‌آورد و خدماتی که ارائه می‌دهد، و همچنین هزینه، منطقه تحت پوشش و امکان‌سنجی مدارهای مختلف را در نظر بگیرند. 5 نوع اصلی ماهواره بر اساس مدار آنها عبارتند از:
- مدار پایین زمین (LEO)
- مدار زمین متوسط (MEO)
- مدار زمین ثابت (GEO)
- مدار خورشیدی همزمان (SSO)
- مدار انتقال زمین ثابت (GTO)
بیایید ماهیت این 5 نوع مختلف از مدارهای ماهواره را عمیق تر کنیم تا درباره ویژگی ها و کاربردهای بالقوه آنها بیشتر بدانیم…
برای بهره مندی از گزارش هواشناسی کشاورزی جالیزان، کلیک کنید…
مدار پایین زمین (LEO)
ماهواره های مدار پایین زمین (Low Earth Orbit) در ارتفاع تقریبا 160 تا 1500 کیلومتری از سطح زمین حرکت می کنند. آنها دوره مداری کوتاهی دارند، بین 90 تا 120 دقیقه، به این معنی که می توانند تا 16 بار در روز به دور سیاره سفر کنند. این مساله باعث می شود که این ماهواره ها برای انواع عملیات سنجش از دور، رصد زمین با وضوح بالا و تحقیقات علمی مناسب باشند، زیرا به کمک آن ها داده ها را می توان به سرعت به دست آورد و منتقل کرد.
همه انواع ماهواره ها در LEO می توانند زاویه صفحه خود را نسبت به سطح زمین تغییر دهند. این نوع ماهواره بسیار فراوان هستند، زیرا مسیرهای بیشتری را برای فضاپیماها فراهم می کند. فراموش نشود که، به دلیل نزدیکی این ماهواره ها به زمین، آنها پوشش منطقه ای کمتری نسبت به سایر انواع ماهواره دارند. اغلب، گروه‌هایی از فضاپیمای LEO، که به صورت فلکی ماهواره‌ای معروف هستند، با هم پرتاب می‌شوند تا نوعی شبکه را در اطراف زمین تشکیل دهند. این به آنها اجازه می‌دهد تا با همکاری همزمان مناطق بزرگی را پوشش دهند.
ماهواره های مدار زمین متوسط (MEO)
ماهواره های مدار زمین متوسط (Medium Earth Orbit) یک نوع مدار زمین متوسط بین مدارهای پایین زمین و مدارهای زمین ایستا قرار دارد، معمولاً در ارتفاع حدود 5000 تا 20000 کیلومتری قرار می گیرند. سرویس های موقعیت یابی و ناوبری، مانند GPS، به طور گسترده از نوع MEO از ماهواره ها استفاده می کنند.
این نوع از ماهواره ها با دوره مداری طولانی تر خود (معمولاً بین 2 تا 12 ساعت) انتقال داده ارائه می دهند. در مقایسه با فضاپیماهای مدار پایین زمین، فضاپیماهای MEO به دستگاه های کمتری برای پوشش جهانی نیاز دارند، اما تأخیر زمانی آنها طولانی تر و سیگنال های آنها ضعیف تر است.
ماهواره های مدار زمین ثابت (GEO).
ماهواره (Geostationary Orbit) در مدار زمین ثابت در 35786 کیلومتری سطح زمین و دقیقاً بر فراز استوا قرار دارند. سه ماهواره با فاصله مساوی در GEO می توانند به لطف منطقه عظیمی که روی زمین پوشش می دهند، تقریباً در سراسر جهان پوشش دهند.
اجرام در GEO نسبت به زمین بی حرکت به نظر می رسند زیرا دوره مداری آنها با چرخش زمین یکسان است – 23 ساعت، 56 دقیقه و 4 ثانیه.
این نوع ماهواره ها برای سرویس های ارتباطی همیشه روشن مانند تلویزیون و تلفن مناسب هستند. همچنین، از این نوع می توان در هواشناسی برای زیر نظر گرفتن آب و هوا در مناطق خاص و ردیابی توسعه الگوهای محلی استفاده کرد.
ماهواره های مدار خورشیدی سنکرون (SSO)
ماهواره (Sun-Synchronous Orbit) نوعی ماهواره های مدار خورشیدی است که از شمال به جنوب در سراسر مناطق قطبی در ارتفاع 600 تا 800 کیلومتری از زمین حرکت می کنند. شیب مداری و ارتفاع فضاپیمای SSO به گونه ای کالیبره شده است که آنها همیشه از هر مکان معینی و در همان زمان محلی خورشیدی عبور می کنند. بنابراین، شرایط نور برای تصویربرداری سازگار است و این نوع ماهواره را برای رصد زمین و نظارت بر محیط ایده آل می کند.
این همچنین نشان می‌دهد که تصاویر ماهواره‌ای فعلی و تاریخی SSO برای تشخیص تغییرات مناسب هستند. دانشمندان از این توالی تصویر برای یادگیری در مورد توسعه الگوهای آب و هوا، پیش بینی طوفان، نظارت و جلوگیری از آتش سوزی و سیل و جمع آوری اطلاعات در مورد مسائل طولانی مدت مانند جنگل زدایی و تغییرات خط ساحلی استفاده می کنند. اما به دلیل ارتفاع مداری کمتر، فضاپیماهای نوع SSO فقط می توانند یک منطقه کوچکتر را در یک زمان پوشش دهند و به ماشین های بیشتری برای انجام این کار به طور مداوم نیاز دارند.
ماهواره های مدار انتقال زمین ثابت (GTO)
ماهواره های (Geostationary Transfer Orbit) متداول‌ترین نوع مدار انتقال ماهواره‌ای است که برای مهاجرت از مدار انتقال به GEO استفاده می‌شود زمانی که ماهواره ها توسط وسایل پرتابی از زمین به فضا پرتاب می‌شوند، همیشه مستقیماً در مدار نهایی خود قرار نمی‌گیرند. موشک‌هایی که محموله را به GEO می‌برند، آن را در مدارهای انتقال، که در نیمه‌های راه در مسیر رسیدن به موقعیت نهایی هستند، رها می‌کنند. سپس موتور ماهواره منفجر می شود تا به مدار مقصد برسد و شیب خود را تنظیم کند
. این میانبر به ماشین اجازه می دهد تا با حداقل منابع به مدار زمین ثابت برسد.
سایر انواع مدارها عبارتند از: مدار بسیار بیضی (HEO)، مدار قطبی و نقطه لاگرانژ (نقطه L). اهداف و وظایف ماهواره ها نوع مدار انتخاب شده را تعیین می کند.
نتیجه گیری
ارتباطات ماهواره ای به صنعت کمک کرد تا تحول کسب و کار را سرعت بخشد. اپلیکیشن‌های جدید موبایل با استفاده از فناوری ماهواره ساخته شده‌اند و همه سهامداران را با کسب و کار مرتبط می‌کند.
منابع
عالیه