ماهواره ها

امروزه ارتباطات به وسيله ماهواره ها يكي از حقايق مسلم شده است ؛ مقدار زيادي از حجم جغرافياي بين المللي و محلي كشورها بطور روز افزون به كمك سيستمهاي ماهواره اي منتقل مي گردد. همچنين ماهواره ها در سرويس هاي متنوع و مهمي از قبيل پخش برنامه هاي تلويزيوني ؛ ارتباطات دريايي ، هواشناسي ، زمين شناسي ، تحقيقات فضايي ،‌ سيستمهاي ناوبري ، نظامي و غيره بكار ميرود.

در حال حاضر بيش از هزاران ماهواره در مدارهاي مختلف زمين در حال گردش ميباشند . در ميان اين ماهواره ها شايد ماهواره هاي ارتباطي (مخابراتي ) از بقيه شناخته تر باشند.

در اينجا ما به بررسي همه جانبه ماهواره ها پرداخته و شما را با دنياي ماهواره ها آشنا خواهيم كرد.

انواع ارتباطات ماهواره ها

1-  ارتباطات فضا به فضا

در اين نوع از ارتباط ماهواره اي دو يا چند ماهواره در فضا بين خودشان ارتباط برقرار ميكنند.

2-  ارتباط فضا – زمين

اين ماهواره ها اطلاعات بدست آورده از فضا را به زمين مخابره ميكنند .مانند ماهواره هاي سنجش از راه دور و ماهواره هاي نظامي.

  3 – ماهواره هاي زمين – فضا – زمين

اين ماهواره ها هم اطلاعات را از زمين دريافت نموده و هم به زمين مخابره ميكنند . مانندماهواره هاي مخابراتي و ماهواره هاي ويدويي .

مدارهاي ماهواره اي
  ماهواره ها به دور زمين دريک مسيربسته که آن را مدار مي نامند, درحال گردش هستند. ناظري که درخارج  منظومه شمسي قرار گرفته و به زمين مي نگرد , مشاهده مي کند که ماهواره ها د ر مسيرهايي به دور زمين در  حال چرخشند. اين مسيرهامي توانند دايره اي يا بيضي شکل باشند اما مرکززمين در هرحالت در مرکزاين مسيريا در نقطه کانوني آن قرار دارد. ماهواره درصورتي که تحت تاثير نيروهاي جاذبه ديگري قرارنگيرد, همواره در  صفحه اي به نام صفحه مداري به گردش خودبه دور زمين ادامه مي دهد.حرکت اين صفحه مداري به پريود مدار و زاويه صفحه با مدار استوا بستگي دارد. اگر اين زاويه صفر باشد, صفحه مداري منطبق بر صفحه استوايي زمين  مي شود.

بطور كلي هر جسم همواره تحت تاثير جاذبه زمين قرار دارد و بطرف مركز ثقل آن كشيده ميشود . حتي اگر آن جسم هزاران كيلومتر از زمين فاصله داشته باشد. با اين وجود بايد پرسيد كه چرا ماهواره ها جذب زمين نشده و سالها در فضا باقي مي مانند. در پاسخ ميتوان گفت كه هرگاه جسمي حول نقطه اي بگردش درآيد نيرويي به آن وارد ميشود كه به آن نيروي گريز از مرگز ميگويند.پس اگر بتوانيم جسمي را حول مركز زمين طوري بگردش درآوريم كه نيروي گريز از مركز با نيزوي جاذبه زمين برابر شود ، آن جسم همواره در فضا معلق خواهد ماند.

با توجه به اينكه نيروي جاذبه زمين در نزديك زمين داراي حداكثر خود بوده و با دور شدن از سطح زمين ميزان شدت آن كاهش ميابد، به اين نكته پي خواهيم برد كه چناچه بخواهيم جسمي در نزديكي زمين معلق بماند بايد نيروي گريز از مركز زيادي متناسب با نيروي جاذبه ايجاد كنيم . بمنظور ايجاد چنين نيروي ميبايست سرعت چرخش جسم بدور زمين را افزايش دهيم . از نكته ميتوان نتيجه گرفت كه ماهواره هاي كه در فواصل زيادي از زمين قرار مي گيرند داراي سرعت كمتري نسبت به ماهواره هاي نزديك زمين مي باشند.

به همين دليل عملا ماهواره ها در مدارهاي مختلف برحسب ماموريتشان قرار ميگيرند . اكنون به انواع مدارهاي ماهواره ها اشاره ميكنيم:

مدارهاي پايين زمين

  ماهواره هاي مدارهاي پايين زمين درارتفاعات چند صد کيلومتري سطح زمين قراردارند وزمان يک دورچرخش به دور زمين در اين مدارها , حدود 90 دقيقه است . اين مدارها در ارتفاع نسبتا کمي قرار دارند, درنتيجه مي توان  اجسام نسبتا سنگين را با يک سيستم پرتاب کننده ساده در آنها قرارداد.گفتني است که بيشتر ماهواره هايي که در اين مدارها مستقرند , درصد زيادي ( حدود 50 درصد) از وقت خود را در سايه زمين مي گذرانند و بايد مجهز به باتريهايي  باشند که بتوانند وسايل الکترونيکي را در اين مدت تغذيه کنند. اين

مدارها معمولا براي مشاهدات و فعاليتهاي.ماهواره هاي نظامي به کاربرده مي شود

مدارهاي همزمان زميني
مدارهاي همزمان زميني داراي پريودي درست برابر گردش زمين هستند . اين مدار , مدار24 ساعته نيز
.خوانده مي شود

مدارهاي ثابت زميني
مدار ماهواره ثابت زميني نوعي ازمدار همزمان زميني است که درآن , زاويه صفحه اي که مداردرآن قرار گرفته و صفحه اي که از استواي زمين مي گذرد , صفر است  . در نتيجه اين دو صفحه بر هم منطبق مي شوند . همانطور كه قبلا اشاره شد هرقدر ماهواره در ارتفاع بالاتري از سطح زمين قرار بگيرد سرعت نسبي كمتري نسبت به ناظري كه برروي زمين ايستاده است خواهد داشت . عملا اگر ماهواره اي در فاصله 35788 كيلومتر زمين قرار داشته باشد سرعت نسبي آن نسبت به ناظر صفر خواهد بود و ناظر همواره آن را بدون حركت در بالاي سر خود مشاهده ميكند.اين ماهواره ها با سرعتي حدود سه. کيلومتر درثانيه در مدارثابت زميني حرکت مي کنند.براي رديابي ماهواره احتياج به سيستم پيچيده اي نيست   ماهواره ها درمدارثابت زميني , با تعدادکم , امکان ايجاد پوشش زيادي را در روي زمين دارند.به عنوان مثال سه ماهواره در روي اين مدار براي پوشش بيشتر سطح زمين ( به جز قطبها ) کافي هستند.

 بعضي مدارها براساس ارتفاع ماهواره ها از سطح زمين طبقه بندي مي شوند . اگر ارتفاع ماهواره ها از سطح زمين تا 1000 کيلومتر  باشدمداررا مدارپايين گويند.چنانچه ارتفاع ماهواره ازسطح زمين بين 1000 کيلومتر تا حدود 20000 کيلومترباشد, ماهواره را در مدار متوسط نامند. اگر ارتفاع ماهواره از سطح زمين بيشتر از 20000 کيلومتر باشد , مدار را. مدار بالا گويند.