تبلیغات
مجله ی اینترنتی ایرانیان،بورس،فرابورس،سیگنال سهام،فانوس،Mohsen Rezaei،تحلیل - ماهواره شناسی
مجله ی اینترنتی ایرانیان،بورس،فرابورس،سیگنال سهام،فانوس،Mohsen Rezaei،تحلیل
مجله اینترنتی ایرانیان

 

ماهواره چیست؟

واژه‌ی انگلیسی Satellite به معنی همراه، دنباله‌رو یا محافظ شخصی گرفته شده است .

ماهواره محفظه‌ای فلزی به شکل کره، استوانه یا مخروط است. پوشش فلزی ماهواره‌ها باید بسیار مقاوم باشد، زیرا این وسیله نوسانات حرارتی شدیدی را باید تحمل کند. اگر ماهواره در سایه‌ی زمین قرار گیرد، چنان سرد می‌شود که قطعاتش به صدا در می‌آیند و بر عکس، در برابر خورشید، بدنه‌ی فلزی آن به شدت گرم می‌شود. بنابر این، همیشه این خطر وجود دارد که ابزارهای موجود در ماهواره بیش از حد گرم یا چنان سرد شوند که از کار بیفتند. چون در فضا هوا وجود ندارد، تنظم دما به شیوه‌ی تبادل حرارتی با محیط ممکن نیست، اما به شیوه‌ی تابشی می‌توان مقدار دما را تغییر داد. به همین دلیل، ماهواره‌ها را با موادی می‌پوشانند که عایق حرارتی باشند و پرتوهای رسیده را منعکس کنند.

هر چه ارتفاع مدار حرکت ماهواره از زمین بیش‌تر باشد، ماهواره تا مدت طولانی‌تری در مدار باقی می‌ماند. اما عوامل گوناگونی سبب می‌شوند که ماهواره به تدریج متوقف شود و در نهایت، بر اثر عبور از لایه‌های ضخیم‌تر جو و اصطکاک با آنها، کاملاً بسوزد و از میان برود.

برای آنکه بتوان ماهواره را در مدار ثابتی نگه داشت و در صورت لزوم، محل آن را تغییر داد ، تجهیزاتی ویژه‌ی اصلاح جهت و مکان‌یابی ماهواره‌ها ساخته شده است. به علاوه، در ماهواره‌های جدید یک دستگاه تأمین‌کننده‌ی انرژی وجود دارد که به وسیله‌ی یک فرستنده‌ی رادیویی از روی زمین هدایت می‌شود و همیشه فعال است. قسمت اعظم این دستگاه از باتری‌ها و مولدهای خورشیدی تشکیل شده است که انرژی لازم را از نور خورشید می‌گیرند. سلول‌های خورشیدی روی بال‌هایی قرار می‌گیرند که در طرفین ماهواره نصب شده‌اند. به این بال‌ها، پانل‌های خورشیدی می‌گویند. هر چه این پانل‌ها بزرگ‌تر باشند، انرژی الکتریکی بیش‌تری فراهم می‌شود. برای بعضی از مأموریت‌های دراز مدت که محل انجام آنها از زمین بسیار دور است، باتری‌های کوچک اتمی نیز در نظر گرفته می‌شود.

سرعت حرکت ماهواره‌ها به فاصله‌ی آنها از زمین بستگی دارد. هر چه ارتفاع مداری که ماهواره بر آن حرکت می‌کند بیشتر باشد، سرعت آن نیز بیشتر است. سریع‌ترین ماهواره تقریباً هر 90 دقیقه یک بار زمین را دور می‌زند. سرعت این ماهواره حدود 9/7 کیلومتر بر ثانیه است. این نمونه‌ی فوق‌العاده روی مداری در ارتفاع 36000 کیلومتری و بر فراز استوا حرکت می‌کند. ما به ماهواره‌هایی نیز نیاز داریم که هر 24 ساعت یک بار زمین را دور بزنند. یعنی همان زمانی که زمین نیز یک بار دور خود می‌گردد. کسی که از زمین به آسمان نگاه می‌کند، این گونه ماهواره‌ها را همیشه در جای ثابتی می‌بیند.

 نخستین ماهواره در فضا

در روز چهارم اکتبر 1957 ساعت 14 به وقت مسکو، تاس ـ خبرگزاری شوری ـ خبر پرتاب نخستین ماهواره را به سراسر جهان مخابره کرد. خبر فوق‌العاده میهج بود. این ماهواره را اسپوتنیک 1 (Sputnik 1) نامیدند. بعد از 21 روز باتری‌های ماهواره تخلیه شدند و بعد از 92 روز اسپوتنیک 1 با لایه‌های ضخیم جو برخورد کرد و به طور کامل سوخت.

در سوم نوامبر 1957 یعنی کم‌تر از یک ماه بعد از پرتاب اسپوتنیک 1 روس‌ها با پرتاب اسپوتنیک 2 به فضا آمریکایی‌ها را به حیرت واداشتند. همراه با این فضاپیما سگی به نام «لایکا» نیز به مدار فرستاده شد. لایکا نخستین موجود زنده‌ای است که به فضا راه یافته است. این سگ هفت روز درون اتاقک دربسته و غیرقابل نفوذ خود دور زمین چرخید. در این مدت همه‌ی واکنش‌ها و اعمال حیاتی بدن حیوان ارزیابی می‌شد و نتایج آنها به زمین مخابره می‌گردید. سپس اکسیژن ذخیره شده در اتاقک به پایان رسید و لایکا به علت فقدان اکسیژن مرد. روس‌ها موفق نشدند که آن اتاقک و سرنشینش را همان طور که در نظر داشتند از فضا بیرون آورند و به زمین بازگردانند.

پرتاب اسپوتنیک 1 بیش از همه آمریکایی‌ها را غافگیر کرد که در همان زمان خود را برای پرتاب ماهواره‌ای اختصاصی به فضا آماده می‌کردند. در سال 1955 رئیس جمهور وقت آمریکا دستور ساخت یک موشک باربری با نام ونگارد (Vangurd) را صادر کرده بود. اما با پرتاب اسپوتنیک ادامه‌ی این برنامه‌ی در حال اجرا متوقف گردید. بدین ترتیب نخستین ماهواره‌ی آمریکایی یعنی Explorer 1 در 31 ژانویه‌ی 1958 به فضا پرتاب شد.

 انواع ماهواره‌ها

ماهواره ها برای هدف های مختلفی پرتاب میشوند و عبارت اند از :

1)       ماهواره های مخابراتی

2)       ماهواره های هواشناسی

3)       ماهواره های نظامی

4)       ماهواره های منابع زمینی


ماهواره های مخابراتی

ماهواره بزرگ مخابراتی اینتل ست 6 می تواند همزمان از عهده 120 هزار تماس تلفنی و 3 كانال تلویزیونی برآید بیش از 130 كشور در مالكیت و عملیات اینتل ست سهیم اند.

تقریباَ تمام ماهواره های مخابراتی در مدار زمین ساكن قرار دارند. بشقابهای ماهواره ای زمینی علائم تلفنی و تلویزیونی را به ماهواره میفرستند، ماهواره نیز آنها را پردازش و به یك ایستگاه زمینی دیگر مخابره می كند. ماهواره ها می توانند علائم را هم به سراسر یك قاره و هم به یك نقطه معین ارسال كنند. ماهواره های پخش مستقیم می توانند علائم تلویزیونی را هم به یك گیرنده بشقابی و هم به تلویزیونهای متصل به گیرنده های بزرگتر مخابره كنند.

حوزه ماهواره

حوزه ماهواره منطقه ای در زمین است كه تحت پوشش پرتو ارسالی آنتن ماهواره مخابراتی قرار می گیرد. شكل حوزه ماهواره باید تا حد امكان به شكل منطقه مورد نظر منطبق باشد و این مهم با طراحی دقیق آنتن یا تركیب پرتوهای مختلف حاصل می شود، این روش مخابره مورد استفاده آن دسته از ایستگاه های تلویزیونی قرار می گیرد كه برنامه شان را برای منطقه خاصی از دارندگان آنتنهای بشقابی ماهواره ارسال می كنند.

ماهواره های ردیابی

شبكه ای از ماهواره های ردیابی در سراسر جهان می توانند به مردم كمك كنند تا محل دقیق خود را با اختلاف فقط چند متر بیابند. شبكه ردیابی جهانی ناواستار آمریكا 24 ماهواره دارد كه هر كدام از آنها موقعیت و زمان دقیق خود را مخابره می كنند. در زمین یك دستگاه گیرنده با استفاده از علائم ارسالی 4 ماهواره به محاسبه موقعیت،ارتفاع و سرعت خود(در صورت حركت) می پردازند.این شبكه برای مصارف نظامی تهیه شده ولی در اختیار هواپیماها و كشتی های تجاری نیز می باشد.

ماهواره های هوایی ناواستار كه هوانوردی و دریانوردی را متحول ساختند،ساعتهای اتمی چنان دقیقی دارند كه در 300 هزار سال فقط یك ثانیه اختلاف پیدا می كنند.

ماهواره های هواشناسی

ماهواره های دارای مدار زمین مركز در ارتفاع 36 هزار كیلومتری (22400 مایلی) استوای زمین پرواز می كنند. در این ارتفاع زیاد ماهواره همزمان با چرخش زمین به دور آن می گردد بنابراین ماهواره همیشه در نقطه ثابتی از استوای زمین باقی می ماند؛ارتفاع مدار قطبی بسیار پایین تر است و از 600 كیلومتر تا 1600 كیلومتر متغیر می باشد.

ماهواره های هواشناسی بر دو نوعند آنهایی كه در مدار قطبی مستقرند می توانند هر 12 ساعت یكبار كل سطح زمین را پوشش دهند. ماهواره های هواشناسی دمای هوا و زمین را اندازه می گیرند سرعت باد و حركات ابرهای را ثبت می كنند و مناطق بارانخیز را معین می نمایند؛ این اطلاعات به هواشناسان امكان می دهند كه وضعیت آب و هوا را پیش بینی كنند.

ماهواره های نظامی

ماهواره‌های نظامی یا به عبارتی ماهواره‌های امنیتی و جاسوسی ابزاری ایده آل برای جاسوسی هستند. بسیاری از کشورها با استفاده از اطلاعات این گونه ماهواره‌ها از تحرکات نظامی کشورهای دیگر آگاه می‌شوند و خود را برای مقابله آماده می‌سازند. برخی از آنها برای گرفتن عكسهای دقیق از مراكز نظامی و نقل و انتقال نیروها دوربینهای نیرومندی دارند. ماهواره های هشداردهنده مراقب موشكهای دشمنند ولی ماهواره های دیگر به استراق سمع مخابرات دشمن می پردازند. می توان با شلیك موشك های زمین به هوا یا ماهواره های قاتل به ماهواره های جاسوسی حمله كرد. آنها با لیزر یا منفجر شدن در مجاورت ماهواره های دشمن عملیات انهدام را انجام می دهند.

ماهواره های منابع زمینی

ماهواره های منابع زمینی به جانور شناسان كمك می كنند تا حركت حیوانات بزرگ نظیر خرس قطبی مجهز به فرستنده های رادیویی را دنبال كنند. همچنین ماهواره ها می توانند به باستان شناسان در یافتن و مطالعه مكانهای باستانی صعب العبور كمك كنند.

ماهواره های منابع زمینی شرایط زمین را بررسی می كنند آنها با پرواز در مدار مجاور قطب می توانند مرتبا سراسر زمین را مشاهده كنند و اندازه گیریهای لازم را برای نقشه برداری مطالعات زمین شناسی فعالیتهای معدنی و اكتشاف نفت فراهم كنند، همچنین محصولات مختلف محل رویش نامناسب محصول و مناطق آفت زده را ثبت می كنند. این ماهواره ها لكه های نفتی آتش سوزیهای جنگلی تخریب جنگلهای پرباران و آلودگی هوا و دریا را شناسایی می كنند.

این گونه ماهواره ها برای بررسی جو زمین (اتمسفر) و یون ـ کره (یونسفر) در نظر گرفته شده‌اند.

 این ماهوراه‌ها میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی اطراف زمین و پرتوهایی را بررسی می‌کنند که از خورشید یا دیگر اجرام آسمانی دو دست سرچشمه می‌گیرند. بسیاری از ماهواره‌های علمی نیز با آزمایش‌هایی که در فضای خارج از زمین انجام می‌دهند سهم مهمی در پیشرفت علوم پزشکی و

زیست‌شناسی ایفا می‌کنند.

تصاویر ماهواره ای منابع زمینی

تجهیزات دارای ماهواره های منابع زمینی می توانند از سطح بلندی های خشكی و بستر اقیانوس نقشه تهیه كنند. تجهیزات دیگر می توانند انواع مختلف نور و تشعشع مادون قرمز منتشر یا منعكس شده توسط گیاهان،خاك و آب در زمین را شناسایی كنند. این اندازه گیریها سنگها وگیاهان گوناگونی را هویدا می كنند؛ این اطلاعات به زمین مخابره می شود تا رایانه ها آن را به تصاویری تبدیل كنند كه بتوانند تصاویر بزرگ قطعه قطعه مناطق  پهناور زمین را تشكیل دهند.

ماهواره های مستقر در مدار قطبی به هنگام حركت بر فراز زمین میان قطب شمال و جنوب بتدریج تصاویری تهیه می كنند. تجهیزاتشان در جهت شرق به غرب و به صورت نوارهای باریكی از زمین نقشه برداری می كنند كه می توانند در یك نوار عریض میان قطب شمال و جنوب جای گیرند. در دور بعدی، زمین نیز كمی در محورش می چرخد. بنابراین نوار جدید كنار نوار قدیمی قرار می گیرد. سرانجام تمام سطح زمین معمولا هر ماه یكبار تحت پوشش در می آید و تصویر كاملی از زمین تهیه می شود


بعضی از ماهواره های منابع زمینی

* لندسَت 1

كشور:آمریكا

جزئیات ماموریت: ماموریتهای دنباله دار. اولین بار در سال 1972 پرتاب شد.در دهه 1990 لندست 6و7،جای لندست 4و5 را می گیرند.

* اسپات (ماهواره رصد زمین)

كشور: فرانسه

جزئیات ماموریت: سری سه تایی ماهواره اسپات برای اولین بار در سال 1986 با موشك آربان پرتاب شد. آنها با پشتیبانی سوئد و بلژیك ساخت شدند.

* سی ست

كشور: آمریكا

جزئیات ماموریت: این ماهواره در سال 1978 برای مطالعه اقیانوس ها با استفاده از رادار پرتاب شد.

* ارس (ماهواره كاونده منابع زمینی )

كشور: سازمان فضایی اروپا

جزئیات ماموریت: این ماهواره در سال 1990 برای مشاهده آبهای ساحلی ، یخهای شناور و جو زمین پرتاب شد.

* توپكس

كشور: آمریكا و فرانسه

جزئیات ماموریت: این ماهواره در سال 1992 برای مطالعه اقیانوس ها و جریانهای اقیانوسی و تاثیر آنها بر شرایط اقلیمی پرتاب شد.

* ژرس(ماهواره منابع زمینی ژاپن)

كشور: ژاپن

جزئیات ماموریت: این ماهواره در سال 1992 پرتاب شد تا به همراه ماهواره ' ماس1 ' (ماهواره رصد دریانوردی) به مشاهده اقیانوس ها بپردازد.

ایرس (ماهواره حساس از راه دور هند)

كشور: هند

جزئیات ماموریت: در سال 1988 پرتاب شد.

ماهواره های منابع زمینی روسیه عبارتند از: ماهواره های اوكیان و ریسور

 ماهواره‌ها چگونه به فضا می‌روند؟

برای اینکه جسمی از حوزه‌ی جاذبه‌ی زمین خارج و به فضا پرتاب شود، باید شتابی بیش‌تر از شتاب جاذبه‌ی زمین داشته باشد و برای رسیدن به چنین شتابی باید انرژی مصرف کرد. در حرکت اجسام پرتابی، قانون کنش و واکنش نیوتن صادق است. طبق این قانون هر عملی یک عکس‌العمل دارد. که اندازه‌ی آن با اندازه‌ی عمل اول برابر است و جهت آن مخالف جهت عمل اول می‌باشد. یک توپ جنگی که گلوله‌ای را پرتاب می‌کند خودش به جهت مقابل یعنی به عقب رانده می‌شود.

اگر بادکنکی را پر از باد کنید و آن را رها سازید، چون فشار داخل بادکنک بیش از فشار محیط است، هوا به سرعت از آن خارج می‌‌شود و بادکنک نیز در جهت مخالف خروج هوا به حرکت در می‌آید. در محفظه‌ی احتراق موشک نیز همین اتفاق رخ می‌دهد. البته در آنجا عملیات به وسیله‌ی یک خروجی گاز و تجهیزات دیگر کنترل و تنظیم می‌شود. بادکنک رها شده، بی‌هدف و به این سو و آن سو می‌رود. اما شکل لوله‌ی خروجی گاز در موشک به گونه‌ای است که شدت رانش و فوران گاز را تقویت می‌کند و سبب پیشروی موشک در جهتی معین می‌شود.

هر چه فشار خروجی (مقدار گازی که در هر ثانیه از خروجی موشک به بیرون فوران می‌کند) و سرعت خروج گاز بیش‌تر باشد نیزوی پیشبرنده‌ی موشک بزرگ‌تر خواهد بود.

موشک‌های باربری که ماهواره‌ها را به فضا می‌برند، باید شتاب گریز از جاذبه‌ی بالایی داشته باشند. در واقع با سرعت 9/7 کیلومتر بر ثانیه می‌توان زمین را ترک کرد. برای رسیدن به چنین شتابی انرژی فوق‌العاده زیادی صرف می‌شود. اما با اجرای عملیات پرتاب در نقاط جغرافیایی خاص می‌توان مقدار این انرژی را کاهش داد. زیرا وقتی که موشک روی زمین است، به علت حرکت چرخشی زمین، تاحدی تمایل دارد که در جهت غربی ـ شرقی حرکت کند. در ضمن سرعت گردش زمین در نزدیکی خط استوا بیش‌تر از نقاط دیگر است. بنابر این وقتی که موشک را در جهت غربی ـ شرقی به فضا پرتاب می‌کنند، هر چه محل پرتاب به خط استوا نزدیک‌تر باشد، استفاده از نیروی محرکه‌ی کوچک‌تری ضرورت می‌یابد و انرژی کم‌تری صرف می‌شود.

مدار ماهواره‌ها

ماهواره‌ها در بالاترین قسمت موشک‌های باربری قرار می‌گیرند و سفرشان را به سوی مدار مورد نظر آغاز می‌کنند. اغلب این موشک‌ها از مرحله‌ها یا طبقاتی تشکیل می‌شوند که هر کدام دارای یک موتورپیشبرنده‌اند. وقتی سوخت یک مرحله به پایان می‌رسد، محفظه‌ی خالی از موشک جدا می‌شوند و کار مرحله‌ی بعدی آغاز می‌گردد. به طوری که سر انجام موشک در سطحی موازی با لایه‌های فوقانی جو زمین پیش می‌رود. قبل از آنکه آخرین مخزن سوخت موشک از ماهواره جدا شود، ماهواره باید به سرعت مناسب برای حرکت در مدار مورد نظر رسیده باشد. بعضی از موشک‌ها ماهواره را مستقیم به مدار مورد نظر می‌رسانند. بعضی از آنها نیز ماهواره‌ها را ابتدا به مداری می‌برند که به منزله‌ی توقف‌گاه یا محل پرتاب نهایی ماهواره است. ماهواره‌هایی که در این مدارهای موسوم به «مدارهای انتقالی» قرار می‌گیرند به کمک سیستم پیشبرنده‌ای که ویژه‌ی خود آنهاست به سوی مدار واسطه‌ای دیگر و سرانجام به سوی مدار نهایی بالا می‌روند تا وظایف‌شان را در آنجا انجام دهند.

به جابه‌جایی‌های ماهواره‌ها از یک مدار به مداری دیگر در فضا «انتقال مداری» می‌گویند. این انتقال به طور معمول در نقطه‌ای موسوم به «گذرگاه هوهمان» انجام می‌گیرد. این گذرگاه که دو مدار را به یکدیگر مربوط می‌کند نخستین بار توسط «والتر هوهمان» مهندس آلمانی شناسایی شد. برای جابه‌جایی ماهواره‌ها از یک مدار به مدار بالاتر دو نیروی محرک به آن اعمال می‌شود. محرک اول زمانی که ماهواره در نزدیک‌ترین نقطه‌ی مدار نسبت به زمین قرار داد. و محرک دوم زمانی که ماهواره در دورترین نقطه‌ی مدار نسبت به زمین قرار دارد، دریافت می‌گردد.

ماهواره‌ باید به سرعتی معین و متناسب با ارتفاع خود برسد تا از مدار خارج نشود و به سوی زمین سقوط نکند. این سرعت به گونه‌ای است که بین نیروی جاذبه‌ی زمین و کششی که می‌تواند ماهواره را از مداردور زمین خارج سازد (نیروی گریز از مرکز) توازن برقرار می‌کند. به همین ترتیب ماهواره باید راستای حرکت یا مکان مشخصی در فضا داشته باشد تا برای مثال بتواند اخبار ارسالی از آنتن‌های زمین را دریافت کند. اما اغلب در جریان مأموریت‌های ماهواره‌ای لازم می‌شود که مدار حرکت ماهواره تغییر کند.

راستای نیروی گریز از مرکز زمین به طرف خارج است. این نیرو ماهواره‌هایی را که روی مدارهای دور زمین حرکت می‌کنند نیز تحت تأثیر قرار می‌دهد. به گونه‌ای که گویی آنها را به خارج از مدار و نقاط دورتر از زمین می‌راند. (پرتاب می‌کند)

نیروی جاذبه‌ی زمین در جهت مخالف نیروی گریز از مرکز عمل می‌کند و ماهواره‌ها را به سوی زمین می‌کشد. نیروی گریز از مرکز و نیروی جاذبه باید با یکدیگر تعادل داشته باشند به گونه‌ای که ماهواره‌ها به زمین سقوط نکند، یا برای همیشه در فضا ناپدید نشود. این شرایط در صورتی فراهم می‌شوند که مقدار نیروی گریز از مرکز با مقدار نیروی جاذبه تناسب داشته باشد.

تجهیزات ویژه‌ای برای ماهواره‌ها طراحی شده است که به کمک حسگر‌ها و هدایت کننده‌هایی خاص جهت حرکت و محل استقرار آنها را روی مدار شناسایی و تنظیم می‌کنند. به همین ترتیب یک دستگاه هدایت سه محوره و هدایت چرخشی نیز به ماهواره‌ها کمک می‌کند تا بتواند در نقطه‌ی ثابتی در فضا باقی بماند. با استفاده از تنظیمات چرخشی همین دستگاه، ماهواره حول محور مرکزی خود به چرخش در می‌آید. هم چنین تثبیت ماهواره نسبت به سه محور اصلی سبب می‌شود که دستگاه‌های تأمین انرژی و تجهیزات مربوط به تنظیم سرعت ماهواره نیز موقعیت ثابتی داشته باشند.

ماهواره‌هایی که باید همیشه در نقطه‌ی ثابتی از مدار (نقطه‌ی ثابتی نسبت به زمین) قرار داشته باشند، قبل از هر چیز به موتورهایی احتیاج دارند که بتوانند آنها را به مدار مقصد در ارتفاع 36000 کیلومتری زمین برسانند


آخرین مطالب
آرشیو مطالب
صفحات جانبی
پیوند های روزانه
امکانات جانبی
blogskin

ابزار وبلاگ

قالب وبلاگ

دانلود فیلم