ماهواره ها
مقدمه
لایه یونسفر در فرکانس حدود 30 مگا هرتز بصورت شفاف عمل می کند. علائم ارسالی بر روی این فرکانس مستقیما از میان آن می گذرد و در فضای بیرون گم می شوند. این فرکانسها همچنین در خط مستقیم دید حرکت می کنند. به این دلایل برای مقاصد ارتباطی آنها را باید به طریقه های گوناگون بکار گرفت. فرکانسهای 30 تا 300 مگاهرتز بسیار مفید و کارامد هستند، چون انتشار آنها با وجود محدود بودن پایدار است.
این امواج با چنین فرکانسی برای امواج تلویزیون کارآمدند، زیرا فرکانسهای بالای آنها اجازه حمل مقادیر فراوانی از اطلاعات مورد لزوم را می دهد و برای پخش صدای دارای کیفیت بالا نیز سودمند می باشد. علت این امر این است که در این محدوده از فرکانس برای کانالهای پهن جا وجود دارد. قسمتی از باند UHF را که بین 790 تا 960 مگاهرتز قرار دارد، می توان برای مرتبط ساختن ایستگاههایی با فاصله بیش از 320 کیلومتر به شیوه به اصطلاح پراکندگی در لایه تروپوسفر زمین بکار برد.
این شیوه به توانایی گیرنده دور دست در گرفتن بخش کوچکی از علائم فرکانس UHF که به دلیل ناپیوستگیهای بالای لایه تروپوسفر پراکنده شده بستگی دارد. یعنی علائم در جایی پراکنده می شوند که تغییرات شدید و تندی در ضریب شکست هوا وجود دارد.
امواج مایکروویو چه نوع امواجی هستند؟
فرکانسهای بین 3000 تا 12000 مگاهرتز برای رابطه ای در خط مستقیم که در آن پیام رسانی از طریق آنتنهایی بر فراز برجهای بلند ارسال می شود بکار می رود. ایستگاههای تکرار کننده را که ساختاری برج مانند دارند نیز در فواصل 40 تا 48 کیلومتری (معمولا بالای تپه ها) کار می گذارند. این ایستگاهها امواج را می گیرند تقویت می کنند و دوباره به مسیر خود می فرستند. بخش مربوط به امواج مایکروویو برای ارتباط مراکز پرجمعیت بسیار مفید است، چون فرکانس بالا به معنای آن است که امکان حمل باند عریضی از طریق مدولاسیون وجود دارد و این نیز به این معنی است که هزاران کانال تلفن را می توان روی یک فرکانس مایکروویو فرستاد.
باند عریض این نوع فرکانس اجازه می دهد که علائم ارسالی تلویزیون سیاه و سفید و تلویزیون رنگی بر روی یک موج حامل منفرد ارسال شوند و چون این امواج دارای طول موج بسیار کوتاه هستند، برای متمرکز کردن علائم رسیده می توان از بازتابنده های بسیار کوچک و اجزای هدایت مستقیم بهره گرفت.
ماهواره چیست؟
دستگاههای ارتباطی ماهواره ها در باند مایکروویو عمل می کنند، در واقع ماهواره ها صرفا ایستگاه مایکروویو غول پیکری است در مدار زمین که با کمک پایگاه زمینی بازپخش می شود.
این مدار تقریبا دایره ای شکل در ارتفاع 36800 کیلومتری بالای خط استوا قرار دارد و در این فاصله سرعت ماهواره با سرعت زمین برابر است و نیروی خود را بوسیله سلولهای خورشیدی از خورشید می گیرد.
نیروی جاذبه زمین شتاب زاویه شی قرار گرفته در مدار را دقیقا بی اثر می سازد. در این فاصله دور چرخش ماهواره ها با حرکت دورانی زمین کاملا همزمان و برابر است و باعث می شود ماهواره نسبت به نقطه مفروض روی زمین ثابت بماند.
ایستگاه زمینی در کشور اطلاعات را با فرکانس 6 گیگاهرتز ارسال می کند. این فرکانس فرکانس UPLINK نامیده می شود. سپس ماهواره امواج تابیده شده را گرفته و با ارسال آن به نقطه دیگر که بر روی فرکانس حامل متفاوت DownLink برابر 4 گیگا هرتز است عمل انتقال اطلاعات از فرستنده به گیرنده را انجام می دهد. در واقع ماهواره اطلاعات گرفته شده را به سمت مقصد تقویت و رله می کند. آنتن ماهواره ، ترانسپوندر نام دارد. از مدار همزمان با زمین هر نقطه از زمین بجز قطبین در Line of sight است و هر ماهواره می تواند تقریبا 40 % از سطح زمین را بپوشاند.
آنتن ماهواره ها را طوری می شود طراحی کرد که علائم پیام رسانی ضعیفتر به تمام این ناحیه فرستاده شود و یا علائم قویتر را در نواحی کوچکتری متمرکز کند.
بر حسب مورد این امکان وجود دارد که از ایستگاه زمینی در کشوری فرضی به چندین ایستگاه زمینی دیگر واقع در کشورهای گوناگون علائم ارسال کرد.
بطور مثال: وقتی برنامه ای تلویزیونی در تمام شهرها و دهکده های یک یا چند کشور پخش شود، در این حالت ماهواره ، ماهواره پخش برنامه است. ولی وقتی علائم ارسال ماهواره در سطح گسترده ای از زمین انتشار یابد، ایستگاههای زمینی باید آنتنهای بسیار بزرگ و پیچیده ای داشته باشند. هنگامی که علائم ارسالی ماهواره در محدوده کوچکترین متمرکز می شوند و به حد کافی قوی هستند، می توان از ایستگاههای زمینی کوچکتر ساده تر و ارزانتر استفاده کرد.
مکان ماهواره ها
از آنجایی که ماهواره ها برای جلوگیری از تداخل امواج رادیویی باید جدا از هم باشند، لذا شماره مکانهای مداری در مدار همزمان با زمین که امکان استفاده آن برای ارتباطات وجود دارد محدود است.
از اینرو جای شگفتی نیست که وظیفه مدیریت در امور دستیابی به مدار و استفاده از فرکانسها برای انواع روز افزون و متنوع کاربردهای زمینی و ماهواره ای بوسیله شمار روز افزونی از کشورها بی نهایت دشوار شده است.
از سویی استفاده از ماهواره ها در کشورهای متمدن و پیشرفته به عملکرد دقیق و عملیات روز به روز دقیقتر نه تنها از نظر بکار گیری شیوه خودشان ، بلکه از نظر همسایگانشان در مدار همزمان با زمین نیاز می باشد.
برخی از ماهواره ها نیز در مدار ناهمزمان با چرخش زمین (non – geosynchronous) قرار داده می شوند.
در ماهواره های ناهمزمان با مدار زمین ، ماهواره دیگر در دید ایستگاه زمینی نیست، زیرا که سطح افق زمین را پشت سر می گذارد و از دیدرس خارج می شود.
در نتیجه برای اینکه ارسال همواره ادامه یابد به چندین ماهواره از این نوع نیاز است و چون نگهداری و ادامه کار چنین شیوه ارتباطی بسیار پیچیده و گران است، لذا کاربران و متخصصان طراحی ماهواره ها بیشتر جذب ماهواره همزمان با زمین می شود.
فرکانسهای بالای فرکانس مایکروویو چه نوع فرکانسهایی هستند؟
با کشف لیزر برای نخستین بار آن قسمت از محدوده فرکانسی که بالاتر از باند فرکانسهای مایکروویو بودند به منظور حمل پیامهای بی سیم در نظر گرفته شدند.
پرتو های لیزری تحت تاثیر عواملی مانند مه – غبار — خرابی وضع هوا و روزهای بسیار داغ به شدت ضعیف می شوند. اگر چه لیزر برای حمل اطلاعات تا مسافتهای کوتاه خط ارتباطی بسیار عالی ایجاد می کند، ولی چون پرتو لیزر خاصیت هدایت شونده بالایی دارد باز داشتن یا سد کردن آن بسیار دشوار است.
این امر سبب می شود برای ارتش و بعضی از مقاصد نظامی که شیوه های آنها باید دارای حفظ اسرار باشد بسیار سودمند است. در ضمن دستگاه لیزر برای کاربردهای ارتباط سیار از سبکی و قابلیت حمل خوبی برخوردار است.
برخلاف امواج رادیویی ، امواج نوری را نمی توان با ایجاد جریانهای متناوب در سیمها تولید کرد. آنها تنها با فرآیند هایی که داخل اتم روی می دهد بوجود می آیند.
فناوری تار نوری مشابه موج رسان فلزی مایکروویو برای پرتو تابانی الکترومغناطیسی در ناحیه نور مرئی تعریف شده است. این شیوه بطور کلی شامل رشته ای شیشه ای با نازکی موی انسان است که از هدر رفتن انرژی نور در مسافت طولانی جلوگیری می کند.
همچنین بر خلاف پرتوی نور معمولی پرتوی نور لیزری تکفام است، یعنی فقط دارای یک فرکانس تنها است.
پرتوی لیزر دارای گستره پهن فرکانس است که خاصیت گسیختگی نور را ندارد، به همین دلیل آنها را می توان دقیقا به همان طریق که با فرکانسهای مایکروویو تعدیل می شوند و تغییر نوسان می دهند را با پیامهای تلفنی و اطلاعات و علائم تصویری تعدیل کرد.
به هر حال چون فرکانس آنها خیلی بالاتر است به تناسب آن می توان تعداد بیشتری از امواج و کانالها را انتقال دهند. بطور کلی مقایسه بین شیوه های مختلف ارسال امکان پذیر می باشد. روابط بین فرستنده و گیرنده خواه انتشار از روی سیم و خواه از هوا به نوع ساخت شیوه ارتباطی بستگی دارد و به همین ترتیب باند به فرکانس بکار رفته به شرایط حل مساله ارتباطاتی وابسته است. بیشتر فرکانسهای در دسترس را مقررات ملی و توافقهای بین المللی تعیین می کنند. اگر چه تصمیمات مربوط به شیوه ها و نحوه ارسال امری فنی به شمار می آید، ولی در اکثر اوقات ملاحظات سیاسی آن را در بر می گیرد.
مدارهای ماهواره ای
مدار ماهواره مسیری است که ماهواره در اطراف یک جسم در فضا دنبال می کند.
کشش نیروی جاذبه زمین باعث می شود که ماهواره ها در یک مسیر دایره ای یا بیضی شکل قرار گیرند.
یک مدار ممکن است در ارتفاعات متغیری نسبت به خط استوا قرار داشته باشد. اما در هر صورت ، زمین در مرکز صفحه مدار مذکور واقع می شود و این بخاطر نیروی جاذبه زمین است که همه چیز را به طرف مرکز خود می کشد.
بسیاری از ماهواره های مخابراتی در مدار مرتفع زمین مرکز (این مدار به مدار هم زمان زمینی نیز مشهور است) قرار دارند.
برخی از ماهواره های علمی در مدار کم ارتفاع به فعالیت مشغولند. ماهواره های ردیابی در مدارهای تقریبا دایره ای شکل حرکت می کنند. ماهواره های شناسایی منابع زمینی و برخی از ماهواره های هواشناسی در مدارهای قطبی زمین در حال گردش هستند.
مدار هر ماهواره بر اساس وظیفه خاصش مشخص می شود
اغلب ماهواره ها در یک فاصله ثابت نسبت به زمین در حال گردش هستند.
برخی ماهواره ها در بعضی از قسمتهای مدار به زمین نزدیک شده (نزدیکترین نقطه مدار به زمین را حضیض می نامند).
ماهواره های مخابراتی روسیه که در مناطق دور دست خط استوا قرار دارند، اغلب از این مدار استفاده می کنند. مداری که فاصله های نقاط مختلف آن نسبت به زمین باهم برابر نیستند.
ماهواره ای که در مدار قطبی قرار دارد توآم با حرکت وضعی زمین حرکت می کند و به دو قطب زمین می رسد. در این حالت ماهواره می تواند تقریبا تمام سطح زمین را مشاهده کند.
اگر یک نقطه ثابت را در مدار در نظر بگیریم، ماهواره در هر 24 ساعت یک بار و هر بار در همان روز قبل از آن نقطه می گذرد.
بطور معمول حدود 200 ماهواره فعال در مدار زمین ساکن که مناسبترین مسیر مداری محسوب می شود قرار دارند. در ارتفاع 36 هزار کیلومتری از خط استوا ، زمان لازم برای گردش کامل ماهواره به دور زمین درست برابر است با زمان حرکت وضعی زمین _حرکت زمین به دور خود. به همین خاطر ، ماهواره ها همیشه در یک نقطه ثابت بر فراز خط استوا قرار می گیرد.
در صورتی که ماهواره ها از این مدار استفاده کنند، نیازی به حرکت دادن و تنظیم بشقابهای رادیویی بامحل استقرار ماهواره ها نیست. استفاده ازماهواره های مخابراتی را نخستین بار آرتور چارلز کلارک ، نویسنده داستانهای علمی تخیلی ، در سال 1945 یعنی 12 سال قبل از پرتاب اولین ماهواره ، اسپوتنیک ، پیشنهاد کرده بود.
مدار زمین ساکن آنچنان مورد استفاده این ماهواره ها قرار می گیرد که محل استقرار و امواج رادیویی آنها را توافقهای بین المللی تعیین می کند. در این مدار ماهواره ها می توانند تا فاصله 70 کیلومتری به هم نزدیک شوند. برای جلوگیری از تداخل امواج فرستنده هایشان ، این ماهواره ها باید از فرکانسهای رادیویی متفاوت استفاده کنند.
مدار کم ارتفاع (لئو)
با استفاده از کمترین انرژی می توان به این مدار رسید. به همین دلیل است که ماهواره های سنگینتر دسترسی بیشتری به این مدار دارند.
شاتل فضایی و ایستگاه فضایی میر هر دو با حرکت در این مدار کم ارتفاع روزانه زمین را چند بار دور می زنند.
ایستگاه فضایی میر که در ارتفاع 300 تا 400 کیلومتری از سطح زمین قرار دارد، هر 90 دقیقه یک بار و هر روز 16 بار مدار زمین را دور می زند.
از زمین ، حرکت ماهواره ها در مدار کم ارتفاع (لئو)خیلی آهسته به نظر می رسد.
مدارهای غیر عادی
مدارهای غیر عادی بر خلاف مدارهای دایره ای از طول بیشتر و عرض کمتری برخوردار هستند. قسمتهایی از این مدار به زمین نزدیک و قسمتهایی نیز از آن دور هستند.
این امر باعث می شود، ماهواره ها در بعضی از قسمتهای مدار به زمین نزدیکتر و در دیگر قسمتهای آن از زمین دور شوند. برخی از ماهواره های مخابراتی ساخت روسیه از این مدار استفاده می کنند.
مداری با زاویه 60 درجه نسبت به خط استوا امکان رسیدن ماهواره ها به نقاط شمالی فدراسیون روسیه را میسر می کند. با وجود این ، ماهواره هایی که در مدار غیر عادی قرار دارند مانند ماهواره های مستقر در مدار زمین ساکن حرکت نمی کنند.
به این دلیل ، آنتنهای زمینی برای برقراری ارتباط دائمی باید مرتبا تغییر جهت دهند، نسبت به محل استقرار ماهواره ها تنظیم شوند. برای پوشش دائمی ، از 2 یا 3 ماهواره با فاصله های مشخص از هم در هر مدار استفاده می شود.
سه ماهواره مخابراتی در ارتفاع 36 هزار کیلومتری (22400 مایلی) روی خط استوا قادرند علایم رادیویی را از نقاط مختلف زمین گرفته و به نقاط دیگر در سطح کره زمین بفرستد.
مدارهای زمین ساکن انتقالی
مدارهای زمین ساکن انتقالی مدارهای موقتی هستند که برای انتقال یک ماهواره از مدارهای نزدیک زمین به مدارهای دور زمین ساکن مورد استفاده قرار می گیرند.
ماهواره های مخابراتی ابتدا به مدار کم ارتفاع (لئو) پرتاب می شوند. سپس موتورهایشان روشن شده ، نیروی موتورهای مذکور آنها را به مدار زمین ساکن انتقالی می برد.
ماهواره ها پس از رسیدن به دورترین نقطه این مدار تغییر مسیر داده ، وارد مدار دایره ای شکل زمین می شوند.
روش دیگر این است که ماهواره ها را ابتدا در مدار زمین ساکن انتقالی قرار دهند و پس از آن به مدار زمین ساکن مناسب هدایت کنند.
ماهواره های هواشناسی
ماهواره های هواشناسی
ماهواره های دارای مدار زمین مرکز در ارتفاع 36 هزار کیلومتری (22400 مایلی) استوای زمین پرواز می کنند در این ارتفاع زیاد ماهواره همزمان با چرخش زمین بدور 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 کیلومتر تا 1600 کیلومتر متغیر می باشد.
ماهواره های هواشناسی بر دو نوعند آنهایی که در مدار زمین ساکن قرار دارند مرتبا" یک سوم زمین را زیر نظر دارند آنهایی که در مدار قطبی مستقرند می توانند هر 12 ساعت یکبار کل سطح زمین را پوشش دهند ماهواره های هواشناسی دمای هوا و زمین را اندازه می گیرند سرعت باد و حرکات ابرهای را ثبت می کنند و مناطق بارانخیز را معین می نمایند این اطلاعات به هواشناسان امکان می دهند که وضعیت آب و هوا را پیش بینی کنند.
این تصویر ماهواره ای، طوفانهایی را بر فرازساحل عاج در غرب آفریقا
نشان می دهد.
ماهواره های آب و هوائی اولین بار توسط آمریکائی ها و در سال 1960 برای مشاهده و دریافت اطلاعات واقعی آب و هوائی به آسمان پرتاب گردیدند. در آگوست همین سال، نخستین تصویر زمین از فضا در روزنامه ملی ژئوگرافیک (Geographic) منتشر گردید. از این تاریخ به بعد، ماهواره های بیشتری به فضا پرتاب شدند.
تاریخچه ماهواره های آب و هواشناسی
همانطور که زمین و دیگر سیاره ها در مدار خاص خود به دور خورشید می گردند، ماهواره های مصنوعی نیز در مدارهای خاصی در حال چرخش اند. انتخاب این مدارها برای ماهواره ها به منظور و هدفی که ماهواره به آن منظور به فضا پرتاب شده است بستگی دارد. می توان مداری را انتخاب نمود که در مسیر قطب شمال و جنوب قرار می گیرد و یا مداری که حول خط استوا می باشد و یا هر مداری ما بین این دو حالت. همچنین در انتخاب مدار ماهواره عامل ارتفاع نیز می تواند درنظر گرفته شود مثلا ارتفاعات هزاران مایلی بالای زمین و یا ارتفاعات صدها مایلی.
انواع ماهواره های هواشناسی
دو نوع اصلی ماهواره های آب و هوائی وجود دارد:
ثابت زمین Geostationary
مدار قطبی Polar Orbiting
ماهواره های Geostationary برای هشدارهای کوتاه مدت و ماهواره های Polar Orbiting برای پیش بینی های بلند مدت تر بکار می روند. هر دو نوع ماهواره ها برای دیده بانی کامل آب و هوائی جهان لازم هستند. در اواخر دهه 70 نیاز به ماهواره هائی که 24 ساعته در روز بتوانند تصاویر ماهواره ای را تهیه نمایند احساس گردید.
ماهواره ای که بتواند هر 24 ساعت یکبار در مداری که در ارتفاع 40000 کیلومتری بالای خط استوا قرار دارد و با سرعتی که با سرعت زمین برابر می باشد به دور زمین بچرخند. این نوع ماهواره ها ، ماهواره های زمین آهنگ نامیده می شوند. از آنجایی که سرعت چرخش این ماهواره ها به دور زمین با سرعت چرخش زمین متناسب می باشد، این ماهواره ها نسبت به یک موقعیت روی سطح زمین ثابت باقی می مانند و به این دلیل که زمین نیز در روز یکبار به دور محورش می گردد آنها نیز یکبار در روز مدار خود را طی می کنند.
ماهواره های زمین ثابت
مثال دو ماهواره Goes )ماهواره های محیطی- عملیاتی ثابت زمین) جز ماهواره های زمین آهنگ هستند و در مدار زمین آهنگ ((geosynchronous دور زمین می چرخند. در حداقل ارتفاع 36000 کیلومتری بالای خط استوا قرار دارند. این ماهواره ها بطور پیوسته تصاویر دقیق ولی با جزئیات کم تهیه می کنند و این تصاویر را هر 30 دقیقه یکبار به زمین ارسال می نمایند. دیده بانی پیوسته این ماهواره ها برای تجزیه و تحلیل متمرکز داده ها ضروری می باشند. این تصاویر بوسیله یک نرم افزار تجزیه و تحلیل شده و بصورت پیوسته و گرافیکی تهیه می شوند. به دلیل است که به عنوان مثال تصاویری که از حرکت ابرها نمایش داده می شود، مربوط به 8 ساعت گذشته می باشد. این اطلاعات ارزشمند درباره نوع ، جهت و بزرگی ابر می تواند کار پیش بینی را بسیار ساده نماید.
ماهواره زمین ثابت
با توجه به اینکه این ماهواره ها نسبت به یک موقعیت بر روی سطح زمین ثابت هستند قادرند در شرائط بد آب و هوائی مانند گردباد ، سیلاب ، طوفان های تگرگی و تندبادها هشدارهائی بدهند. ماهواره های زمین آهنگ با فرکانس 1691MHzداده ها را ارسال می دارند و برای دریافت اطلاعات آنها به دیش ثابت و کوچکی نیاز می باشد. این ارسال WEFAX نامیده می شود و چون از استاندارد بسیار بالایی برخوردار می باشند تفاوت اندکی بین تصاویر این ماهواره ها وجود دارد.
ماهواره های مدار ثابت
ماهواره های مدار ثابت مختلفی وجود دارد، برای مثال ماهواره ثابت زمین GMS برای استرالیا و ژاپن ، GOES8ه (GOES=Geostationary operational Environmental Satellites) برای آمریکای شرقی ، GOES 10 برای آمریکای غربی ، INS/Meteosat5 برای روسیه و هند و Meteosat7 برای اروپا نمونه هایی از ماهواره های ثابت زمین می باشند. البته ماهواره های Meteosat تمام اروپا و افریقا را می پوشانند. دو ماهواره Meteosat و GOES تصاویری از دیگر ماهواره های ثابت زمین را نیز دوباره ارسال می دارند، این امر موجب می شود که به عنوان مثال آب و هوای استرالیا را بتوان در لندن یا شیکاگو مشاهده نمود.
تمونه ای از ماهواره های مدار ثابت
ماهواره های ردیابی
ماهواره های ردیابی
شبکه ای از ماهواره های ردیابی در سراسر جهان می توانند به مردم کمک کنند تا محل دقیق خود را با اختلاف فقط چند متر بیابند. شبکه ردیابی جهانی ناواستار آمریکا 24 ماهواره دارد که هر کدام از آنها موقعیت و زمان دقیق خود را مخابره می کنند.
در زمین یک دستگاه گیرنده با استفاده از علائم ارسالی 4 ماهواره به محاسبه موقعیت ، ارتفاع و سرعت خود (در صورت حرکت) می پردازند. این شبکه برای مصارف نظامی تهیه شده ولی در اختیار هواپیماها و کشتیهای تجاری نیز می باشد.
ماهواره های آمریکایی ناواستار که هوانوردی و دریانوردی را متحول ساختند، ساعتهای اتمی چنان دقیق دارند که در 300 هزار سال فقط یک ثانیه اختلاف پیدا می کنند.
شبکه ماهواره ای ناوبری
ماهواره های ناوبری شاید یکی از پیچیده ترین انواع ماهواره ها می باشند که بشر تا کنون موفق به ساختن آنها شده است. گر جه تا بحال هدف اصلی از طراحی و ساختمان آنها برای کاربردهای نظامی بوده ، ولی هم اکنون مطالعات دامنه داری برای استفاده غیر نظامی از آنها در جریان است.
برنامه های ماهواره ای ناوبری (جهت یابی) ، که اسم دیگر آن ناوست است و شامل 24 ماهواره بسیار پیشرفته به نام ناواستار می باشد، که به صورت شبکه ای در حال فعالیت هستند.
ماهواره های ناوبری را کمپانی RCA آمریکا می سازد و تا کنون 25 ماهواره از آنها به فضا پرتاب شده اند. با استفاده از این ماهواره های ناوبری با گیرنده های نه چندان پیچیده که بر روی کلیه ناوهای شناور اعم از سطحی و زیردریایی آمریکا نصب گردیده است. آنها بوسیله این سیستم ناوبری می توانند موقعیت دقیق خود را در هر گوشه ای از آبهای جهان و در هر گونه شرایطی پیدا کنند.
هواپیماها برای تعیین موقعیتشان حداقل با 4 هواپیما تماس می گیرند
ماهواره های ناواستار
ماهواره های ناواستار را کارخانه هوافضایی (راکوئل اینترنشنال) آمریکا می سازد. این سیستم قادر است در یک زمان به شناسایی مواضع دشمن در سه جهت اقدام نماید و موفقیت آنرا به نیروی خودی گزارش نماید و هم به اصلاح مسیر موشکهایی که در اثر جنگ الکترونیکی دشمن از مسیر خارج شده بپردازد.
آنتنهای سیستم گیرنده ناواستار را می توان در همه جا نصب نمود، بر روی یک هواپیمای شکاری ، هواپیمای ترابری ، زیردریایی ها ، بر روی ادوات رزمی واحد توپخانه و زرهی و حتی به کوله پشتی شش کیلویی یک سرباز پیاده نظام. با این آنتنها می توان موقعیت دشمن را شناسایی کرده و تاکتیکهای حمله و دفاع را بر اساس اطلاعات دریافتی از ماهواره ناواستار برنامه ریزی نمود. 24 ماهواره ناواستار که سیستم موقعیت یابی جهانی را تشکیل می دهند، در مدارهای دایره شکلی در ارتفاع بیش از 20000 کیلومتری زمین ، در حالی که مدار آنها با دایره استوایی زاویه ای 55 درجه می سازد به دور زمین می گردند.
ناو استار
ناو استار
چون اساس کار این ماهواه ها بر زمان سنجی استوار است، بدین جهت در آنها از ساعتهای اتمی استفاده می کنند تا از دقیقترین زمان سنجی ممکن برخوردار باشند.
عرض هر ماهواره ناواستار پنج متر و سی سانتیمتر و وزن آن به هنگام پرتاب 743 کیلوگرم است، که این رقم پس از جدا شدن راکت حامل آن به 450 کیلوگرم کاهش می یابد.
همه افرادی که دارای آنتنهای گیرنده ناواستار می باشند، اعم از قایقرانانی که به تنهایی به سفر می روند و یا سربازانی که در بیابانهای بی انتها درگیر جنگ هستند، می توانند از خدمات پردازش این سیستم استفاده کنند.
ماهواره ستاره شناسی آیراس
ماهواره ستاره شناسی مادون قرمز قادر است تمام طول موجهایی را که در ناحیه مادون قرمز طیف الکترومغناطیسی از اجرام آسمانی ساطع می شوند، دریافت کرده و اجرام جدیدی را که برای دیگر ماهواره ها ناشناخته بودند، کشف کند.
ستاره شناسی مادون قرمز
طول موج ناشی از تشعشع ستارگان و اجرام آسمانی به درجه حرارت آنها بستگی دارد. هرچه درجه حرارت آنها کم باشد، بیشتر ، تشعشعاتی با طول موجهای بلندتر را ساطع می کنند که در ناحیه مادون قرمز طیف الکترومغناطیسی قرار دارد.
همه اجرام آسمانی ، مقداری اشعه مادون قرمز ساطع می کنند، ولی اغلب ، ستارگان خنک تر از خورشید ، حداکثر تشعشع را در ناحیه مادون قرمز دارند. مادون قرمز ، طول موجهایی بین 1 و 1000 میکرون را دربر می گیرد.
این محدوده به چهار قسمت تقسیم می شود. ناحیه طول موجهای بین 1 تا 30 میکرون مادون قرمز نزدیک و وسط می باشد، ناحیه طول موجهای بین 30 تا 300 میکرون را مادون قرمز دور و ناحیه طول موجهای بین 300 تا 1000 میکرون ، ناحیه «جز میلیمتر» می گویند.
در ناحیه مادون قرمز نزدیک ، ستارگانی با درجه حرارت سطحی چند هزار کلوین مشخص می شوند. پوسته های غبار دور ستارگان و ابرهای یونیزه هیدروژن با درجه حرارت چند صد کلوین خود را در ناحیه مادون قرمز وسط نشان می دهند.
ناحیه مادون قرمز دور ، برای مشاهده ابرهای غول پیکر نواحی غباری یونیزه و خنک تر (که درجه حرارت تابش حدود دهها کلوین دارند) است و در ناحیه مادون قرمز «جز میلمتر» تابش زمینه موج کیهان با حدود 3 کلوین حرارت ، ظاهر می شود.
کهکشانهای فعال و پرانرژی و کویزارها در ناحیه مادون قرمز حداکثر تابش را دارند. تابش از کهکشانهای دورتر هم به دلیل تغییر مکان طیفی دوپلر به این ناحیه وارد می شود.
ماهواره های ستاره شناسی
ماهواره های ستاره شناسی اطلاعاتی درباره فضا فراهم می کنند که از زمین بدست نمی آید. آنها میدان مغناطیسی زمین ، کمربند تشعشع آن و بادهای خورشیدی را مطالعه می کنند. آنها تشعشع ستارگان و کهکشانهای دور دست را شامل اشعه گاما ، تشعشع ماوراء بنفش ، اشعه ایکس و تشعشع مادون قرمز شناسایی می کنند. این تشعشع اغلب اطلاعاتی درباره اجرامی نظیر کوازارها ، ابرهای گازی شکل نامرئی حفره های سیاه و بقایای ستارگان منفجر شونده را آشکار می کند.
ایراس در سال 1983 برای مطالعه منابع تشعشع مادون قرمز در آسمان پرتاب شد.
خلا ماهواره ها
از نیمه دهه 1960 ماهواره های نجومی پا به عرصه وجود نهادند. گروهی از این ماهواره ها بصورت کاوشگر به فضا اعزام شدند و گروهی دیگر در مدارهای مختلف اطراف زمین مستقر شدند تا با دریافت پرتوهای گاما ، ایکس و ماورا بنفش ، فضای لایتناهی را بیشتر و بهتر بررسی کنند.
در این میان جای ماهواره های مادون قرمز خالی بود، چون طراحی و ساختمان تلسکوپهایی که بتواند توسط این اشعه کار کند، نیازمند سیستم خنک کننده ای بود که تا آن زمان تکنولوژی آن فراهم نشده بود. تا اینکه توسط یک کنسرسیوم بین المللی که متشکل از سازمانهای تحقیقاتی دولتی و صنایع بخش خصوصی سه کشور هلند ، ایالات متحده امریکا و انگلستان بود، طرح ماهواره نجومی مادون قرمز پیشرفته ای به نام آیراس به میان آمد.
پرتاب ماهواره آیراس
ماهواره نجومی مادون قرمز آیراس ، در 25 ژانویه 1983 از پایگاه هوایی وندنبرگ در کالیفرنیا به فضا پرتاب شد و در مداری دایروی به ارتفاع 900 کیلومتر از سطح زمین قرار گرفت.
دلیل انتخاب این فاصله این بود که در ارتفاعات پائین ، احتمال آلودگی دستگاههای حساس ماهواره در اتمسفر وجود داشت و در ارتفاعات بالاتر ممکن بود ضربه های پروتون ناشی از تشعشعات کمربند وان آلن ، موجب کاهش دقت حساسگرهای سفینه شوند.
همچنین در بخشهای تحتانی جو بخار آب این اشعه را جذب می کند، ولی در ارتفاع مذکور ، آیراس به خوبی کار می کرد.
مشخصات آیراس
آیراس با ارتفاع 3.6 متر ، قطر 2.16 متر و وزن 1076 کیلو گرم ، در هر روز 14 مرتبه زمین را دور می زد و مهمترین ماموریت آن ، فهرست برداری از منابع مادون قرمز کهکشانی و تهیه نقشه های مادون قرمز از آسمان بود.
تلسکوپ ماهواره آیراس توسط مجتمع تحقیقات فضایی Ball Brothers آمریکا و زیر نظر مرکز فضایی ایمز (یکی از مراکز ناسا) ساخته شد که قادر بود پرتوهای مادون قرمز در نواحی بین 8 تا 119 میکرون را کشف کند. این تلسکوپ دارای یک روزنه 57 سانتیمتری بود و برای دریافت پرتوهای مادون قرمز ، نیاز به یک محیط کاملا سرد داشت. برای فراهم آوردن این محیط آیراس مخزنی با 475 لیتر هلیم مایع با خود حمل می کرد تا به طریقه کرای اوژنیک تلسکوپ را دائما در یک محیط سرد حفظ کند، این محیط دمای تلسکوپ را همواره در 2 کلوین ثابت نگه می داشت.
ماهواره آیراس ، علاوه بر تلسکوپ خود سه وسیله دیگر شامل یک طیف سنج و دو نورسنج با کانالهای طول موج کوتاه و بلند را شامل می شد.
کشفیات آیراس
ماهواره آیراس روزانه حدود 900 میلیون بیت اطلاعات علمی را جمع آوری کرده و دوبار در روز آنها را به تعداد یک میلیون بیت در ثانیه به زمین مخابره می کرد. این اطاعات بلافاصله در انگلستان و آمریکا مورد تجزیه و تحلیل قرار می گرفتند. کمتر از یک هفته پس از قرار گرفتن آیراس در مدار ، یعنی در 18 فوریه 1983 مقامات ناسا ضمن اعلام موفقیت بیش از انتظار پروژه ، با توزیع تصاویری خبر از کشف یک ستاره جدید دادند.
این ستاره که در کهکشان ابرماژلان بزرگ (با فاصله 155000 سال نوری تا زمین) قرار داشت، رطیل نام گرفت. ستاره شناسان معتقدند رطیل می تواند هزاران بار بزرگتر از خورشید باشد که به تازگی متولد شده است.
ستاره شناسان می توانند با سنجش اشعه مادون قرمز ، اجرامی را مشاهده کنند که ابرهای متراکم غبار نظیر سحابی جبار که محل تولد ستارگان است، آنها را احاطه کرده اند. آنها همچنین می توانند حلقه های گازی پیرامون ستارگان که محل تشکیل سیارات هستند را رصد کنند.
ماهواره مادون قرمز آیراس ، کلیه منابع مادون قرمز آسمان را رصد و دویست هزار جرم آسمانی را کشف نمود. آیراس همچنین ، هفت ستاره دنباله دار را کشف کرده ، درباره سیارکها تحقیق نمود و از ابرهای غباری کهکشان راه شیری نقشه برداری کرد.
ماهواره های مخابراتی
ماهواره بزرگ مخابراتی اینتل ست 6 می تواند همزمان از عهده 120 هزار تماسی تلفنی و 3 کانال تلویزیونی برآید بیش از 130 کشور در مالکیت و عملیات اینتل ست سهیم اند.
تقریبا" تمام ماهواره های مخابراتی در مدار زمین ساکن قرار دارند بشقابهای ماهواره ای زمینی علایم تلفنی و تلویزیونی را به ماهواره می فرستند ماهواره نیز انها را پردازش و به یک ایستگاه زمینی دیگر مخابره می کند ماهواره ها می توانند علایم را هم به سراسر یک قاره و هم به یک نقطه معین ارسال کنند ماهواره های پخش مستقیم می توانند علایم تلویزیونی را هم ه یک گیرنده بشقابی و هم به تلویزیونهای متصل به گیرنده های بزرگتر مخابره کنند.
حوزه ماهواره
حوزه ماهواره منطقه ای در زمین است که تحت پوشش پرتو ارسالی آنتن ماهواره مخابراتی قرار می گیرد شکل حوزه ماهواره باید تا حد امکان به شکل منطقه مورد نظر منطبق باشد و این مهم با طراحی دقیق آنتن یا ترکیب پرتوهای مختلف حاصل می شود این روش مخابره مورد استفاده آن دسته از ایستگاهای تلویزیونی قرار می گیرد که برنامه شان را برای منطقه خاصی از دارندگان آنتنهای بشقابی ماهواره ارسال می کنند.
DK multi media
http://daneshnameh.roshd.ir
از شکیبایی
شما
سپاسگزاریم