مقدمه

در جهان امروز فناوری فضائی به عنوان یکی از مهمترین زمینه‌های رقابتی در بین کشورها شناخته می‌شود، به گونه‌ای که میزان دستیابی به اشکال گوناگون فناوری فضائی، مبنای دقیقی برای مقایسه کشورها از نظر توسعه اقتصادی و صنعتی محسوب می‌شود، بهره‌برداری از فضا از اهداف مختلفی صورت می‌گیرد که از آن جمله می‌توان به اکتشافات علمی، استفاده از منابع بیکران فضا، مخابرات، سنجش از دور، مکان‌یابی و ناوبری اشاره کرد، با توجه به ویژگی‌ها و کاربردهای منحصر به فرد فناوری‌های فضائی دیگر نمی‌توان زندگی بشر را بدون استفاده از فضا متصور بود.

تاریخچه

* اولین ماهواره بشر

اسپوتنیک اولین ماهواره ساخت بشر است که چهارم اکتبر 1957 به فضا پرتاب شد.

* لایکا، اولین موجود زنده در فضا

سوم نوامبر 1957 یعنی یک ماه کمتر از پرتاب موفقیت‌آمیز اسپوتنیک 1 اتحاد جماهیر شوروی اسپوتنیک 2 را به همراه مسافر کوچکی راهی فضا کرد. این مسافر کوچک لایکا، سگ 6 کیلوگرمی ماده‌ای بود که به عنوان نخستین موجود زنده فضانورد نامش در تاریخ ثبت شد. لایکا در زبان روسی به معنی پارس کننده است.

* اکسپلورر اولین ماهواره ایالات متحده آمریکا

رقابت ایجاد شده بین دو قدرت فضائی آن زمان، ایالات متحده آمریکا و اتحاد جماهیر شوروی، آمریکا را بر آن داشت که اکسپلورر 1 را به عنوان اولین ماهواره این کشور در مدار قرار دهد. (31 ژانویه 1958)

* کرونا

کرونا نام اولین مجموعه از ماهواره‌های جاسوسی ایالات متحده است.

* تایروس اولین ماهواره هواشناسی دنیا

ناسا (سازمان فضایی آمریکا) پرتاب این ماهواره‌ها را با پرتاب تایروس 1 در سال 1960 آغاز کرد.

* اکو اولین ماهواره مخابراتی دنیا

ماهواره‌های اکو اولین ماهواره‌های مخابراتی دنیا بودند. در دوازدهم اوت 1960 اکو 1 پرتاب شد و پیامی را از رئیس جمهور وقت ایالات متحده وقت ایالات متحده ارسال کرد. این اولین پیغام بشر بود که با استفاده از ماهواره فرستاده شد.

اسپوتنیک 1 شوروی سابق، اولین ساخته دست بشر که در سال 1957 مرزهای فضا را به روی بشر گشود، نخستین سگینال‌های رادیویی را برای اولین بار از فضا به زمین مخابره کرد. اولین ارتباط ماهواره‌ای با زمین در قالب پروژه پاون و با ماهواره آمریکایی اسکور در سال 1958 صورت گرفت که در آن از یک ضبط صوت برای ذخیره و ارسال پیام‌های صوتی استفاده شد. این ماهواره پیام تبریک سال نو میلادی را به زمین مخابره کرد. پس از آن و در سال 1960، ناسا ماهواره اکو را به شکل بالونی آلومینیومی بوده برای باز پخش غیر فعال ارتباطات رادیویی به فضا پرتاب کرد. کوریر 1 بی که توسط شرکت آمریکایی فیلکو طراحی و در سال 1960 پرتاب شد، اولین ماهواره باز پخش فعال امواج رادیویی نام گرفت.

ماهواره‌های مخابراتی زمین ثابت (ژئو)

از دید ناظر زمینی، ماهواره‌ای که در مدار زمین ثابت باشد به صورت معلق در فضا به نظر می‌آید. دلیل این امر این است که ماهواره زمین ثابت در هر روز تنها یک بار به دور خود می‌چرخد به بیان دیگر، سرعت ماهواره در چنین مداری برابر با سرعت گردش زمین به دور خود است.

کاربردی‌ترین پیشنهاد در مورد استفاده از ماهواره‌های مخابراتی زمین ثابت عملیاتی را آرتورسی کلارک نویسنده استرالیایی طی مقاله‌ای در یک مجله انگلیسی به نام وایرلس ورکر (جهان بی‌سیم) مطرح کرد. در این مقاله اساس به کارگیری ماهواره‌ها در مدار زمین ثابت به منظور ارسال پیام‌های رادیویی تشریح شده بود. کلارک حتی توان و فرکانس‌های مورد نیاز برای چنین ماهواره‌هایی را نیز محاسبه کرد و نشان داد که چگونه می‌توان کل کره زمین را با سه ماهواره زمین ثابت پوشش داد. از این رو اغلب کلارک را به عنوان پدر ماهواره‌های مخابراتی می‌شناسند.

ماهواره‌های مخابراتی واقع در مدارهای کم ارتفاع (لئو)

مدارهای کم ارتفاع زمینی، به مدارهایی واقع در ارتفاع 200 تا 2000 کیلومتری سطح زمین اطلاق می‌شود. سرعت گردش ماهواره‌ها به دور زمین با کاهش ارتفاع مداری، افزایش می‌یابد. ماهواره‌های واقع در مدارهای کم ارتفاع، تنها می‌توانند محدوده‌ای به شعاع حدود 1000 کیلومتر را به سطح زمین پوشش دهند. بنابراین، برای یک ارتباط بدون اختلال، حتی برای کاربرهای منطقه‌‌ای، تعداد زیادی از این نوع ماهواره‌ها لازم است. قرار دادن ماهواره‌ها در مدار کم ارتفاع زمینی کم هزینه‌تر از پرتاب ماهواره به مدار زمین ثابت بوده و به دلیل نزدیک بودن ماهواره به زمین، قدرت سیگنال کمتری مورد نیاز است. از این رو، بین تعداد ماهواره‌ها و هزینه آنها باید حالت بهینه انتخاب شود. لازم به ذکر است که میان تجهیزات ماهواره‌ای و ایستگاه زمینی در دو نوع ماهواره زمین ثابت و کم ارتفاع زمینی تفاوت زیادی وجود دارد.

ماهواره‌های مخابراتی مولینا

همان گونه که می‌دانید ماهواره‌های زمین ثابت بر فراز استوا به دور زمین می‌چرخند و به همین دلیل برای ارائه خدمات به نقاط وی عرض‌های جغرافیایی بالاتر مناسب نیستند، چرا که در عرض جغرافیایی بالاتر، ممکن است زاویه دید ماهواره نزدیک به افق یا حتی پایین‌تر از آن قرار بگیرد و ارتباط تحت اثر تداخلی زمین تضعیف شود. در این حالت مدارهای مولینا می‌توانند به عنوان جایگزین مدار زمین ثابت استفاده شوند.

مدارهای مولینا، بیضی بسیار کشیده‌ای با زاویه میل 4/63 درجه هستند. ارتفاع زیاد مدار مولینا در نقطه اوج آن نسبت به نقطه حضیض این مدار باعث می‌شود تا ماهواره‌ای که در چنین مداری قرار می‌گیرد، درصد بیشتری از زمان یک پریود کامل خود را در منطقه اوج مدار طی کند. این موضوع همراه زاویه میل نسبتاً زیاد چنین مداری باعث می‌شود تا ماهواره‌های عملیاتی در مدار مولینا برای تبادل اطلاعات رادیویی در عرض‌های شمالی و جنوبی زمین کارآمد باشند. دوره تناوب ماهواره در مدار مولینا حدود 12 ساعت است و کمتر از چهار ساعت از این مدار را در ناحیه حضیض به سر می‌برد. بنابراین ماهواره واقع در مدار مولینا قادر است به مدت هشت ساعت در هر چرخش مناطق شمالی کره زمین را پوشش دهد. بدین ترتیب، می‌توان با سه ماهواره مولینا (به علاوه ماهواره‌های یدک مدار) پوششی پیوسته را در یک محدوده جغرافیایی فراهم آورد. این ماهواره‌ها عموماً برای خدمات تلویزیونی و رادیویی بر فراز روسیه استفاده می‌شوند. کاربرد دیگر این نوع ماهواره‌ها در سامانه‌های رادیویی متحرک است تا هنگام حرکت ماشین‌ها در مناطق شهری حتی با وجود ساختمان‌های بلند نیز ارتباط مناسبی برقرار شد.

 

نوشته شده در ۱۳۸۸/٢/۳۱ساعت ۸:٥٧ ‎ق.ظ توسط شیوا همتی نظرات ()