پروژه مدارهای ماهواره - ماهواره - انواع ماهواره 29 صفحه

مدار ماهواره مسیری است که ماهواره در اطراف یک جسم در فضا دنبال می‌کند. کشش نیروی جاذبه زمین باعث می‌شود که ماهواره‌ها در یک مسیر دایره‌ای 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 می‌شود و این بخاطر نیروی جاذبه زمین است که همه چیز را به طرف مرکز خود می‌کشد. بسیاری از ماهواره‌های مخابراتی در مدار مرتفع زمین مرکز (این مدار به مدار هم زمان زمینی نیز مشهور است) قرار دارند. برخی از ماهواره‌های علمی در مدار کم ارتفاع به فعالیت مشغولند. ماهواره‌های ردیابی در مدارهای تقریبا دایره‌ای شکل حرکت می‌کنند. ماهواره‌های شناسایی منابع زمینی و برخی از ماهواره‌های هواشناسی در مدارهای قطبی زمین در حال گردش هستند.

اغلب ماهواره‌ها در یک فاصله ثابت نسبت به زمین در حال گردش هستند. برخی ماهواره‌ها در بعضی از قسمتهای مدار به زمین نزدیک شده (نزدیکترین نقطه مدار به زمین را حضیض می‌نامند). ماهواره‌های مخابراتی روسیه که در مناطق دور دست خط استوا قرار دارند، اغلب از این مدار استفاده می‌کنند. مداری که فاصله‌های نقاط مختلف آن نسبت به زمین باهم برابر نیستند. ماهواره‌ای که در مدار قطبی قرار دارد توآم با حرکت وضعی زمین حرکت می‌کند و به دو قطب زمین می‌رسد. در این حالت ماهواره می‌تواند 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 می‌گذرد.

بطور معمول حدود 200 ماهواره فعال در مدار زمین ساکن که مناسبترین مسیر مداری محسوب می‌شود 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 ، ماهواره‌ها 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 ماهواره‌ها نیست. استفاده ازماهواره‌های 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 ماهواره‌ها قرار می‌گیرد که محل استقرار و امواج رادیویی آنها را توافقهای بین المللی تعیین می‌کند. در این مدار ماهواره‌ها می‌توانند تا فاصله 70 کیلومتری به هم نزدیک شوند. برای جلوگیری از تداخل امواج فرستنده‌هایشان ، این ماهواره‌ها باید از فرکانسهای رادیویی متفاوت استفاده کنند.

مقدمه

ماهواره به دستگاه‌های ساخت بشر گفته می‌شود که به صورت عمدی به فضا فرستاده شده در مدارهایی در فضا به گرد زمین یا سیارات دیگر می‌چرخند.

اهمیت ماهواره‌ها برای مخابرات و بررسی منابع زمینی و پژوهش و کاربردهای نظامی و جاسوسی روزافزون است. بخشی از پژوهش‌های علمی و تخصصی که در آزمایشگاه‌های مستقر در فضا انجام می‌شود، هرگز نمی‌توانست روی کرهٔ زمین جنبهٔ عملی به خود گیرد.

نخستین ماهوارهٔ فضایی جهان اسپوتنیک-۱ (به معنی همسفر-۱ به زبان روسی) بود که در تاریخ ۱۲ مهر ۱۳۳۶ (۴ اکتبر ۱۹۵۷) به مدار زمین پرتاب شد. پرتاب اسپوتنیک-۱ به مدار زمین آغازگر عصر فضا و مسابقه فضایی شد. از آن زمان، حدود ۶۶۰۰ ماهوارهٔ بیش از ۴۰ کشور به وسیلهٔ ۱۰ ملت به فضا پرتاب شده‌اند. بنا بر تخمینی مربوط به ۲۰۱۳، ۳۶۰۰ تا در مدار باقی مانده‌اند. از این تعداد حدود ۱۰۰۰ تا فعال بوده‌اند؛ مابقی، عمر مفیدشان را پشت سر گذاشته و به زباله‌های فضایی تبدیل شده‌اند. تقریباً ۵۰۰ ماهواره عملیاتی در مدار زمین-پایین هستند؛ ۵۰ تا در مدار زمین-متوسط (در 20000 km)، و بقیه در مدار زمین-ثابت هستند (در 36000 km). تعداد کمی ماهواره بزرگ در قطعات جداگانه پرتاب و در مدار به هم متصل شده‌اند. بالغ بر یک دوجین سفینه کاوشگر در مدارات سایر اجرام قرار داده شده و تبدیل به ماهواره‌های مصنوعی ماه، تیر، ناهید، مریخ، برجیس(سیاره)، کیوان، تعدادی سیارک، و خورشید گشته‌اند.

اولین ماهوارهٔ ایالات متحده برای تقویت کردن مخابرات «پروژهٔ اسکور» در سال ۱۹۵۸ میلادی بود که از یک نوار برای ضبط و پخش پیام‌های صوتی استفاده می‌کرد. از این ماهواره برای پخش پیام تبریک کریسمس رئیس‌جمهور آمریکا «آیزن هاور» به سراسر دنیا استفاده می‌شد. در سال ۱۹۶۰ میلادی ناسا ماهوارهٔ «اکو» را پرتاب کرد. تل استار اولین ماهوارهٔ فعال مخابرهٔ مستقیم ماهواره‌ای تجاری بود. وابسته‌های به «ای تی اند تی» به عنوان بخشی از توافق چند ملیتی بین «ای تی اند تی»، آزمایشگاه‌های تلفن بل، ناسا، ادارهٔ پست عمومی بریتانیا و دفتر پست ملی فرانسه برای گسترش ارتباطات ماهواره‌ای، آن ماهواره را از پایگاه فضایی کیپ کارناورال در ۱۰ ژوئیه ۱۹۶۲ میلادی توسط ناسا پرتاب کردند. اولین و مهم‌ترین برنامهٔ ماهواره‌های مخابراتی در تلفن بلند برد میان قاره‌ای بود. پیشرفت‌ها در کابل‌های مخابراتی زیردریایی با استفاده از فیبرهای نوری باعث کاهش استفاده از ماهواره‌ها برای تلفن‌های ثابت در اواخر قرن بیستم شد، ولی هنوز برخی اقلیم‌ها یا قسمت‌هایی از برخی کشورها بودند که خطوط زمینی مخابرات در آن‌ها اندک بود یا موجود نبود مانند قطب جنوب، به علاوهٔ بخش عظیمی از استرالیا، آمریکای جنوبی، آفریقا، کانادای شمالی، چین، روسیه و گرین لند. بعد از اینکه سرویس تلفن راه دور تجاری با استفاده از مخابرات ماهواره‌ای ایجاد شد، یک میزبان از دیگر ارتباطات راه دور تجاری با ماهواره‌های مشابه در سال ۱۹۷۹ میلادی شامل موبایل‌ها ی ماهواره‌ای، رادیوی ماهواره‌ای، تلویزیون ماهواره‌ای و دسترسی اینترنتی ماهوارهٔ تطبیق شد. اولین تطابق‌ها برای بیشتر سرویس‌ها در دههٔ ۱۹۹۰ میلادی اتفاق افتاد و درحالیکه قیمت‌گذاری برای کانال‌های تقویت کنندهٔ ماهواره‌ای ادامه می‌یافت به‌طور قابل توجهی افت کرد.

تاریخچه

دانشمندان نوید می دهند که سده بیست و یکم، گواه انقلاب واقعی در نظام ارتباطات فضایی خواهد بود که در طی بیست سال آینده منجر به تغییر مفاهیم زندگی بشر خواهد شد، مثلاً آموزش و بهداشت و دیگر خدمات ضروری به برکت ارتباطات برتر و از میان خلاء با شتاب و کارایی والایی انجام خواهد گرفت. شبکه های اطلاعاتی با افق های دورتر و فراگیرتر گسترش خواهد یافت تا همه عرصه های تجاری، صنعتی، کشاورزی، علمی و رفاهی را دربرگیرد. طی چند سال آینده شبکه هایی از ماهواره ها در فضا گسترش خواهند یافت که شماره شان به هزاران هزار می رسد و کاربردهای گوناگونی خواهند داشت.

تا اویل سال ۱۹۶۰ میلادی غیر از چند ارتباط محدود که توسط دستگاه بی سیم برقرار شده بود مسئله انتخاب وجود نداشت و به علت ظرفیت کم و تقاضا برای ارتباطات بیشتر، انباشته بودن طیف های فرکانسی و ضعف سیستم انتقال صوتی تنها وسیله ارتباطی بین قاره ای کابل تلفنی زیردریایی بود. اما در سال ۱۹۶۰ میلادی یعنی تقریباً سه سال بعد از پرتاب اولین سفینه شوروی، آمریکایی ها نخستین قمر مصنوعی مخابراتی را در مدار زمین قرار دادند که قطر این قمر بزرگ ۳۰ متر بود و در ارتفاع ۱۵۰۰ کیلومتری زمین گردش می کرد. این قمر مجهز به نوعی آینه بود که امواج را از ایستگاه های فرستنده می گرفت و به ایستگاه های گیرنده که به علت کروی بودن زمین نمی توانستند آنها را به صورت مستقیم دریافت کنند منعکس می کرد. به این ترتیب اولین ارتباط آزمایشی به وسیله ماهواره بین دو نقطه دوردست آمریکا یعنی از کالیفرنیا تا نیوجرسی برقرار شد و قسمت اعظم انرژی اشعه ای که از ایستگاه فرستنده ارسال می شد در فضا پخش و تنها قسمت کوچکی از آن توسط ماهواره منعکس می شد و برای اینکه اشعه منعکس شده قابل استفاده شود لازم بود به وسیله ایستگاه عظیم و پرقدرتی تقویت شود که نتیجه کار مطلوب نبود به همین دلیل آمریکایی ها شروع به ساختن قمر مصنوعی مخابراتی جدیدی کردند که امواج را به وسیله آنتن هایی از زمین دریافت و پس از تقویت به سوی ایستگاه های گیرنده زمینی ارسال کند. و اندیشه استفاده از ماهواره ها به صورت رله برای ارتباطات راه دور ابتدا از سوی نویسنده معروف داستان های علمی -تخیلی و یکی از بنیانگذاران انجمن انگلیسی بین ستاره ها آرتورسی کلارک مطرح شد و در مقاله ای در اکتبر سال ۱۹۴۵ میلادی مجله جهان بی سیم چاپ شد که این مقاله سرآغازی برای شروع فعالیت های جدی ارتباطات ماهواره ای شد.

مبلغ قابل پرداخت 8,820 تومان