ماهواره چيست و چگونه کار ميکند؟
ماهواره یا «قمر مصنوعی» به دستگاه‌های ساخت بشر گفته می‌شود که در مدارهایی در فضا به گرد زمین یا سیارات دیگر می‌چرخند.
نخستین ماهواره اسپوتنیک ۱ بود که در سال ۱۹۵۷ در مدار زمین قرار گرفت.
اهمیت ماهواره‌ها برای مخابرات و بررسی منابع زمینی و پژوهش و کاربردهای نظامی و جاسوسی روزافزون است.
نخستین ماهواره مخابراتی تله‌استار بود که در سال ۱۹۶۲ در مدار قرار گرفت و ارسال و دریافت برنامه‌های تلویزیونی را بین آمریکا و اروپا ممکن کرد.
ماهواره‌ها از نظر کاربرد به چهار دسته تقسیم بندی می‌‌شوند.
ماهواره‌های جاسوسی یا نظامی
ماهوارهای منابع طبیعی که شامل ماهواره‌های هواشناسی و ماهواره‌های منابع زمینی است.
ماهواره‌های تعیین موقعیت جهانی مانند جی پی اس
ماهواره‌های مخابراتی
نخستین ماهواره اسپوتنیک ۱ بود که در سال ۱۹۵۷ در مدار زمین قرار گرفت.
اهمیت ماهواره‌ها برای مخابرات و بررسی منابع زمینی و پژوهش و کاربردهای نظامی و جاسوسی روزافزون است.
نخستین ماهواره مخابراتی تله‌استار بود که در سال ۱۹۶۲ در مدار قرار گرفت و ارسال و دریافت برنامه‌های تلویزیونی را بین آمریکا و اروپا ممکن کرد.
ماهواره‌ها از نظر کاربرد به چهار دسته تقسیم بندی می‌‌شوند.
ماهواره‌های جاسوسی یا نظامی
ماهوارهای منابع طبیعی که شامل ماهواره‌های هواشناسی و ماهواره‌های منابع زمینی است.
ماهواره‌های تعیین موقعیت جهانی مانند جی پی اس
ماهواره‌های مخابراتی
ماهواره
ايده استفاده از ماهواره هاي ساخت دست بشر، براي اولين بار در پايان جنگ جهاني دوم بر سر زبان‌ها افتاد .دانشمند، رياضي دان و نويسنده مشهور انگليسي آرتور سي كلارك Arthur C Clarke يكي از بزرگ‌ترين خالقان داستان هاي تخيلي، براي اولين بار پيشنهاد قرار دادن يك ماهواره ارتباطي را در مدار ژيوسنكرون زمين Geostationary Orbit يا مدار كلارك كه در فاصله تقريبا 36000 كيلومتري سطح زمين و بالاي خط استوا (جايي كه قابليت دسترسي به تقريبا 40٪ سطح زمين در آن مكان وجود دارد) قراردارد، را جهت پوشش سيگنال هاي راديو يي و تلوزيوني را داد.
ماهواره اي كه در مدار ژيوسنكرون زمين و در بالاي خط استوا و هماهنگ با سرعت زمين و با زاويه اي ثابت، حركت مي كند، قسمت مشخصي از سطح زمين را بطور ثابت پوشش مي دهد.از يك ايستگاه زميني نيز بصورت يك نقطه ثابت، قابل رويت است .ماه، خورشيد، و ديگر ستارگان و سيارات منظومه شمسي باعث تا ثير گذاري بروي ماهواره در مدار خود می‌شود كه احتمال جابخايي از مكان خود را دارد. براي جلوگيري از اين مسيله، موتور هاي مخصوصي كه بوسيله ايستگاه هاي زميني كنترل مي شوند، كمك مي كنند كه ماهواره‌ها در مكان خود ثابت باقي بمانند.
جهت برقراري ارتباط از يك ايستگاه زميني، معمولاً احتياج به يك ديش بزرگ كه بنام Uplink Antenna معروف است، مي باشد و باعث تمركز اطلاعات ارسالي به ماهواره می‌شود . در ارتباط بين ماهواره و ايستگاه زميني معمولاً از دو نوع موج و فركانس متفاوت استفاده می‌شود يكي براي Uplink و ديگري براي Downlink ديش نصب شده بروي ماهواره، سيگنال ارسالي ازايستگاه زميني را دريافت كرده و به يك دستگاه گيرنده مي رساند و پس از يك سري پردازش، به فرستنده ماهواره انتقال ميدهد و از طريق آنتن فرستنده ماهواره، مجدداً به سمت زمين باز تابش داده می‌شود .
سيگنال ارسالي به سطح زمين، بوسيله ديش هاي معمولي، دريافت و جمع آوري شده و به دستگاه گيرنده ماهواره، از طريق LNB انتقال پيدا مي كند .
قدرت سيگنال دريافتي بر روي زمين، نسبت به فاصله و زاويه و ... ماهواره و نقطه گيرندگي، متفاوت بوده و بصورت يك الگوي خاص به نام سايه ماهواره يا footprint معرفي می‌شود .
هميشه قدرت سيگنال ماهواره در مركز سايه، بيشترين مقدار را دارا مي باشد و در گوشه ها، از كمترين مقدار، برخوردار است. توجه به اين نكته لازم است كه دريافت سيگنال در خارج است سايه، احتياج به ديش هاي بزرگ تر، دارد . امواج سانتي متري، جهت ارسال سيگنال ماهواره به زمين، مورد استفاده قرار مي گيرد كه محدوده فركانسي آنها بين 3-30 MHz مي باشد .
دليل اصلي استفاده از اين امواج راديويي كوتاه، انتشار راحت امواج و تاثيرات كم نويز و مزاحمت هاي فركانسي است . البته فركانسهاي بالاتر از 15 Ghz، بصورت وحشتناكي بوسيله اكسيژن هواوبخار آب تضعيف مي گردند. ماهواره‌ها سيگنالهاي ارسالي خود را بصورت قطبي و با دو حالت افقي و عمودي ارسال مي كنندو گاهي اوقات نيز بصورت دوراني، چپ گرد و راست گرد. در سيستمهاي ديجيتال، امكان ارسال DATA و چندين شبكه تلویزيوني و راديويي بروي يك فركانس وجود دارد .
لغت ماهواره طبق تعريف , به سفينه اي گفته می‌شود که درمداري به دوريک سياره معمولاً زمين درحال گردش باشد. در عصري که ما در آن زندگي مي کنيم , ماهواره وتکنولوژي وابسته به آن آنچنان درتاروپود جوامع بشري نفوذکرده وبه پيش مي تازدکه نقش تعيين کننده آن درسيرتحولات تمدن بشري ,قابل توجه است .بخشي ازتحقيقات وپژوهشهاي علمي -تخصصي که درآزمايشگاههاي مسقتر در فضا انجام می‌شود , هرگز نمی‌توانست روي کره زمين جنبه عملي به خود گيرد. اين تحقيقات که بسيارمتعدد ومتنوع است ,درتخصصهاي پزشکي , داروسازي , مهندسي مواد, مهندسي ژنتيک ودهها موردديگر, تا به حال دستاوردهاي بسيار ارزنده اي را به جوامع بشري عرضه کرده است ماهواره‌ها که در فضا درحال گردشند, مي توانند اطلاعات باارزشي در اختيارانسان قرار دهند که منجربه تحولات شگرفي در زمينه هاي گوناگون شود. ماهواره هاي کشف منابع زميني هواشناسي , مخابراتي , پژوهشي ونظامي ازاين نوعند.
اجزاي سيستم ماهواره اي مخابرات
سيستم ماهواره اي مخابرات مجموعه اي است از ايستگاههاي فضايي و ايستگاههاي زميني به منظور ايجادارتباطات راديويي .بخشي ازاين سيستم ماهواره اي مي تواند تنها ازيک ماهواره و .ايستگاههاي زميني مربوطه تشکيل می‌شود. اين مجموعه , يک (شبکه ماهواره اي) ناميده می‌شود
ايستگاههاي فضايي
ايستگاه فضايي شبکه ماهواره اي مخابرات , از ماهواره (بخش اصلي شبکه) و دستگاههاي. جانبي تشکيل شده است
ساختمان ماهواره
ماهواره از دوبخش تجهيزات مخابراتي وغيرمخابراتي تشکيل شده است. زيرسيستمهاي مخابراتي , آنتنها و تکرارکننده‌ها هستند. در بخش مخابراتي , دستگاهي وجود دارد که وظيفه تکرارکننده هاي رله راديويي را .انجام مي دهد و (ترانسپاندر) نام دارد ترانسپاندرها سيگنالهاي فرستاده شده از زمين را دريافت وپس ازتقويت وتغييرفرکانس آنها را به زمين مي فرستند.آنتنهاي مربوط به اين ترانسپاندرها طوري طراحي شده‌اند که فقط قسمت‌هايي ازسطح زمين را که. درون شبکه ماهواره اي قرار دارند, پوشش مي دهد يک ماهواره معمولاً آنتني همه جهته دارد که براي دريافت سيگنالهاي فرمان صادره از زمين به کار مي رود زيرا آنتنهاي ديگر ماهواره احتمال دارد به سوي زمين نباشند. آنتن همه جهته همچنين براي کنترل سيستمهاي فرعي در زمان پرتاب ماهواره و تعيين موقعيت آن به کارمي رود.بخش غيرمخابراتي ماهواره که در واقع قسمت پشتيباني فنی آن است شامل سيستم کنترل حرارتي , سيستم کنترل موقعيت ومدار, ساختمان مکانيکي ,سيستم منبع تغذيه وموتور. اوج است
سيستم کنترل حرارتي ماهواره
اين سيستم بايد درجه حرارت دستگاهها و تجهيزات درون ماهواره را در حد متعادل و متعارف .حفظ کند
سيستم کنترل موقعيت ومدار
کنترل موقعيت ماهواره آن است که جهت تابش پرتو فرکانسهاي راديويي آنتن را براي منطقه موردنظر درروي زمين ثابت نگه مي دارد
ساختمان مکانيکي
ساختمان ماهواره بايد به گونه اي طراحي شده باشد که بتواند نيروهايي را که بر اثر فشارهاي ديناميکي در هنگام روشن شدن موتور و پرتاب وارد می‌شود , تحمل کند. بدنه ماهواره معمولاً از آلياژ آلومينيوم سبک ساخته می‌شود که شامل سلولهاي خورشيدي و منعکس کننده هاي آنتن نيز هست .اين قسمت ازترکيب موادي مانند فيبرکربن که داراي استحکام وثبات ساختماني خاصي است ساخته می‌شود
سيستم منبع تغذيه
منبع اصلي تغذيه معمولاً سلولهاي خورشيدي هستند. انرژي خورشيدي جذب شده براي شارژکردن .باتريهاي ذخيره نيزمورداستفاده قرارمي گيرد.اين باتريهاازنوع نيکل -کادميم هستند
موتوراوج
نقش موتوراوج ايجاد مدار دايره اي شکل وجلوگيري ازانحرافات مداري ماهواره است .بعضي مواقع با.استفاده ازموتوراوج , ماهواره هارادرمدار ثابت مستقرمي کنند
ايستگاههاي زميني : ايستگاههاي زميني سيستمهاي ماهواره اي مخابرات براساس نوع استفاده ازآنهاعبارت اند از: ايستگاههاي ثابت ,ايستگاههاي سيار.ايستگاههي زميني ماهواره معمولاً ازچند قسمت تشکيل شده اند. آنتن , فرستنده , گيرنده , سيستمهاي کنترل برقراري ارتباط ومنابع تغذيه مورد لزوم ايستگاه هر يک ازاجزاي فوق شامل قسمت‌هاي مختلفي اند که متناسب با نوع ايستگاه زميني , حجم وتجهيزات .آنها متفاوت خواهدبود
آنتن ايستگاههاي زميني
به طور کلی آنتن فرستنده , انرژي الکتريکي حاصل از يک منبع را در فضا به صورت امواج الکترومغناطيسي پخش مي کند. سپس آنتن گيرنده اين امواج رامي گيردوبه انرژي الکتريکي تبديل مي کند. در هر سيستم مخابرات راديويي , آنتن نقش حساس و مهمي دارد, زيرا با انتخاب آنتنهاي مناسب ونصب وتنظيم صحيح آنهامي توان تاحدزيادي بازدهي سيستم رابالا برد. علايم و سيگنالهاي فرستاده شده از ماهواره توسط آنتنهاي بزرگ يا کوچک دريافت می‌شودوسپس به دستگاه تقويت کننده انتقال مي يابد. ايستگاههاي زميني داراي دو نوع آنتن فرستنده و گيرنده به صورت بشقابي در اندازه هاي مختلــــــف هستنــــد. اين آنتنها اطــــلاعات را به صورت امواج راديويي به فضا مي فرستند يا از فضا دريافت مي کننـــد. آنتن ايستگا ههاي زميني در ابعــــاد بزرگ و ساختمان مکانيکي معيني ساخته مي شوند که قطرنوع قديمي آنها به بيش از 300 تن مي رسد. از آنجا که فرکانس مورد نظر براي سرويس ثابت ماهواره درمحدوده فرکانسهاي مگاهرتزوگيگاهرتزاست
ماخذ:ARTMehr Eng.Group
اسپوتنیک ۱
اسپوتنیک ۱ (از روسی Cпутник به معنی ماهواره) اولین ماهواره ساخت انسان بود که در ۴ اکتبر ۱۹۵۷ در مدار قرار گرفت. کشور شوروی با پرتاب این ماهواره به فضا در دوران جنگ سرد باعث شگفتی کشورهای غرب و ایالات متحده امریکا شد. پرتاب اسپوتنیک ۱ که بخشی از برنامه اسپوتنیک شوروی بود به آغاز عصر فضا و مسابقه فضائی منجر گردید.
مشخصات
این ماهواره به اندازه توپ بسکتبال و وزن آن در حدود ۸۳ کیلوگرم بود. اسپوتنیک ۱ دارای ۲ فرستنده رادیویی در طول موج‌های ۲۰ و ۴۰ مگاهرتز بود و در مداری بیضوی در ارتفاع متوسط ۲۵۰ کیلومتر به مدت ۹۸ دقیقه به دور کره زمین چرخید.
تلستار
تلستار نخستین ماهواره مخابراتی بود که در سال ۱۹۶۲ در مدار زمین قرار گرفت.
این ماهواره متعلق به شرکت ای‌تی‌اندتی بود و ناسا با یک موشک دلتا آن را به فضا پرتاب کرد.
تلستار برای مخابره برنامه‌های تلویزیونی طرح شده بود ولی به انتقال مکالمات تلفنی نیز می‌پرداخت.
اشتراک در:
نظرات پیام (Atom)
0 نظرات:
ارسال یک نظر