ماهواره مصنوعی

در حالت کلی، اجسام ساخت دست بشر که در مدارهای اطراف زمین، خورشید، و یاسایر اجرام منظومه شمسی قرار داده می شوند. اولین بار ماهواره ای با نام Sputnik درتاریخ 4 اکتبر 1957 توسط اتحاد جماهیر شوروی به مدار زمین فرستاده شد. تا سال 2002 حدود 5000 پرتاب موفقیت آمیز ماهواره ای انجام شده و آهنگ کنونی پرتاب نیز به 90 ماهواره در سال می رسد. تمام ماهواره ها در مدارهای بیضوی شکل که قوانین نیوتنی بر آنها حاکم است به دور جسم اصلی مثلاً زمین حرکت می کنند. بنا به دلایلی مانند بادهای خورشیدی ،‌فشار تابشی، تغییرات ضریب گرانش زمین،‌اثرات گرانشی ماه وسیارات بزرگ منظومه شمسی و تغییرات مقطعی در چگالی جو لازم است که هر چند مدتی مدار ماهواره‌ها تصحیح بشود. آهنگ تغییر مداری آنها به ارتفاع و زاویه مدار نسبت به استوای زمین بستگی دارد و به طور کلی نمی‌توان عمر ماهواره‌ها را به طور دقیق پیش‌بینی کرد.

ماهواره ها دارای دو گروه اصلی هستند، نظامی و غیر نظامی که البته دربعضی از  مواردنمی توان ماهواره را به طور صددرصد در یک گروه خاص قرار داد. در حال حاضر حدود 25 درصد از ماهواره ها نظامی هستند و از آنهادر زمنیه‌های مانند عکسبرداری، استراق سمع، ارتباطات و دریانوردی استفاده می شود. ماهواره‌های غیر نظامی نیز در زمینه‌های مانند نقشه برداری از عوارض سطحی زمین، ارتباطات و مخابرات،‌پیش‌بینی پدیده های طبیعی، هواشناسی و سنجش از راه دور استفاده می شوند. در مورد نامگذاری ماهواره ها قابل ذکر است ماهواره‌هایی که تا قبل از 1963 پرتاب می شدند ابتدا سال پرتاب و سپس یک حرف یونانی آورده می شد و از آن تاریخ به بعد بنا به پیشنهاد کمیته بین المللی تحقیقات فضایی بعد از پرتاب :شماره‌ای که نشان دهنده ترتیب آن از آغاز پرتابهای آن سال باشدذکر می شود مثلاً ایستگاه فضایی میر متعلق یه روسیه( که در سال 2001 با تغییر مسیر کنترل شده وارد جو شده واز بین رفت) با نشانه 1986-17A شناخته می شود چرا که هفدهمین پرتاب ماهواره ای در سال 1986 به حساب می آمد موشکی که این ایستگاه را به فضا رسانید بانام 1986-17B شناخته می شود.

از لحاظ مداری ماهواره به جند دسته تقسیم می شوند:

LEO        :

 ماهواره‌ای با ارتفاع پائین. ابن ماهواره‌ها در ارتفاع بین 350 تا 1400 کیلومتر از سطح زمین  در گردش هستند. گفتنی است مدارهای کمتر از این ارتفاع پایدار نیستند و اگر ماهواره به ارتفاعهای کمتر سقوط کند بعداز مدتی در جو متلاشی خواهد شد. ماهواره‌های این گروه با سرعت تقریبی km/s8 حرکت کرده و هر 90 دقیقه یکبار زمین را دور می زنند. ماهواره های سنجش از راه دور معمولاً در این گروه قرار می گیرند. د رحال حاضر حدود 8000 ماهواره و قطعات پراکنده با قطر بیشتر از 10 سانتی‌متر در این مدارها قرار دارند.

Meo: 

 ماهواره های با ارتفاع متوسط که ارتفاع آنها بیشتر از 1400 کیلومتر وکمتر از 35790 کیلومتر است. ماهواره‌ای موقعیت ‌یابی GPS ازاین گروه هستند.

مدار Geosynchronous:

 ماهواره‌های با دوره تناوب مداری برابر با دوره گردش نجومی زمین( Sidereal) ونیم قطر بزرگ 42164 کیلومتر. اگر مدار آنها دایروی بوده و در صفحه استوای زمین قرار داشته باشندبه مدار Geostationary تغییر نام می‌دهند. به نظر می رسد ماهواره‌های با مدار زمین ثابت در یک نقطه از آسمان قفل شده باشند .به کمک یک آنتن با جهت ثابت می توان با این ماهواره ها ارتباط برقرار کرد. ماهواره های هواشناسی وارتباطی بیشتر در این مدارها قرار می گیرند. ایده استفاده از این مدارها اولین بار توسط آرتورسی‌کلارک در سال 1945 مطرح شده بهمین دلیل به این مدارها، مدار کلارک هم گفته می شود. از ماهواره‌های این گروه می توان به ماهواره های زیر اشاره نمود. Eumetsat, Meteosat, Us geos مربوط به آژانس فضایی اروپا و GMS مربوطه به ژاپن.

مدار قطبی:

ماهواره هایی که از بالا یا از نزدیکی مناطق قطبی می گذرند. زوایه مداری آنها بااستوای زمین در حدودنوددرجه است و در هر چرخش از روی یک منطقه با طول جغرافیایی مشخص و قطبین گذر می کنند. از این ماهواره‌ها بیشتر برای مشاهده سطح زمین استفاده می شود.

آهنگ عبور ماهواره از پهنه آسمان بستگی به ارتفاع ماهواره دارد. ماهواره‌های بامدار ارتفاع پائین در طی چنددقیقه، ماهواره های با ارتفاع 2000 کیلومتر در حدود نیم ساعت وبرای ماهواره های با مدار ژئوسنکرون این زمان 24 ساعت است.

تعقیب ماهواره ها از لحاظ علمی بسیار با ارزش بوده و بیشتر با روشهای عکاسی یا دیدگانی مستقیم انجام می‌شود. به طور کلی ماهواره ها زمانی که آسمان تاریک بوده ولی هنوز ماهواره در مسیر پرتوهای نور خورشید قرار دارند مشاهده‌ می شوند یعنی اوائل شب به مدت 2 تا 3 ساعت بعد از غروب خورشید یا قبل از طلوع خورشید. مدت زمانی که ماهواره قابل مشاهده است بستگی به تاریخی از سال، مکان رصد کننده ومدار ماهواره دارد. درخشندگی ماهواره هم به چگونگی سطوح بازتاب کننده نور، زاویه فاز (زاویه  بین خورشید و مکان رصد کننده از دید ماهواره) فاصله و ارتفاع ماهواره نسبت به افق از دید رصد کننده بستگی دارد.

ایستگاه‌هایی که از آنها پرتاب ماهواره‌ای انجام می‌شود شامل موارد زیر می باشد:

ایستگاه‌های پرتاب ماهواره در روسیه شامل Baikonur  در شرق دریای آرال، Plestsk  Kapustin var, در نزدیکی ولگوگراد. ایستگاه‌های امریکا شامل Canaveral درایالت فلوریدا، فرودگاه نیروی هوایی در Vandenberg درکالیفرنیا و جزیره Wallops در ویرجینیا. ایستگاه‌های فرانسه با نام Kourou در گینه فرانسه، دو ایستگاه ژاپن بانامهای kogoshima و Tanegashima وسه ایستگاه چین با نامهای Xichsng, Taiyuan, Jiuaquan و یک ایستگاه مربوط به هند در جزیره Sriharikota.

مطالب مرتبط:ایستگاههای فضایی

داده های دو خطی TLE جهت ردیابی

برای خواندن مقاله ای کامل درباره ماهواره های مخابراتی به آدرس زیر مراجعه نمایید:

http://www.isa.ir/enc/components6.php?articleId=7

دانشنامه بزرگ علوم فضایی

http://www.astronautix.com/