ماهواره
از ویکیپدیا، دانشنامهٔ آزاد.
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
فهرست مندرجات |
[ویرایش] ماهواره
ایده استفاده از ماهوارههای ساخت دست بشر، برای اولین بار در پایان جنگ جهانی دوم بر سر زبانها افتاد .دانشمند، ریاضیدان و نویسنده مشهور انگلیسی آرتور سی کلارک Arthur C Clarke یکی از بزرگترین خالقان داستانهای تخیلی، برای اولین بار پیشنهاد قرار دادن یک ماهواره ارتباطی را در مدار ژئوسنکرون زمین Geostationary Orbit یا مدار کلارک که در فاصله تقریبا ۳۶۰۰۰ کیلومتری سطح زمین و بالای خط استوا (جایی که قابلیت دسترسی به تقریبا ۴۰٪ سطح زمین در آن مکان وجود دارد) قراردارد، را جهت پوشش سیگنالهای رادیو یی و تلوزیونی را داد.
ماهوارهای که در مدار ژئوسنکرون زمین و در بالای خط استوا و هماهنگ با سرعت زمین و با زاویهای ثابت، حرکت میکند، قسمت مشخصی از سطح زمین را بطور ثابت پوشش میدهد.از یک ایستگاه زمینی نیز بصورت یک نقطه ثابت، قابل رویت است. ماه، خورشید، و دیگر ستارگان و سیارات منظومه شمسی باعث تا ثیرگذاری بروی ماهواره در مدار خود میشود که احتمال جابخایی از مکان خود را دارد. برای جلوگیری از این مسیله، موتورهای مخصوصی که بوسیله ایستگاههای زمینی کنترل میشوند، کمک میکنند که ماهوارهها در مکان خود ثابت باقی بمانند.
جهت برقراری ارتباط از یک ایستگاه زمینی، معمولاً احتیاج به یک دیش بزرگ که بنام Uplink Antenna معروف است، میباشد و باعث تمرکز اطلاعات ارسالی به ماهواره میشود . در ارتباط بین ماهواره و ایستگاه زمینی معمولاً از دو نوع موج و فرکانس متفاوت استفاده میشود .یکی برای Uplink و دیگری برای Downlink . دیش نصب شده بروی ماهواره، سیگنال ارسالی ازایستگاه زمینی را دریافت کرده و به یک دستگاه گیرنده میرساند و پس از یک سری پردازش، به فرستنده ماهواره انتقال میدهد و از طریق آنتن فرستنده ماهواره، مجدداً به سمت زمین باز تابش داده میشود .
سیگنال ارسالی به سطح زمین، بوسیله دیشهای معمولی، دریافت و جمع آوری شده و به دستگاه گیرنده ماهواره، از طریق LNB انتقال پیدا میکند .
قدرت سیگنال دریافتی بر روی زمین، نسبت به فاصله و زاویه و .... ماهواره و نقطه گیرندگی، متفاوت بوده و بصورت یک الگوی خاص به نام سایه ماهواره یا footprint معرفی میشود .
همیشه قدرت سیگنال ماهواره در مرکز سایه، بیشترین مقدار را دارا میباشد و در گوشهها، از کمترین مقدار، برخوردار است. توجه به این نکته لازم است که دریافت سیگنال در خارج است سایه، احتیاج به دیشهای بزرگ تر، دارد . امواج سانتی متری، جهت ارسال سیگنال ماهواره به زمین، مورد استفاده قرار میگیرد که محدوده فرکانسی آنها بین ۳-۳۰ MHz میباشد .
دلیل اصلی استفاده از این امواج رادیویی کوتاه، انتشار راحت امواج و تاثیرات کم نویز و مزاحمتهای فرکانسی است . البته فرکانسهای بالاتر از ۱۵ Ghz، بصورت وحشتناکی بوسیله اکسیژن هواوبخار آب تضعیف میگردند. ماهوارهها سیگنالهای ارسالی خود را بصورت قطبی و با دو حالت افقی و عمودی ارسال میکنندو گاهی اوقات نیز بصورت دورانی، چپ گرد و راست گرد. در سیستمهای دیجیتال، امکان ارسال DATA و چندین شبکه تلویزیونی و رادیویی بروی یک فرکانس وجود دارد .
لغت ماهواره طبق تعریف , به سفینهای گفته میشود که درمداری به دوریک سیاره معمولاً زمین درحال گردش باشد. در عصری که ما در آن زندگی میکنیم , ماهواره وتکنولوژی وابسته به آن آنچنان درتاروپود جوامع بشری نفوذکرده وبه پیش میتازدکه نقش تعیین کننده آن درسیرتحولات تمدن بشری ,قابل توجهاست .بخشی ازتحقیقات وپژوهشهای علمی -تخصصی که درآزمایشگاههای مسقتر در فضا انجام میشود , هرگز نمیتوانست روی کره زمین جنبه عملی به خود گیرد. این تحقیقات که بسیارمتعدد ومتنوع است ,درتخصصهای پزشکی , داروسازی , مهندسی مواد, مهندسی ژنتیک ودهها مورددیگر, تا به حال دستاوردهای بسیار ارزندهای را به جوامع بشری عرضه کردهاست .ماهوارهها که در فضا درحال گردشند, میتوانند اطلاعات باارزشی در اختیارانسان قرار دهند که منجربه تحولات شگرفی در زمینههای گوناگون شود. ماهوارههای کشف منابع زمینی هواشناسی , مخابراتی , پژوهشی ونظامی ازاین نوعند.
[ویرایش] اجزای سیستم ماهوارهای مخابرات
سیستم ماهوارهای مخابرات مجموعهای است از ایستگاههای فضایی و ایستگاههای زمینی به منظور ایجادارتباطات رادیویی .بخشی ازاین سیستم ماهوارهای میتواند تنها ازیک ماهواره و .ایستگاههای زمینی مربوطه تشکیل میشود. این مجموعه , یک (شبکه ماهوارهای) نامیده میشود
[ویرایش] ایستگاههای فضایی
ایستگاه فضایی شبکه ماهوارهای مخابرات , از ماهواره (بخش اصلی شبکه) و دستگاههای. جانبی تشکیل شدهاست
[ویرایش] ساختمان ماهواره
ماهواره از دوبخش تجهیزات مخابراتی وغیرمخابراتی تشکیل شدهاست. زیرسیستمهای مخابراتی , آنتنها و تکرارکنندهها هستند. در بخش مخابراتی , دستگاهی وجود دارد که وظیفه تکرارکنندههای رله رادیویی را .انجام میدهد و (ترانسپاندر) نام دارد ترانسپاندرها سیگنالهای فرستاده شده از زمین را دریافت وپس ازتقویت وتغییرفرکانس آنها را به زمین میفرستند.آنتنهای مربوط به این ترانسپاندرها طوری طراحی شدهاند که فقط قسمتهایی ازسطح زمین را که. درون شبکه ماهوارهای قرار دارند, پوشش میدهد یک ماهواره معمولاً آنتنی همه جهته دارد که برای دریافت سیگنالهای فرمان صادره از زمین به کار میرود زیرا آنتنهای دیگر ماهواره احتمال دارد به سوی زمین نباشند. آنتن همه جهته همچنین برای کنترل سیستمهای فرعی در زمان پرتاب ماهواره و تعیین موقعیت آن به کارمی رود.بخش غیرمخابراتی ماهواره که در واقع قسمت پشتیبانی فنی آن است شامل سیستم کنترل حرارتی , سیستم کنترل موقعیت ومدار, ساختمان مکانیکی ,سیستم منبع تغذیه وموتور. اوج است
[ویرایش] سیستم کنترل حرارتی ماهواره
این سیستم باید درجه حرارت دستگاهها و تجهیزات درون ماهواره را در حد متعادل و متعارف .حفظ کند
[ویرایش] سیستم کنترل موقعیت ومدار
کنترل موقعیت ماهواره آن است که جهت تابش پرتو فرکانسهای رادیویی آنتن را برای منطقه .موردنظر درروی زمین ثابت نگه میدارد
[ویرایش] ساختمان مکانیکی
ساختمان ماهواره باید به گونهای طراحی شده باشد که بتواند نیروهایی را که بر اثر فشارهای دینامیکی در هنگام روشن شدن موتور و پرتاب وارد میشود , تحمل کند. بدنه ماهواره معمولاً از آلیاژ آلومینیوم سبک ساخته میشود که شامل سلولهای خورشیدی و منعکس کنندههای آنتن نیز هست .این قسمت ازترکیب موادی مانند فیبرکربن که دارای استحکام وثبات ساختمانی خاصی است .ساخته میشود
[ویرایش] سیستم منبع تغذیه
منبع اصلی تغذیه معمولاً سلولهای خورشیدی هستند. انرژی خورشیدی جذب شده برای شارژکردن .باتریهای ذخیره نیزمورداستفاده قرارمی گیرد.این باتریهاازنوع نیکل -کادمیم هستند
[ویرایش] موتوراوج
نقش موتوراوج ایجاد مدار دایرهای شکل وجلوگیری ازانحرافات مداری ماهوارهاست .بعضی مواقع با.استفاده ازموتوراوج , ماهواره هارادرمدار ثابت مستقرمی کنند
[ویرایش] ایستگاههای زمینی
ایستگاههای زمینی سیستمهای ماهوارهای مخابرات براساس نوع استفاده ازآنهاعبارت اند از: ایستگاههای ثابت ,ایستگاههای سیار.ایستگاههی زمینی ماهواره معمولاً ازچند قسمت تشکیل شدهاند. آنتن , فرستنده , گیرنده , سیستمهای کنترل برقراری ارتباط ومنابع تغذیه مورد لزوم ایستگاه هر یک ازاجزای فوق شامل قسمتهای مختلفی اند که متناسب با نوع ایستگاه زمینی , حجم وتجهیزات .آنها متفاوت خواهدبود
[ویرایش] آنتن ایستگاههای زمینی
به طور کلی آنتن فرستنده , انرژی الکتریکی حاصل از یک منبع را در فضا به صورت امواج الکترومغناطیسی پخش میکند. سپس آنتن گیرنده این امواج رامی گیردوبه انرژی الکتریکی تبدیل میکند. در هر سیستم مخابرات رادیویی , آنتن نقش حساس و مهمی دارد, زیرا با انتخاب آنتنهای مناسب ونصب وتنظیم صحیح آنهامی توان تاحدزیادی بازدهی سیستم رابالا برد. علایم و سیگنالهای فرستاده شده از ماهواره توسط آنتنهای بزرگ یا کوچک دریافت میشودوسپس به دستگاه تقویت کننده انتقال مییابد. ایستگاههای زمینی دارای دو نوع آنتن فرستنده و گیرنده به صورت بشقابی در اندازههای مختلــــــف هستنــــد. این آنتنها اطــــلاعات را به صورت امواج رادیویی به فضا میفرستند یا از فضا دریافت میکننـــد. آنتن ایستگا ههای زمینی در ابعــــاد بزرگ و ساختمان مکانیکی معینی ساخته میشوند که قطرنوع قدیمی آنها به بیش از ۳۰۰ تن میرسد. از آنجا که فرکانس مورد نظر برای سرویس ثابت ماهواره درمحدوده فرکانسهای مگاهرتزوگیگاهرتزاست
ماخذ:ARTMehr Eng.Group