مدار (سیاره)

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد.

در حالت كلي، ماهواره ها بروي 4 نوع مدار يا Orbit كه بسته به نوع استفاده ماهواره دارد، قرار مي گيرند :

LEO : Low Earth Orbit

POLAR : Polar orbit

GEO : Geosynchronous Equatorial Orbit

Elliptical : Elliptical Orbit


1) ماهواره هاي Low Earth Orbit يا LEO :

به ماهواره هايي كه در در فاصله كمي از سطح زمين قرار دارند، گفته می‌شود. بيشترين ارتفاع اين نوع ماهواره ها بين (320 - 800 kilometers) است .

بدليل نزديكي فاصله اين نوع ماهواره ها از سطح زمين، سرعت حركت اين ماهواره ها خيلي بيشتر از سرعت دوران زمين بدور خود است تا سقوط نكنند .(چرا؟) گاهي سرعت اين نوع ماهواره ها به (27,359 kilometers per hour)! نيز مي رسد .

در واقع با اينه سرعت، اين نوع از ماهواره ها مي توانند در هر 90 دقيقه، يك دور كامل بدور زمين بگردند.

ماهواره هاي هواشناسي، ماهواره هاي Remote Sensing و ماهواره هاي جاسوسي از اين نوع اند. مسير حركت از غرب به شرق و همجهت با دوران زمين بدور خود .

2) Polar Orbit :

نوعي از ماهواره هاي LEO را گويند كه مسير مدار حركت انها عمود بر خط استوا و مسير دوران از قطبهاي شمال و جنوب مي گذرد. مسير دوران از شمال به جنوب.

ماهواره هاي هواشناسي، ماهواره هاي Remote Sensing و ماهواره هاي جاسوسي از اين نوع اند.


3) GEO :

در حالت كلي بروي مدار Geosynchronous Equatorial Orbit و بر بالاي خط استوا، در فاصله 33600 كيلومتري از سطح زمين قرار داند .

اين نوع ماهواره هاي در فضا در مكاني ثابت قرار دارند و دوران زمين بدور خود، همزمان مي گردند و بدليل همين ثبات داراي سايه اي ثابت به نام Footprints بر زمين هستند.

به مدار geosynchronous مدار GeoSTATIONARY Orbit و يا مدار كلارك نيز گفته می‌شود .

تمام ماهواره هاي مخابراتي و تلويزيوني بروه اين نام خوانده مي شوند .

4) Elliptical :

به معني بيضي بوده و ماهواره هايي كه داراي مداري بيضوي مانني شكل فوق هستند گفته می‌شود .

اين ماهواره ها داراي دو قسمت مداري هستند : 1) قسمتي كه به سطح زمين نزديك مي شوند به نام نقطه حضيض يا perigee ناميده می‌شود. 2) قسمتي كه از سطح زمين دور می‌شود به نام نقطه اوج يا apogee ناميده می‌شود .

مانند ماهواره هاي polar مسير حركت و دوران اين نوع ماهواره از سمت شمال به جنوب است .

همانطور كه گفتيم اكثر ماهواره هاي مخابراتي در مدار GEO قرار گرفته اند، ولي اين ماهواره ها هيچ پوششي بروي قطب هاي شمال و جنوب ندارند. به همين دليل و جهت پوشش قطبها از اين نوع ماهواره ها استفاده می‌شود .

در واقع اين نوع از ماهواره ها، شمالي ترين و جنوبي ترين قسمت نيمكره ها hemispheres را پوشش مي دهند .

انواع پوششهاي ماهواره اي :


در ساختار ماهواره هاي مخابراتي براي اينکه بتوان هرنوع متقاضي را زير پوشش قرار داد و تسهيلات لازم جهت ارائه سرويسهاي مورد نياز را فراهم کرد , بر روي ماهواره آنتنهاي گوناگوني براي پوششهاي مختلف در نظر گرفته می‌شود.اين پوششها عبارتند از :

1) پوشش نقطه اي يا Spot براي ناحيه اي كوچك از زمين 2) پوشش منطقه اي يا Zone 3) پوشش نيمكره اي يا Hemisphere

ماهواره هاي مخابراتي را در سطح جهان مي توان ازنظرنواحي وکشورهاي زيرپوشش به سه گروه تقسيم کرد :

گروه اول : ماهواره هاي بين المللي هستند که با استفاده از يک سري ماهواره تعبيه شده درفواصل مشخصي از يکديگر و در مدار سنکرون , کليه نقاط کره زمين را زير پوشش قرار مي دهند و به هم متصل مي سازند. از اين نوع ماهواره هاي بين المللي , ( Intelsat ) ماهواره هاي جهاني مي توان ماهواره هاي بين المللي مخابراتي اينتلست را نام برد (Intersputnik) و ماهواره هاي مخابراتي بلوک شرق , اينتراسپوتنيک ( Inmarsat )اينمارست .

گروه دوم : ماهواره هاي منطقه اي هستند که براي پوشش دادن يک منطقه خاص طراحي شده و آنتنهاي آنها به طريقي ساخته شده‌اند که حداکثر قدرت تشعشعي را درپرتو اصلي خود برروي منطقه مورد نظر متمرکز کنند.از اين نوع مي توان ماهواره هاي(Arabsat)را نام برد.

گروه سوم : ماهواره هاي محلي هستند که براي پوشش يک کشور ساخته شده اند.ازاين نوع ماهواره ها مي توان در اندونزي پالاپا(Palapa) ايتاليا،ايتالست (Italsat) ,آست (Asat) هند , (Insat) ماهواره اينست استراليا رانام برد.

مدارهاي ماهواره اي :

از ماهواره ها به دور زمين دريک مسيربسته که آن را مدار مي نامند, درحال گردش هستند. ناظري که درخارج منظومه شمسي قرار گرفته و به زمين مي نگرد , مشاهده مي کند که ماهواره ها د ر مسيرهايي به دور زمين درحال چرخشند. اين مسيرهامي توانند دايره اي يا بيضي شکل باشند اما مرکززمين در هرحالت در مرکزاين مسيريا در نقطه کانوني آن قرار دارد. ماهواره درصورتي که تحت تاثير نيروهاي جاذبه ديگري قرارنگيرد,همواره درصفحه اي به نام صفحه مداري به گردش خودبه دور زمين ادامه مي دهد.حرکت اين صفحه مداري به پريود مدار وزاويه صفحه با مدار استوا بستگي دارد. اگر اين زاويه صفر باشد, صفحه مداري منطبق بر صفحه استوايي زمين می‌شود. انواع مدارهايي که ماهواره ها در آن مستقر مي شوند , عبارتند از:

1- LEO - Low earth orbit مدارهاي پايين زمين * 2- Geosynchronous earth orbit مدارهاي همزمان زميني * 3- GEO -Geostationery earth orbit مدارهاي ثابت زميني *


مدارهاي پايين زمين :

ماهواره هاي مدارهاي پايين زمين درارتفاعات چند صد کيلومتري سطح زمين قراردارند وزمان يک دورچرخش به دور زمين در اين مدارها , حدود 90 دقيقه است. اين مدارها در ارتفاع نسبتا کمي قرار دارند, درنتيجه مي توان اجسام نسبتا سنگين را با يک سيستم پرتاب کننده ساده در آنها قرارداد.گفتني است که بيشتر ماهواره هايي که در اين مدارها مستقرند , درصد زيادي ( حدود 50 درصد) از وقت خود را در سايه زمين مي گذرانند و بايد مجهز به باتريهايي باشند که بتوانند وسايل الکترونيکي را در اين مدت تغذيه کنند. اين مدارها معمولا براي مشاهدات و فعاليتهاي ماهواره هاي نظامي به کاربرده می‌شود.


مدارهاي همزمان زميني :

مدارهاي همزمان زميني داراي پريودي درست برابر گردش زمين هستند. اين مدار , مدار24 ساعته نيز خوانده می‌شود.


مدارهاي ثابت زميني :

مدار ماهواره ثابت زميني نوعي ازمدار همزمان زميني است که درآن , زاويه صفحه اي که مداردرآن قرار گرفته و صفحه اي که از استواي زمين مي گذرد , صفر است. در نتيجه اين دو صفحه بر هم منطبق مي شوند. مدار ثابت زميني و مدارهاي همزمان زميني در فاصله 35788 کيلومتري زمين قراردارند.ماهواره ها با سرعتي حدود سه کيلومتر درثانيه در مدارثابت زميني حرکت مي کنند.براي رديابي ماهواره احتياج به سيستم پيچيده اي نيست ماهواره ها درمدارثابت زميني , با تعدادکم , امکان ايجاد پوشش زيادي را در روي زمين دارند.به عنوان مثال سه ماهواره در روي اين مدار براي پوشش بيشتر سطح زمين ( به جز قطبها ) کافي هستند. بعضي مدارها بر اساس ارتفاع ماهواره ها از سطح زمين طبقه بندي مي شوند. اگر ارتفاع ماهواره ها از سطح زمين تا 1000 کيلومتر باشدمداررا مدارپايين گويند.چنانچه ارتفاع ماهواره ازسطح زمين بين 1000 کيلومتر تا حدود 20000 کيلومتر باشد, ماهواره را در مدار متوسط نامند. اگر ارتفاع ماهواره از سطح زمين بيشتر از 20000 کيلومتر باشد , مدار را مدار بالا گويند.


استقرار ماهواره ها:

ماهواره هاي عملياتي که براي دريافت و ارسال سيگنالها اززمين مورداستفاده قرارمي گيرند, ازنقطه اي روي زمين پرتاب مي شوند و در يک مدار خاص و ثابت قرار مي گيرند . پس ازانکه ماهواره درمدارثابت قرار گرفت , دستگاه فرعي ديگري هم در ماهواره فعال می‌شود تا قدرت الکتريکي مورد نياز تکرار کننده ها و ديگر دستگا ههاي ماهواره را توليدوتنظيم کند.مداري که براي ارتباط ماهواره هاي محلي از اهميت بيشتري برخوردار است , مدار ژئوسنکرون نام دارد. ماهواره بايد حدالامکان در نقطه اي از مدار ژئوسنکرون قرارگيرد که نيروي جاذبه زمين روي آن اثري نداشته باشد اين مدار دايره اي شکل روي صفحه اي قرار دارد که از خط استوا ميگذرد. در اين حالت , سرعت زاويه اي ماهواره و زمين با هم برابر است. ارتفاع ماهواره از سطح زمين در اين مدار 35788 کيلومتر است.


مزاياي مدار ژئوسنکرون :

ماهواره نسبت به زاويه اي که ايستگاه زميني آن را مي بيند, ثابت است , درنتيجه احتياجي به تغييرجهت آنتن نيست ولي تنظيم آن ضروري است تعداد زيادي از ايستگاههاي زميني مي توانند پوشش يک ماهواره در اين مدار قرار گيرندبه طوري که آنتن هر ماهواره مي تواند حداکثر 42/4 درصد سطح کره زمين را بپوشاند.

معايب مدار ژئوسنکرون :

.نواحي قطبي يعني مناطقي که داراي عرض جغرافيايي بیشتر از 41/3 درجه‌اند , زير پوشش قرار نمی‌گيرند . زمان تاخير انتشار به علت بعد مسافت رفت وبرگشت , زياد است.

ماخذ:ARTMehr Eng.Group