تحقیق مقاله ماهواره چیست؟

 ماهواره چیست؟

واژه‌ی انگلیسی Satellite از کلمه‌ی لاتین Satelles به معنی همراه، دنباله‌رو یا محافظ شخصی گرفته شده است .

ماهواره محفظه‌ای فلزی به شکل کره، استوانه یا مخروط است. پوشش فلزی ماهواره‌ها باید بسیار مقاوم باشد، زیرا این وسیله نوسانات حرارتی شدیدی را باید تحمل کند. اگر ماهواره در سایه‌ی زمین قرار گیرد، چنان سرد می‌شود که قطعاتش به صدا در می‌آیند و بر عکس، در برابر خورشید، بدنه‌ی فلزی آن به شدت گرم می‌شود. بنابر این، همیشه این خطر وجود دارد که ابزارهای موجود در ماهواره بیش از حد گرم یا چنان سرد شوند که از کار بیفتند. چون در فضا هوا وجود ندارد، تنظم دما به شیوه‌ی تبادل حرارتی با محیط ممکن نیست، اما به شیوه‌ی تابشی می‌توان مقدار دما را تغییر داد. به همین دلیل، ماهواره‌ها را با موادی می‌پوشانند که عایق حرارتی باشند و پرتوهای رسیده را منعکس کنند.

هر چه ارتفاع مدار حرکت ماهواره از زمین بیش‌تر باشد، ماهواره تا مدت طولانی‌تری در مدار باقی می‌ماند. اما عوامل گوناگونی سبب می‌شوند که ماهواره به تدریج متوقف شود و در نهایت، بر اثر عبور از لایه‌های ضخیم‌تر جو و اصطکاک با آنها، کاملاً بسوزد و از میان برود.

برای آنکه بتوان ماهواره را در مدار ثابتی نگه داشت و در صورت لزوم، محل آن را تغییر داد ، تجهیزاتی ویژه‌ی اصلاح جهت و مکان‌یابی ماهواره‌ها ساخته شده است. به علاوه، در ماهواره‌های جدید یک دستگاه تأمین‌کننده‌ی انرژی وجود دارد که به وسیله‌ی یک فرستنده‌ ی رادیویی از روی زمین هدایت می‌شود و همیشه فعال است. قسمت اعظم این دستگاه از باتری‌ها و مولدهای خورشیدی تشکیل شده است که انرژی لازم را از نور خورشید می‌گیرند. سلول‌های خورشیدی روی بال‌هایی قرار می‌گیرند که در طرفین ماهواره نصب شده‌اند. به این بال‌ها، پانل‌ های خورشیدی می‌گویند. هر چه این پانل‌ها بزرگ‌تر باشند، انرژی الکتریکی بیش‌تری فراهم می‌شود. برای بعضی از مأموریت‌های دراز مدت که محل انجام آنها از زمین بسیار دور است، باتری‌های کوچک اتمی نیز در نظر گرفته می‌شود.

سرعت حرکت ماهواره‌ها به فاصله‌ی آنها از زمین بستگی دارد. هر چه ارتفاع مداری که ماهواره بر آن حرکت می‌کند بیشتر باشد، سرعت آن نیز بیشتر است. سریع‌ترین ماهواره تقریباً هر 90 دقیقه یک بار زمین را دور می‌زند. سرعت این ماهواره حدود 9/7 کیلومتر بر ثانیه است. این نمونه‌ی فوق‌العاده روی مداری در ارتفاع 36000 کیلومتری و بر فراز استوا حرکت می‌کند. ما به ماهواره‌هایی نیز نیاز داریم که هر 24 ساعت یک بار زمین را دور بزنند. یعنی همان زمانی که زمین نیز یک بار دور خود می‌گردد. کسی که از زمین به آسمان نگاه می‌کند، این گونه ماهواره‌ها را همیشه در جای ثابتی می‌بیند.

 نخستین ماهواره در فضا

در روز چهارم اکتبر 1957 ساعت 14 به وقت مسکو، تاس خبرگزاری شوری خبر پرتاب نخستین ماهواره را به سراسر جهان مخابره کرد. خبر فوق‌العاده میهج بود. این ماهواره را اسپوتنیک 1 (Sputnik 1) نامیدند. بعد از 21 روز باتری‌های ماهواره تخلیه شدند و بعد از 92 روز اسپوتنیک 1 با لایه‌های ضخیم جو برخورد کرد و به طور کامل سوخت.

در سوم نوامبر 1957 یعنی کم‌تر از یک ماه بعد از پرتاب اسپوتنیک 1 روس‌ها با پرتاب اسپوتنیک 2 به فضا آمریکایی‌ها را به حیرت واداشتند. همراه با این فضاپیما سگی به نام «لایکا» نیز به مدار فرستاده شد. لایکا نخستین موجود زنده‌ای است که به فضا راه یافته است. این سگ هفت روز درون اتاقک دربسته و غیرقابل نفوذ خود دور زمین چرخید. در این مدت همه‌ی واکنش‌ها و اعمال حیاتی بدن حیوان ارزیابی می‌شد و نتایج آنها به زمین مخابره می‌گردید. سپس اکسیژن ذخیره شده در اتاقک به پایان رسید و لایکا به علت فقدان اکسیژن مرد. روس‌ها موفق نشدند که آن اتاقک و سرنشینش را همان طور که در نظر داشتند از فضا بیرون آورند و به زمین بازگردانند.

پرتاب اسپوتنیک 1 بیش از همه آمریکایی‌ها را غافگیر کرد که در همان زمان خود را برای پرتاب ماهواره‌ای اختصاصی به فضا آماده می‌کردند. در سال 1955 رئیس جمهور وقت آمریکا دستور ساخت یک موشک باربری با نام ونگارد (Vangurd) را صادر کرده بود. اما با پرتاب اسپوتنیک ادامه‌ی این برنامه‌ی در حال اجرا متوقف گردید. بدین ترتیب نخستین ماهواره‌ی آمریکایی یعنی Explorer 1 در 31 ژانویه‌ی 1958 به فضا پرتاب شد.

 انواع ماهواره‌ ها

ماهواره ها برای هدف های مختلفی پرتاب میشوند و عبارت اند از :

ماهواره های مخابراتی

ماهواره های هواشناسی

ماهواره های نظامی

ماهواره های منابع زمینی

ماهواره های مخابراتی

ماهواره بزرگ مخابراتی اینتل ست 6 می تواند همزمان از عهده 120 هزار تماس تلفنی و 3 کانال تلویزیونی برآید بیش از 130 کشور در مالکیت و عملیات اینتل ست سهیم اند.

تقریباَ تمام ماهواره های مخابراتی در مدار زمین ساکن قرار دارند. بشقابهای ماهواره ای زمینی علائم تلفنی و تلویزیونی را به ماهواره میفرستند، ماهواره نیز آنها را پردازش و به یک ایستگاه زمینی دیگر مخابره می کند. ماهواره ها می توانند علائم را هم به سراسر یک قاره و هم به یک نقطه معین ارسال کنند. ماهواره های پخش مستقیم می توانند علائم تلویزیونی را هم به یک گیرنده بشقابی و هم به تلویزیونهای متصل به گیرنده های بزرگتر مخابره کنند.

حوزه ماهواره

حوزه ماهواره منطقه ای در زمین است که تحت پوشش پرتو ارسالی آنتن ماهواره مخابراتی قرار می گیرد. شکل حوزه ماهواره باید تا حد امکان به شکل منطقه مورد نظر منطبق باشد و این مهم با طراحی دقیق آنتن یا ترکیب پرتوهای مختلف حاصل می شود، این روش مخابره مورد استفاده آن دسته از ایستگاه های تلویزیونی قرار می گیرد که برنامه شان را برای منطقه خاصی از دارندگان آنتنهای بشقابی ماهواره ارسال می کنند.

ماهواره های ردیابی

شبکه ای از ماهواره های ردیابی در سراسر جهان می توانند به مردم کمک کنند تا محل دقیق خود را با اختلاف فقط چند متر بیابند. شبکه ردیابی جهانی ناواستار آمریکا 24 ماهواره دارد که هر کدام از آنها موقعیت و زمان دقیق خود را مخابره می کنند. در زمین یک دستگاه گیرنده با استفاده از علائم ارسالی 4 ماهواره به محاسبه موقعیت،ارتفاع و سرعت خود(در صورت حرکت) می پردازند.این شبکه برای مصارف نظامی تهیه شده ولی در اختیار هواپیماها و کشتی های تجاری نیز می باشد.

ماهواره های هوایی ناواستار که هوانوردی و دریانوردی را متحول ساختند،ساعتهای اتمی چنان دقیقی دارند که در 300 هزار سال فقط یک ثانیه اختلاف پیدا می کنند.

ماهواره های هواشناسی

ماهواره های دارای مدار زمین مرکز در ارتفاع 36 هزار کیلومتری (22400 مایلی) استوای زمین پرواز می کنند. در این ارتفاع زیاد ماهواره همزمان با چرخش زمین به دور آن می گردد بنابراین ماهواره همیشه در نقطه ثابتی از استوای زمین باقی می ماند؛ارتفاع مدار قطبی بسیار پایین تر است و از 600 کیلومتر تا 1600 کیلومتر متغیر می باشد.

ماهواره های هواشناسی بر دو نوعند آنهایی که در مدار قطبی مستقرند می توانند هر 12 ساعت یکبار کل سطح زمین را پوشش دهند. ماهواره های هواشناسی دمای هوا و زمین را اندازه می گیرند سرعت باد و حرکات ابرهای را ثبت می کنند و مناطق بارانخیز را معین می نمایند؛ این اطلاعات به هواشناسان امکان می دهند که وضعیت آب و هوا را پیش بینی کنند.

ماهواره های نظامی

ماهواره‌های نظامی یا به عبارتی ماهواره‌های امنیتی و جاسوسی ابزاری ایده آل برای جاسوسی هستند. بسیاری از کشورها با استفاده از اطلاعات این گونه ماهواره‌ها از تحرکات نظامی کشورهای دیگر آگاه می‌شوند و خود را برای مقابله آماده می‌سازند. برخی از آنها برای گرفتن عکسهای دقیق از مراکز نظامی و نقل و انتقال نیروها دوربینهای نیرومندی دارند. ماهواره های هشداردهنده مراقب موشکهای دشمنند ولی ماهواره های دیگر به استراق سمع مخابرات دشمن می پردازند. می توان با شلیک موشک های زمین به هوا یا ماهواره های قاتل به ماهواره های جاسوسی حمله کرد. آنها با لیزر یا منفجر شدن در مجاورت ماهواره های دشمن عملیات انهدام را انجام می دهند.