ماهواره‌ها

یک ماهواره شی ای است که بر مدار تقریبا بیضی شکل به دور زمین می‌گردد. نخستین ماهواره در ۴ اکتبر ۱۹۵۷ توسط اتحادیه ی جماهیر شوروی به فضا پرتاب شد. این ماهواره، اسپوتنیک ۱ نام داشت. این ماهواره کره ای به وزن ۶/۸۳ کیلوگرم . به قطر ۵۸ سانتیمتر بود که زمین را بر مداری بیضوی با حضیض زمینی ۲۵۰ کیلومتر و اوج زمینی ۹۳۴ کیلومتر دور می‌زد و هر بار گردش آن به دور زمین ۹۶ دقیقه طول می‌کشید. اسپونتیک ۱ در طول عمر خود راهی برابر با ۵۹۰ کیلومتر را پیمود.
▪ برای پرتاب ماهواره، باید:
۱) آن را به ارتفاع لازم از سطح زمین رساند.
۲) آن را در امتداد درست قرار داد.
۳) تندی مناسب را به آن داد.
ماهواره را باید به ارتفاع چند صد کیلومتر برد تا اثر اصطکاک جوی بر حرکت مداریش حداقل شود. اگر بخواهیم ماهواره در مداری دایره ای شکل قرار گیرد باید سرعتی عمود بر شعاع زمین به آن داده شود و اگر بخواهیم مدار ماهواره بیضی شکل باشد، سرعتی که به آن می‌دهیم باید اندکی از خط عمود انحراف داشته باشد.
برای اینکه از سرعتی که حرکت وضعی زمین به ماهواره می‌دهد بیشترین استفاده ممکن به عمل آید باید ماهواره در استوا و به جانب مشرق پرتاب شود، زیرا در این صورت سرعت موجود حداکثر و حدود ۱۶۰۰ کیلومتر در ساعت خواهد بود. هر شی ای که در استوا باشد، اگر فرض کنیم که یک بار در ۲۴ ساعت به دور زمین بچرخد دارای چنین سرعتی نسبت به فضا است. ( پیرامون زمین ۴۰۰۰۰ کیلومتر است. ) چنین ماهواره ای را تنها ناظرانی می‌توانند ببینند که در استوا یا در نزدیکی آن هستند. این ماهواره فقط اطلاعاتی درباره ی عرض جغرافیایی صفر درجه به ما خواهد داد.
برای آنکه ماهواره ای را همه ی ناظران زمینی ببینند، باید ماهواره در امتداد شمال - جنوب حرکت کند، ولی این وضعیت امکان استفاده از سرعت " موجود " را منتفی می‌کند.
سرعت افقی مناسب بین ۳۰۰۰۰ و ۴۰۰۰۰ کیلومتر در ساعت یا بین ۲/۸ تا ۲/۱۱ کیلومتر در ثانیه است. ۸ کیلومتر در ثانیه برای مدارهای کوچک و ۱۱ کیلومتر در ثانیه مناسب مدارهای بسیار بزرگ است. اگر سرعت افقی از ۸ کیلومتر در ثانیه کمتر باشد، ماهواره در مدار قرار نخواهد گرفت و بر سطح زمین سقوط خواهد کرد. اگر این سرعت از ۲/۱۱ کیلومتر در ثانیه بیشتر باشد باز هم در مدار گردش به دور زمین قرار نخواهد گرفت. ولی این بار از میدان گرانش زمین خواهد گریخت.
معمولا سه کاری را که برای پرتاب ماهواره باید انجام داد با هم ترکیب می‌کنند. ماهواره را معمولا به کمک موشکی چند مرحله ای در مدار قرار می‌دهند. غرض اصلی از مرحله ی نخست این است که ماهواره از کوتاهترین مسیر ممکن (یعنی به خط مستقیم) از بخش غلیظ جو خارج شود و به مناسب ترین سرعت دست یابد این کار اثر اصطکاک را به حداقل می‌رساند. مرحله های دیگر ماهواره را به حالت افقی در می‌آورد و سرعت مورد نظر را به آن می‌دهند.
قبل از پرتاب، هر مرحله ی موشک با مقدار سوخت لازم پر می‌شود. هر قسمت پس از آنکه وظیفه اش را انجام داد از بقیه ی موشک جدا می‌شود.
یک موشک نمونه برای پرتاب ماهواره، مکن است شامل سه قسمت و یک دماغه ی مخروطی باشد. ماهواره وقتی بر مدار قرار گرفت، الی الابد در آن خواهد ماند، زیرا نیروهایی که بر ماهواره وارد می‌آیند، یکدیگر را خنثی می‌کنند، و نیروی کل صفر می‌شود.
▪ در ارتفاع های زیاد از سطح زمین، تنها دو نیرو بر ماهواره وارد می‌شود:
۱) نیروی گرانش زمین
۲) نیروی گریز از مرکز.
این دو نیرو، در یک سرعت و یک ارتفاع معین، از نظر اندازه با یکدیگر برابر و از نظر جهت، مخالف یکدیگر هستند. بنابراین یکدیگر را خنثی می‌کنند. از این رو ماهواره ای که سرعت و ارتفاع مناسب را داشته باشد همچنان بر مدار ش حرکت می‌کند، زیرا نیرویی وجود ندارد تا آن را از مسیر منحرف سازد.
در داخل جو زمین، اصطکاک میان جو و ماهواره تعادل نیروی گرانشی و گریز از مرکز را به هم می‌زند. نیروی اصطکاک از سرعت ماهواره می‌کاهد و زنجیره ی رویدادهای زیر را موجب می‌شود:
۱) کاهش تندی، سبب کاهش نیروی گریز از مرکز می‌شود.
۲) نیروی گرانشی که بزرگتر از نیروی گریز از مرکز شده است، موجب می‌شود که ماهواره در حالی که به سطح زمین نزدیکتر می‌شود مسیری مارپیچی را بپیماید.
۳) نیروی اصطکاک ممکن است به اندازه ای حرارت ایجاد کند که ماهواره پیش از رسیدن به زمین بسوزد.
▪ ماهواره‌ها برای مقاصد گوناگونی مورد استفاده قرار می‌گیرند، که بعضی از این موارد عبارتنداز:
۱) ماهواره های مخابراتی
۲) ماهواره های هواشناسی
۳) ماهواره های زمین شناسی
۴) ماهواره های نظامی
بهترین موقع برای مشاهده ی یک ماهواره با چشم، هنگام بامداد یا شامگاه است. در این مواقع خورشید زیر افق است، ناظر در ناحیه ی تاریکی جای دارد ولی ماهواره که چند صد کیلومتر ارتفاع دارد، نور خورشید را دریافت و منعکس می‌کند.
دوستانی که تلسکوپ در اختیار دارند می‌توانند به راحتی ماهواره‌ها و ایستگاههای فضایی را وقتی در آسمان محل سکونت آنها قرار دارند رصد کنند.

منبع : مدرسه اینترنتی تبیان