ماهواره های مصنوعی

ماهواره های مصنوعی بر اساس ماموریت هایشان طبقه بندی می شوند شش نوع اصلی ماهواره وجود دارند

ماهواره ی مصنوعی شی ایست كه توسط انسان ساخته شده و به طور مداوم در حال حركت در مداری حول زمین یا اجرام دیگری در فضا می باشد. بیشتر ماهواره های ساخته شده تاكنون حول كره زمین در حركتند و در مواردی چون مطالعه كائنات، ایستگاه های هوا شناسی، انتقال تماس های تلفنی از فراز اقیانوس ها، ردیابی و تعیین مسیر كشتی ها و هواپیماها و همینطور امور نظامی به كار می روند...... ماهواره هایی نیز وجود دارند كه دور ماه، خورشید، اجزام نزدیك به زمین و سیاراتی نظیر زهره، مریخ و مشتری در حال گردش می باشند. این ماهواره ها اغلب اطلاعات مربوط به جرم آسمانی كه حول آن در گردشند را جمع آوری می كنند.

به جز ماهواره های مصنوعی مذكور اشیای در حال گردش دیگری نیز در فضا وجود دارند از جمله فضا پیما ها، كپسول های فضایی و ایستگاه های فضایی كه به آنها نیز ماهواره می گوییم. البته اجرام دیگری نیز در فضا وجود دارند به نام زباله های فضایی شامل بالابرنده های مستهلك راكت ها، تانك های خالی سوخت و ... كه به زمین سقوط نكرده اند و در فضا در حركتند. در این مقاله به این اجرام نمی پردازیم.

اتحادیه سویت پرتاب كننده اولین ماهواره مصنوعی، اسپاتنیك ۱، در سال ۱۹۵۷ بود. از آن زمان ایالات متحده و حدود ۴۰ كشور دیگر سازنده و پرتاب كننده ماهواره به فضا بوده اند. امروزه قریب به ۳۰۰۰ ماهواره فعال و ۶۰۰۰ زباله فضایی در حال گردش به دور زمینند.

●انواع مدارها

مدارهای ماهواره ها اشكال گوناگونی دارند. برخی دایره شكل و برخی به شكل بیضی می باشند. مدارها از لحاظ ارتفاع (فاصله از جرمی كه ماهواره حول آن در گردش است) نیز با یكدیگر تفاوت دارند. برای مثال بعضی از ماهواره در مداری دایره شكل حول زمین خارج از اتمسفر در ارتفاع ۲۵۰ كیلومتر(۱۵۵ مایل) در حركتند و برخی در مداری حركت می كنند كه بیش از ۳۲۲۰۰ كیلومتر (۲۰۰۰۰ مایل) از زمین فاصله دارد. ارتفاع بیشتر مدار برابر است با دوره گردش ( مدت زمانیكه ماهواره یك دور كامل در مدار خود حركت می كند) طولانی تر. یك ماهواره زمانی در مدار خود باقی می ماند كه بین شتاب ماهواره ( سرعتی كه ماهواره می تواند در طی یك مسیر مستقیم داشته باشد ) و نیروی گرانش ناشی از جرم آسمانی كه ماهواره تحت تاثیر آن می باشد و دور آن در گردش است تعادل وجود داشته باشد. چنانچه شتاب ماهواره ای بیشتر از گرانش زمین باشد ماهواره در یك مسیر مستقیم از زمین دور می شود و چنانچه این شتاب كمتر باشد ماهواره به سمت زمین برخواهد گشت.

برای درك بهتر تعادل بین گرانش و شتاب، جسم كوچكی را در نظر بگیرید كه به انتهای یك رشته طناب متصل و در حال چرخش است. اگر طناب پاره شود جسم متصل به آن در یك مسیر صاف به زمین می افتد. طناب در واقع كار گرانش را انجام می دهد تا شی بتواند به چرخش خود ادامه دهد. ضمنا وزن شی و طناب میتوانند نشانگر رابطه بین ارتفاع ماهواره و دوره گردش آن باشد. طناب بلند مانند ارتفاع بلند است. هر چه طناب بلندتر باشد زمان بیشتری نیاز است تا شی متصل به آن یك دور كامل بچرخد. طناب كوتاه مانند ارتفاع كوتاه است و در زمان كمتری شی مذكور یك دور كامل در مدار خود گردش خواهد كرد. انواع گوناگونی از مدارها وجود دارند اما اغلب ماهواره هایی كه حول زمین در گردشند در یكی از این چهار گونه مدار حركت میكنند. (۱) ارتفاع بلند،ژئوسینكرنوس. (۲) ارتفاع متوسط. (۳) سان سینكرنوس، قطبی. (۴) ارتفاع كوتاه . شكل اغلب این گونه مدارها دایره ایست.

مدارهای ارتفاع بلند، ئوسینكرنوس بر فراز استوا و در ارتفاع ۳۵۹۰۰ كیلومتر(۲۲۳۰۰ مایل) قرار دارند. ماهواره های اینگونه مدارها حول محور عمودی زمین با سرعت و جهت برابر حركت زمین حركت می كنند. بنابراین هنگام رصد آنها از روی زمین همواره در نقطه ای ثابت به نظر می رسند. برای پرتاب و ارسال این ماهواره ها انرژی بسیار فراوانی لازم است.

ارتفاع یك مدار متوسط حدود ۲۰۰۰۰ كیلومتر (۱۲۴۰۰ مایل) و دوره گردش ماهواره های آن ۱۲ ساعت است . مدار خارج از اتمسفر زمین و كاملا پایدار است. امواج رادیویی كه از ماهواره های موجود در این مدارها ارسال می گردد در مناطق بسیارزیادی از زمین قابل دریافت است. پایداری و وسعت مناطق تحت پوشش این گونه مدارها آنها را برای ماهواره های ردیاب مناسب می نماید.

مدارهای سان سینكرنوس، قطبی، ارتفاع نسبتا كوتاهی دارند. آنها تقریبا از فراز هر دو قطب زمین عبور می كنند.مكان این مدارها متناسب با حركت زمین به دور خورشید در حركت است به گونه ایكه ماهواره ی این مدار خمواره در یك ساعت محلی ثابت از استوا عبور می كند. از آنجاییكه این ماهواره ها از همه عرض های جغرافی زمین می گذرند قادرند كه اطلاعات را از تمامی سطح زمین دریافت نمایند. در اینجا می توان ماهواره TERRA را به عنوان مثال نام برد. وظیفه این ماهواره مطالعه اثرات چرخه ها ی طبیعی و فعالیت های انسان بر روی آب و هوای كره زمین است. ارتفاع مدار این ماهواره ۷۰۵ كیلومتر (۴۳۸ مایل) و دوره گردش آن ۹۹ دقیقه است. زمانیكه این ماهواره از استوا عبور می كند ساعت محلی همیشه ۱۰:۳۰ صبح و یا ۱۰:۳۰ شب است.

یك مدار ارتفاع كوتاه درست بر فراز جو زمین قرار دارد جاییكه تقریبا هوایی برای ایجاد تماس و اصطكاك وجود ندارد. برای ارسال ماهواره به این نوع مدارها انرژی كمتری نسبت به سه نوع مدار مذكور دیگر لازم است. ماهواره ها ی مطالعاتی كه مسئول دریافت اطلاعات از اعماق فضا می باشند غالبا در این مدارها در حركتند. برای مثال تلسكوپ هابل كه در ارتفاع ۶۱۰ كیلومتر(۳۸۰ مایل) با دوره گردش ۹۷ دقیقه در حركت است.

●انواع ماهواره ها

ماهواره های مصنوعی بر اساس ماموریت هایشان طبقه بندی می شوند. شش نوع اصلی ماهواره وجود دارند.

۱) تحقیقات علمی،

۲) هواشناسی،

۳) ارتباطی،

۴) ردیاب،

۵) مشاهده زمین،

۶) تاسیسات نظامی.

ماهواره های تحقیقات علمی اطلاعات را به منظور بررسی های كارشناسی جمع آوری می كنند. این ماهواره ها اغلب به منظور انجام یكی از سه ماموریت زیر طراحی و ساخته می شوند.

۱) جمع آوری اطلاعات مربوط به ساختار، تركیب و تاثیرات فضای اطراف كره زمین.

۲) ثبت تغییرات در سطح و جو كره زمین. این ماهواره ها اغلب در مدارهای قطبی در حركتند.

۳) مشاهده سیارات، ستاره ها و اجرام آسمانی در فواصل بسیار دور. بیشتر این ماهواره ها در ارتفاع كوتاه در حركتند. ماهواره های مخصوص تحقیقات علمی حول سیارات دیگر، ماه و خورشید نیز حضور دارند.

ماهواره های هواشناسی به دانشمندان برای مطالعه بر روی نقشه های هواشناسی و پیش بینی وضعیت آب و هوا كمك می كنند. این ماهواره ها قادر به مشاهده وضعیت اتمسفر مناطق گسترده ای از زمین می باشند. بعضی از ماهواره های هواشناسی در مدارهای سان سینكرنوس، قطبی، در حركتند كه توانایی مشاهده بسیار دقیق تغییرات در كل سطح كره زمین را دارند. آنها می توانند مشخصات ابرها، دما، فشار هوا، بارندگی و تركیبات شیمیایی اتمسفر را اندازه گیری نمایند. از آنجا كه این ماهواره ها همواره هر نقطه از زمین را در یك ساعت مشخص محلی مشاهده می كنند .

نویسنده و مترجم : لنا سجادی فر

منبع: Oberright, John E. "Satellite, Artificial." World Book Online Reference Center. ۲۰۰۴. World Book, Inc.

---