0 تا 100 ساختار سیستم ماهواره در مدار زمین
فهرست مطالب
ماهواره به ماشینی اطلاق می شود که به فضا پرتاب شده و در مدار زمین حرکت می کند. ماهواره دارای یک سیستم ارتباطی دریافت و ارسال سیگنال های رادیویی است.
سیستم ماهواره چگونه است؟
سیستم ماهواره امکان برقراری ارتباطات، هدایت ناوبری، پیش بینی آب و هوا، تحقیقات علمی و عملیات نظامی را متحول کرده است و آن را به بخشی ضروری از زندگی مدرن تبدیل کرده است.
به طور کلی، دو نوع اصلی از سیستم ماهواره وجود دارد:
- اجرام آسمانی یا ماهواره های طبیعی
- ماهواره های مصنوعی (ساخت بشر)
اجرام آسمانی، به سیستم ماهواره ای طبیعی اشاره دارند که به دور سیارات می چرخند و سیگنال هایی از آنها توسط زمین دریافت می گردد.
انواع سیستم ماهواره مصنوعی، به دست سازه های انسانی اشاره دارد که اغلب توسط موشک به فضا پرتاب می شوند و برای انجام وظایف خاصی طراحی شده اند.
به عنوان مثال، ماهواره های ارتباطی، برای انتقال سیگنال های تلویزیونی، تماس های تلفنی و داده های اینترنتی در فواصل طولانی استفاده می شوند.
و یا ماهواره های ناوبری مانند سیستم موقعیت یاب جهانی (GPS)، به تعیین اطلاعات دقیق مکان و زمان بر روی زمین کمک می کنند.
ماهواره های هواشناسی نیز انواع دیگری هستند که الگوهای تغییرات آب و هوا را کنترل می کنند و داده ها را برای کمک به پیش بینی آب و هوا جمع آوری می کنند.
از ماهواره های علمی مانند هابل و جیمز وب نیز برای مطالعه اجرام آسمانی، جمع آوری داده ها برای اهداف تحقیقاتی و انجام آزمایشات در فضا استفاده می شود.
در این مقاله به طور مفصل در مورد سیستم ماهواره و مکانیزم برقراری ارتباط در آن را مورد بحث و بررسی قرار می دهیم. با ما همراه باشید.
مکانیزم اصلی سیستم ماهواره بر چه اساسی است؟
ماهواره چیست؟
ماهواره، ماه، سیاره یا ماشینی است که به دور یک سیاره یا ستاره می چرخد. به عنوان مثال، زمین یک ماهواره است زیرا به دور خورشید می چرخد. به همین ترتیب، ماه نیز یک ماهواره است، زیرا به دور زمین می چرخد.
اما معمولاً کلمه "ماهواره" به ماشینی اطلاق می شود که به فضا پرتاب می شود و در اطراف زمین یا جسم دیگری در فضا حرکت می کند.
ماهواره اساساً یک سیستم ارتباطی مستقل، با توانایی دریافت سیگنال های رادیویی از زمین و ارسال مجدد آنها از طریق از یک فرستنده است.
ایستگاه های زمینی دستورات را به سیستم ماهواره ارسال کرده و سپس، داده های درخواستی به زمین مخابره می شود (معمولاً به ایستگاه های گیرنده خاصی که برای تفسیر و استفاده از اطلاعات مجهز هستند).
ماهواره ها با حرکت مداوم در مداری به دور زمین کار می کنند. آنها به فضا پرتاب می شوند و برای ماندن در موقعیت تعیین شده خود، معمولاً در فاصله ثابتی از سطح زمین، به تکانه خود متکی هستند.
چرا ماهواره ها مهم هستند؟
سنسورهای مورد استفاده در انواع سیستم ماهواره ماشینی، به آنها اجازه می دهد تا مناطق وسیعی از زمین را در یک لحظه رصد کنند.
این توانایی به این معنی است که ماهواره ها می توانند داده های بسیار بیشتری را با سرعت بالاتری نسبت به ابزارهای روی زمین جمع آوری کنند و در اختیار انسان قرار دهند.
همچنین یک سیستم ماهواره بهتر از تلسکوپ های موجود بر سطح زمین، می تواند فضا را ببیند زیرا بر فراز ابرها، غبار و مولکول های موجود در جو که دید را در سطح زمین مسدود می کنند، پرواز می کنند.
ماهواره ها چگونه به دور زمین می چرخند؟
ماهواره ها با دنبال کردن مسیرهای خاصی به نام "مدار" به دور زمین می چرخند. مدارها بسته به هدف ماهواره و منطقه تحت پوشش مورد نظر، انواع مختلفی دارند.
بعلاوه، سیستم ماهواره بسته به هدف مورد نظر، می تواند در ارتفاعات و شیب های مختلف به دور زمین بچرخد.
سیستم ماهواره مدار ثابت
ماهواره های مدار ثابت (Geostationary Orbit)، بر فراز خط استوا در ارتفاع تقریبی 36000 کیلومتری (22000 مایلی) در مدار زمین قرار می گیرند.
آنها هم جهت و هم سرعت با چرخش زمین حرکت می کنند و در نتیجه ماهواره از نقطه ای ثابت روی زمین، در آسمان ثابت دیده می شود. این سیستم معمولاً برای ماهواره های ارتباطی، نظارت بر آب و هوا و پخش استفاده می شود.
سیستم ماهواره مدار پایین
معمولاً ماهواره های مدار پایین (Low Earth Orbit) در ارتفاعات چند صد کیلومتری تا حدود 2000 کیلومتر (120-1200 مایل) قرار دارند.
آنها در مدت زمان نسبتاً کوتاهی، معمولاً کمتر از دو ساعت، به دور زمین می چرخند. بسیاری از ماهواره ها، از جمله ماهواره هایی که برای رصد زمین، سنجش از راه دور و برخی اهداف ارتباطی هستند، در این گروه قرار می گیرند.
ماهواره‌های مدار پایین، به دلیل ارتفاع پایین تر، توان ارائه داده بیشتری دارند، اما با این وجود، محدوده پوشش محدودتری نیز دارند.
سیستم ماهواره مدار متوسط
این گروه از ماهواره ها در مدار زمین در ارتفاعات بین 2000 تا 36000 کیلومتر (1200-22000 مایل) به دور زمین می چرخند.
این مدار معمولاً برای سیستم های ناوبری مانند سیستم موقعیت یاب جهانی (GPS) استفاده می شود. معمولاً چندین ساعت طول می کشد تا این ماهواره ها، مداری را به دور زمین کامل کنند.
سیستم ماهواره با مدار بسیار بیضوی
ماهواره های با مدار بیضوی (Highly Elliptical Orbit)، مسری بیضی شکلرا دنبال می کنند و همین امر به آنها اجازه می دهد تا زمان بیشتری را بر روی یک منطقه خاص از زمین بگذرانند.
این ماهواره ها اوج بالا (دورترین نقطه از زمین) و حضیض پایین (نزدیک ترین نقطه به زمین) دارند که در نتیجه زمان ماندگاری طولانی تری در یک منطقه خاص به همراه دارد.
برای قرار گرفتن در مدار مورد نظر، ابتدا باید سیستم ماهواره توسط یک سیستم پرتابی مانند موشک تقویت شود زیرا به آنها کمک می کند به ارتفاع و سرعت مطلوب برسند.
هنگامی که ماهواره ها در مدار مورد نظر قرار می گیرند، نیروی گرانش زمین آنها را در مسیرهای تعیین شده خود نگه می دارد.
علاوه بر این، اصلاح مسیر و مانورهای مداری نیز به صورت دوره ای انجام می شود تا اطمینان حاصل شود که ماهواره در مسیر باقی می ماند و از برخورد با سایر ماهواره ها یا زباله های فضایی جلوگیری می کند.
چرا ماهواره ها به یکدیگر برخورد نمی کنند؟
در حقیقت ممکن است برخوردهایی بین ماهواره های موجود در مدار صورت بگیرد. با این وجود، سازمان ناسا و سایر سازمان های بین المللی، ماهواره ها را در فضا ردیابی می کنند.
برخورد بین ماهواره ها نادر است زیرا زمانی که یک سیستم ماهواره طوری طراحی می شود که در مداری خارج از مدار ماهواره های دیگر قرار بگیرد.
با این حال، مدارها می توانند در طول زمان تغییر کنند و با پرتاب روزافزون ماهواره ها به فضا، احتمال سقوط افزایش می یابد.
اجزای یک سیستم ماهواره کدامند؟
ماهواره ها اشکال و اندازه های مختلفی دارند. اما اکثر آنها حداقل چند بخش مشترک دارند که این قطعات با هم کار می کنند تا عملکردهای اولیه ماهواره مانند ارتباطات را امکان پذیر نمایند. دو بخش اصلی یک ماهواره عبارت اند از:
- آنتن
- منبع تغذیه
سیستم تغذیه
منبع تغذیه می تواند شامل پنل های خورشیدی یا باتری هایی برای تولید و ذخیره برق برای عملکرد ماهواره باشد. پنل های خورشیدی با تبدیل نور خورشید به برق انرژی تولید می کنند.
آنتن
این بخش، شامل آنتن های ارتباطی برای ارسال و دریافت سیگنال از زمین یا ماهواره های دیگر است. این آنتن ها امکان ارتباط بین ایستگاه های ماهواره ای و زمینی را فراهم می کنند.
بخش های دیگر یک سیستم ماهواره
- سیستم کامپیوتر داخلی: عملیات، پردازش داده ها و عملکردهای ارتباطی ماهواره را کنترل و مدیریت می کند.
- محموله و تجهیزات جانبی: برای مثال، ماهواره های هواشناسی دارای دوربین ها و حسگرهایی برای نظارت بر شرایط جوی هستند.
- سیستم کنترل موقعیت: این سیستم جهت گیری، ثبات و موقعیت ماهواره را در فضا حفظ می کند که معمولاً از رانشگرها یا گشتاورهای مغناطیسی برای تنظیم موقعیت و مدار ماهواره تشکیل می شود.
- سیستم ارتباط از راه دور: داده های مربوط به سلامت، عملکرد و شرایط محیطی ماهواره را برای نظارت و تجزیه و تحلیل به ایستگاه زمینی جمع آوری و ارسال می کند.
- سیستم فرماندهی و کنترل: به اپراتورهای زمینی اجازه می دهد تا عملکردهای ماهواره از جمله شروع مانورها، تنظیم پارامترها و دستورالعمل های جدید را کنترل و فرمان دهند.
- سیستم کنترل دما: این سیستم با استفاده از بخاری، رادیاتور، عایق و سایر اقدامات، محدوده دمایی بهینه را در داخل ماهواره حفظ می کند.
سخن پایانی
به طور کلی، ماهواره ها در زمینه های مختلف مانند ارتباطات، نظارت بر آب و هوا، ناوبری، سنجش از راه دور و تحقیقات علمی نقش مهمی ایفا می کنند.
سیستم ماهواره با چرخش مداوم به دور زمین، چشم اندازی جهانی ارائه می دهد و ما را قادر می سازد داده ها و بینش های ارزشمندی را به دست آوریم.
این سیستم های ماهواره ای اغلب شامل چندین ماهواره هستند که با هم کار می‌کنند تا پوشش جامعی را فراهم کنند و کاربردهای مختلفی را فعال کنند.
امیدواریم که این مقاله برای شما مفید بوده باشد. دعوت می کنیم که از دیگر مقالات و محصولات مجموعه بلورآزما دیدن کنید.
