.jpg)
« برگزاری همایش نجوم مرکز استعدادهای درخشان ابهر | صفحه اصلي | دعوت از خیرین محترم مدرسه ساز »
مقاله عرفان کاظمی وعلی علی پور
چکیده
نخستین ماهواره مصنوعی فعال به نام اسپو یتنگ-۱ توسط اتحاد جماهیر شوروی به فضا پرتاپ شد. بهره مندی از ارتباطات ماهواره ای در ایران با گشایش نخستین ایستگاه زمینی در فاصله ۵۵ کیلومتری همدان از مهر ماه سال ۱۳۴۸شمسی به منظور برقراری ارتباطات تلفنی ، تلکس و تلویزیونی با کشورهای اروپایی – آمریکایی آغاز شدکه این ایستگاه اکنون با نام شهید قندی موجود است. هر ماهواره از یک بخش فضایی -که خود شامل ماهواره ، بخش پرتاب و کنترل – و یک بخش زمینی – شامل ایستگاه های زمینی و اجزای آن در زمین – تشکیل شده است. ماهواره از دو بخش تجهیزات مخابراتی ( شامل ترانسپاندر ها ) و غیر مخابراتی(شامل ساختمان مکانیکی ، سامانه منبع مکانیکی … ) تشکیل شده است. پوشش دهی ماهواره ای زمین ، برای طراحی بخش های مختلف سامانه ماهواره ای نظیر تعداد ماهواره هایی که باید مورد استفاده قرار گیرد. از لحاظ وزن می توان ماهواره ها را به رده هایماهواره های بزرگ ، متوسط ، کوچک، میکرو و نانو تقسیم می شوند. ماهواره ها از لحاظ منطقه تحت پوشش به سه گروه محلی ، بین المللی و منطقه ای تقسیم می شوند. از نظر مدار هم ماهواره ها به چهار دسته کم ارتفاع، مدار متوسط، سنکرون و مدار بلند ارتفاع دسته بندی می شوند.
میکرو ماهواره ها دارای مزایا معایبی از جمله عمر کوتاه و محدود و غیر قابل پیش بینی بودن و … قابل ذکر هستند . ماهواره های نظامی را از لحاظ کاربرد می توان به صورت ماهواره های جاسوسی شنود الکترونیکی ،
ماهواره های هواشناسی نظامی ، ماهواره های جاسوسی – عکاسی ، ماهواره های هشدار دهنده ، ماهواره های تاکتیکی تقسیم می شوند. برتری های ماهواره ها نسبت به خطوط مایکروویو، وی .اچ. اف و فرکانس بالا را در مواردی همچون پهنای باند وسیع، پوشش وسیع، انعطاف پذیری، اطمینان و هزینه کم در ارتباط را دور برشمرد.
از جمله کاستی های به کار گیری ارتباط ماهواره ای می توان به این مورد اشاره کرد که برای کشورهایی که دارای فناوری ماهواره ای نیستند ، فناوری آن وارداتی بوده و بیش تر کانال های اجاره ای به کار می رود.
ماهواره ارتباطی در عملیات نظامی کاربرد های گسترده ای دارند که از آن گونه می توان به برقراری ارتباط تاکتیکی تک کانال بین یگان های کوچک، ارتباط جایگزین در عملیات و مواقعی که سایر ارتباطات مختل می شود،اشاره کرد. هنگام به کارگیری سامانه های ارتباط ماهواره ای به تدابیر امنیتی به کارگیری رمز کننده های سطح بالا و ساخت داخل کشور، تعیین طبقه بندی اطلاعات، قابل ارسال روی شبکه های ماهواره ای و … نیاز است .
کلید واژه ها : ماهواره ،مدار ، وزن ، آنتن،سنکرون،میل استار ، ارتباط ، نظامی ، غیر نظامی ، مخابراتی ،
پوشش، ترانسپاندر، بخش پرتاب، کنترل ، تغذیه ، مکانیک ، موتور ، اوج ، ارتفاع ، سامانه ، بین المللی ، میکرو
مقدمه
واژه ی انگلیسی satellite به معنی ماهواره از کلمه لاتین satelles به معنی همراه،دنباله رو یا محافظ شخصی گرفته شده است.لغت ماهواره طبق تعریف،به سامانه ای گفته می شود که در مداری به دور یک سیاره(معمولا زمین)در حال گردش باشد.انرژی زیادی برای قرار دادن یک ماهواره در مدار مورد نیاز است.این انرژی به طور معمول با کاربرد راکت به دست می آید .به طوری که که راکت،ماهواره را با سرعت مورد نیاز بالا برده و آن را در مدار رها کند.
در دوره کنونی،ماهواره و فناوری های وابسته،آن چنان در تار و پود زندگی بشر نفوذ کرده و به پیش می تازد که نقش تعیین کننده آن در دگرگونی تمدن بشری،قابل توجه است.از این رو فناوری ماهواره ای به عنوان شاخه ای مهم در پژوهش های فضایی،جایگاه ویژه ای در زمینه های مختلف ارتباطی پیدا کرده است.هم اکنون تمامی پهنه جهان از بزرگترین مناطق تا دور افتاده ترین جزایر زیر پوشش شبکه گسترده ماهواره های ارتباطی،مخابراتی و نظامی قرار دارد.
فرستادن سیگنال های صدا،سیما،اطلاعات چند رسانه ای و… به بهترین روش و حداکثر سرعت از طریق همین شبکه ها صورت می گیرد . در واقع از میان فناوری فضایی ، ارتباطات ماهواره ای بیشتر از همه مورد استفاده بود . نخست برای ارتباطات میان قاره ای از آن استفاده شد و امروز ماهواره ها برای ارتباطات بین المللی به کار برده می شوند .هر روز تعداد کشورهایی که برای ارتباطات داخلی از آن استفاده می کنند بیش تر می شوند.
ماهواره ها توانایی جدیدی برای انجام وظایف دشوار و بزرگ بشر در مقابل سامانه پیچیده اکولوژی(روابط موجودات زنده و محیط)-که بشر یکی از اجزای آن است-پدید آورده اند.ماهواره ها برای نخستین بار در تاریخ بشر راه حل های جهانی برای مسایل جهانی فراهم ساخته اند.در نتیجه ایجاد سازمان های جهانی برای کاربرد بهینه این امکانات جدید فوریت بیش تری پیدا کرده است.
مخابره مستقیم تصویر از ماه-که صدها میلیون مردم در سراسر جهان آن را دیدند- نشانه انقلابی در مخابرات بود که اهمیت آن را نباید کمتر از فرود بر ماه شمرد.میزان مخابره بین فرستنده ها و گیرنده های بین المللی را با بی سیم های رادیویی فرکانس بالا یا سامانه کابل های زیر دریایی به خوبی اداره کرد.از سال ۱۹۶۵ تاکنون” اینتل ست” سامانه مخابراتی ماهواره ای جهان را اداره کرده است.نخستین ماهواره “ارلی برد” که ۲۴۰ کانال تلفنی دو جانبی گنجایش داشت،یک شبه گنجایش کانال ۴ کابل زیر دریایی اقیانوس اطلس را دو برابر کرد و تسهیلات بین المللی جدیدی در دسترس کشور های سایر نقاط جهان قرار داد.
تاریخچه ماهواره
قبل از قرار دادن ماهواره های ساخته ی دست بشر در مدار،ازماه به عنوان یک بازتابش امواج الکترومغناطیس استفاده می شد.نخستین آزمایش فرستادن امواج به طرف ماه و بازتابش آن در ژانویه سال ۱۹۵۴ صورت گرفت. نیروی دریایی امریکا در سالهای ۱۹۵۶ تا ۱۹۵۷ ، بین آنا پولیس و هونولولو از طریق ماه ارتباط بر قرار کرد. در این ارتباط قدرت فرستنده در حدود هزار کیلو وات و قطر آنتن گیرنده ۲۶ متر و فرکانی امواج فرستاده شد حدود ۴۳۰ مگاهرتز بود.ماهواره هایی نیز به شکل ها و اندازه های مختلف به منظور بازتابیدن امواج به فضا فرستاده می شد که با وجود سادگی و کار آمدی،کاستی هایی نیز داشت و بازتابش آن ها در برابر سیگنال های مختلف،متفاوت بود.
یعنی به دلیل فقط امواج بازتاب می کردند و هیچ گونه تقویتی روی سیگنال انجام نمی دادند، نیاز به آنتن های بزرگ برای گیرنده داشتند و چون در یک جا ثابت نبودند امکان ردیابی آنها مشکل بود.به این دلیل به آن ها ماهواره های غیر فعال می گفتند.
نخستین ماهواره ی مصنوعی فعال به نام اسپو یتنگ-۱چهار اکتبر ۱۹۵۷ توسط اتحاد جماهیر شوروی به فضا پرتاب شد و انقلابی در صنعت فضا به وجود آورد.این ماهواره سیگنال های ۲۰و۴۰مگاهرتزی را می فرستاد که می شد آن ها را توسط یک گیرنده ی ساده دریافت کرد.
در سال ۱۹۶۰ میلادی یعنی کم و بیش ۳ سال بعد از پرتاب نخستین فضا پیمای شوروی،آمریکایی ها نخستین ماهواره مخابراتی را در مدار زمین قرار دادند، قطر این ماهواره بزرگ ۳۰متر بود و در ارتفاع ۱۵۰۰ کیلومتری زمین گردش می کرد.
این ماهواره مجهز به نوعی آیینه بود که امواج را از ایستگاه های فرستنده می گرفت و به ایستگاه های گیرنده (که به علت کروی بودن زمین نمی توانستند آن ها را به طور مستقیم دریافت کنند)، بازتاب می کرد. با آرامی و با پیشرفت چشمگیر فناوری ماهواره ای ، هر روز ماهوارهای جدیدتر و پر قدرت تر و با کارایی بالاتر ساخته شده و به فضا فرستاده شدند.
تاریخچه ارتباطات ماهواره ای در ایران
بهره مندی از ارتباطات ماهواره ای در ایران با گشایش نخستین ایستگاه زمینی در فاصله ۵۵ کیلومتری همدان از مهر ماه سال ۱۳۴۸شمسی به منظور برقراری ارتباطات تلفنی ، تلکس و تلویزیونی با کشورهای اروپایی – آمریکایی آغاز شد. این ایستگاه زمینی – که بعد ها به شهید قندی تغییر نام یافت. ابتدا مجهز به یک آنتن با قطر ۳۰ متر و وزنی حدود ۳۸۰ تن بود.
این ایستگاه در شروع فعالیت ، توانایی برقراری ارتباطات هشت کانال تلفنی و فرستادن و دریافت یک برنامه تلویزیونی از طریق ماهواره اینتل ست را بر فراز اقیانوس اطلس داشت. به علت نیاز به ارتباط با کشورهای آسیایی و دیگر کشورهای اروپایی را از طریق ماهواره اینتل ست – که بر فراز اقیانوس هند قرار داشت- برقرار می کرد .
با گسترش ارتباطات ماهواره ای و به خاطر کارگیری فناوری جدید در رفع نیازها ، توسعه ارتباطات و کاربردهای مختلف آن مرکز ارتباطات ماهواره ای بومهن و ایستگاه زمینی اصفهان توسط شرکت مخابرات در سال ۱۳۶۵ شمسی نصب و راه اندازی شد. در حال حاضر مرکز ارتباطات ماهواره ای بومهن ، ایستگاه زمینی شهید قندی و ایستگاه زمینی اصفهان با داشتن آنتن های گیرنده و فرستنده مناسب ، ارتباطات ماهواره ای ایران را برقرار می کنند.
در چند سال اخیر با گسترش دانش مربوط به ماهواره ها فعالیت های زیادی در رابطه با فرستادن ماهواره به فضا انجام شد و نخستین ماهواره ی ساخته شده توسط دانشمندان ایرانی موسوم به « ماهواره امید» به فضا فرستاده شد و ماموریت خود را به خوبی انجام داد. هم اکنون دانشمندان ایرانی در حال ساختن چند ماهواره ی دیگر هستند. این می تواند قدمی بزرگی در راه ماهواره ها و ماهواره برها باشد.
سامانه ماهواره
بخش فضایی
بخش فضایی ماهواره به سه بخش جدا از هم شامل ماهواره، بخش پرتاب و بخش کنترل تقسیم می شود.
ü ماهواره
ماهواره ها به عنوان یک تکرار کننده در فضا به کار می روند.آن ها امواج فرستاده شده را از ایستگاه های زمینی دریافت کرده، فرکانس آن را تغییر داده یا تقویت کرده و سپس به منطقه پیش بینی شده می فرستند.
عمر ماهواره ها معمولا بین هفت تا ده سال است. یک ماهواره توسط سلول های جذب کننده انرژی خورشیدی تغذیه می شود و در هنگام خورشید گرفتگی، باتری هایی را به کار می گیرد که عمر آن ها یکی از عوامل موثر در تعیین عمر ماهواره است. عامل دیگر افزایش طول عمر ماهواره ها، مقدار سوخت، ذخیره شده در ماهواره است که برای مصرف در میکروموتورها است. میکروموتور ها به منظور اصلاح موقعیت ماهواره در مدار به کار می روند.
ü بخش پرتاب
پرتاب کننده مختلفی در جهان موجود است که از لحاظ وزن، حجم و دقت در قرار دادن ماهواره ها در مدار متفاوت هستند، بنابراین باید هماهنگی بین کشور پرتاب کننده و کشور سازنده ماهواره به عمل آید.
ü کنترل
این بخش را شاید بتوان مهم ترین بخش فضایی دانست. زیرا حساس ترین وظیفه را برای نگهداری ماهواره در مدار به عهده دارد. به طور کلی روش کار اینگونه است که کشور پرتاب کننده، ماهواره را در مدار قرار داده و سپس به کشور درخواست کننده اطلاع می دهد که از آن به بعد کنترل ماهواره ر ا بر عهده بگیرد.
باید یاد آور شد این بخش از کنترل ماهواره ظریف ترین و بحرانی ترین بخش در هدایت و کنترل ماهواره است.
زیرا با کوچکترین اشتباه سبب گم شدن ماهواره در فضا خواهد شد. همچنین زمانی که ماهواره در مدار ویژه خود قرار می گیرد، باید تحت کنترل قرار گیرد که از بین نرود. به طوری که با از بین رفتن آن ایستگاه زمینی از کار افتاده و منطقه بدن ارتباط خواهد شد.
بخش زمینی
بخش زمینی شامل ایستگاه های زمینی و اجزای آن در زمین است. یکی از بخش های مهم در ایستگاه زمینی آنتن است که درجه اهمیت آنتن ها بستگی به قطر آنتن و سایر استانداردهای مربوط دارد.
ساختمان ماهواره
ماهواره از دو بخش تجهیزات مخابراتی و غیر مخابراتی تشکیل شده است. زیر سامانه های مخابراتی، آنتن ها و تکرار کننده ها هستند. در بخش مخابراتی دستگاهی وجود دارد که وظیفه تکرار کننده های رادیویی (رله) را انجام می دهد و ترانسپاندر نام دارد. ترانسپاندرها سیگنال های فرستاده شده از زمین را دریافت و پس از تقویت و تغییر فرکانس، آن ها را به زمین می فرستند.
آنتن های مربوط به این تراسپاندرها به گونه ای طراحی شده اند که فقط بخش هایی از سطح زمین را که درون شبکه ماهواره ای قرار دارند، پوشش دهند. بخش غیر مخابراتی ماهواره که در واقع پشتیبانی فنی آن است شامل سامانه کنترل حرارتی، سامانه کنترل موقعیت و مدار، ساختمان مکانیکی، سامانه منبع تغذیه و موتور اوج گیری است.
سامانه کنترل حرارتی ماهواره
این سامانه باید درجه حرارت دستگاه ها و تجهیزات درون ماهواره را در حد متعادل و متعارف نگه دارد.
سامانه کنترل موقعیت و مدار
کنترل موقعیت ماهوراه را انجام می دهد که برای تابش پرتو فرکانس هایی رادیویی ، آنتن را برای منطقه مورد نظر در روی زمین ثابت نگه می دارد.
ساختمان مکانیکی
ساختمان ماهواره باید به گونه ای طراحی شده باشد که بتواند نیرو هایی را که بر اثر فشار های دینامیکی در هنگام روشن شدن موتور و پرتاب وارد می شود، تحمل کند، بدنه ماهواره معمولاً از آلیاژ آلومینیوم ساخته می شود که شامل سلول های خورشیدی و منعکس کننده های آنتن است. این بخش از ترکیب موادی مانند فیبر کربن که داری استحکام و ثبات ساختمان ویژه ای است، ساخته می شود.
سامانه منبع تغذیه
منبع اصلی تغذیه معمولا سلول های خورشیدی هستند. انرژی خورشیدی، برای شارژ باتری ها نیز مورد استفاده قرار می گیرد، این باتری ها از نوع نیکل – کادمیم هستند.
موتور اوج
نقش موتور اوج، ایجاد مدار دایره ای شکل و جلوگیری از انحرافات مداری ماهواره است. گاهی با استفاده از موتور اوج، ماهواره را در مدار ثابت مستقر می کنند.
پوشش ماهواره
یکی از مهم ترین مسائل طراحی سامانه های ماهواره ای، پوشش دهی ماهواره ای زمین است. برای طراحی بخش های مختلف سامانه ماهواره ای نظیر تعداد ماهواره هایی که باید مورد استفاده قرار گیرد.
انتخاب مدار، فرکانس و همچنین داشتن مقدار سطح پوشش دهی زمین ضروری است. وسعت سطح زیر پوشش ماهواره اصولاً با ارتفاع آن حداقل زاویه ارتفاع مجاز برای دید ماهواره توسط آنتن ایستگاه و همچنین پهنای پرتو آنتن ماهواره ارتباط دارد. به طور نمونه با توجه به ارتفاع ماهواره در مدار همزمان زمینی- که ۳۵۶۷۸ کیلومتر است- بزرگترین مساحت زیر پوشش در روی زمین حدود ۲۱۱ میلیون کیلومتر مربع خواهد بود و آنتن های ایستگاه های زمینی که روی محیط چنین دایره ای قرار دارند باید رو به افق باشند تا بتواند ماهواره را ببینند.
آنتن ایستگاه های زمینی که روی محیط چنین دایره ای قرار دارند باید رو به افق باشند تا بتواند ماهواره را ببینند. آنتن ایستگاه هایی که خارج از این دایره قرار دارند، قادر به دیدن ماهواره نیستند.
بنابراین با سه ماهواره در مدار همزمان زمینی می توان تمام سطح زمین را به غیر از قطبین پوشش داد. آنتن های داخلی این پوشش برای دیدن ماهواره ، زاویه ای با خط افق می سازند که این زاویه را زاویه ارتفاع می گویند .
به طور کلی اندازه و شکل واقعی سطح زیر پوشش ماهواره توسط مشخصه آنتن ماهواره تعیین می شود. این مورد چند نوع پوشش توسط ماهواره های ثابت امکان پذیر است که شامل پوشش عمومی ، پوشش منطقه ای، پوشش نیم کره ای پوشش نقطه ای و پوشش شکل داده شده می باشد.
تقسیم بندی ماهواره ها
ماهواره را می توان به صورت های مختلفی همچون وزن ،منطقه تحت پوشش و مدار تقسیم بندی کرد.
تقسیم بندی ماهواره از لحاظ وزن
از لحاظ وزن می توان ماهواره ها را به رده های زیر تقسیم بندی کرد:
· ماهواره بزرگ: با وزن بالای ۱۰۰۰ کیلوگرم، بیش تر ماهواره های مدار ثابت نسبت به زمین از نوع ماهواره ی بزرگ هستند.
· ماهواره متوسط: با وزن بین ۵۰۰ تا ۱۰۰۰ کیلوگرم
· ماهواره کوچک : با وزن بین ۱۰۰ تا ۵۰۰ کیلو گرم
· ماهواره های میکرو: با وزن بین ۱۰ تا ۱۰۰ کیلوگرم، ماهواره های میکرو به دلیل صرفه اقتصادی و امکان شبیه سازی ماهواره بزرگ با آنها ، در زمینه پژوهشی- آزمایشگاهی دارای کاربرد وسیعی هستند. هم چنین برای مأموریت هایی هواشناسی، تقویت و پخش دوباره سیگنال ها، مخابرات، تلفن همراه و نقشه برداری از مناطق دور دست دارای توانایی خوبی هستند.
· ماهواره نانو : با وزن بین ۱۰ کیلوگرم و کمتر و هزینه ساخت حدود ۱ میلیون دلار.
تقسیم بندی ماهواره ها از لحاظ منطقه تحت پوشش
ماهواره ها بر اساس این که چه وسعتی را تحت پوشش قرار می دهند و چند کشور از آن ها استفاده می کنند به سه گروه تقسیم می شوند:
· ماهواره های بین المللی: این ماهواره ها برای استفاده و ارائه خدمات به تمام کشور های جهان کاربرد دارند ، از این نوع ماهواره ها می توان اینتل ست و اینمارست را نام برد.
· ماهواره ها ی محلی: این نوع ماهواره ها برای ارائه خدمات به یک کشور اختصاص داده شده است،البته برای ارائه خدمات به یک کشور می توان از ماهواره های بین المللی یا ماهواره های منطقه ای، هم کانال هایی را اجاره کرد .
· ماهواره های منطقه ای : این ماهواره ها به چند کشور یا چند منطقه خدمات می دهند . ماهواره عرب ست از این گروه ماهواره است.
تقسیم بندی از نظر مدار :
ماهواره ها از نظر مداری که در آن مستقر هستند، به چهار دسته تقسیم می شوند. البته در موسسات و مراکز گوناگون، محدوده این تعاریف متفاوت است، اما در تعداد دسته ها و نام گذاری آن ها تفاوتی دیده نمی شود.
ماهواره هایی که ارتفاع ۱۰۰۰ کیلومتری قرار دارند، «ماهواره های کم ارتفاع» نامیده می شوند. ماهواره هایی که در ارتفاع ۱۰۰۰ تا ۲۰۰۰۰ کیلومتری از سطح زمین قرار دارند، «ماهواره های مدار متوسط» گفته می شوند.
«ماهواره های سنکرون» هم به ماهواره هایی گفته می شود که در ارتفاع ۳۶۰۰۰ کیلومتری از سطح زمین مستقرند. ماهواره هایی که در بالای مدار ماهواره های سنکرون قرار می گیرند به نام «بلند ارتفاع» شناخته می شوند.
مزایای استفاده از میکروماهواره ها
بسیاری از مراکزی -که در زمینه ماهواره فعالیت می کنند- به سمت طراحی و ساخت میکروماهواره ها رو آورده اند. ساخت این ماهواره ها با هزینه پایین تری انجام می شود و به فناوری ساده تری نیاز دارد. به علت کوچکی، مرحله پرتاب نیز با هزینه کمتری انجام می شود و احتمال پرتاب موفق، بیش تر خواهد بود . هم اکنون، بسیاری از ماهواره های تحقیقاتی در ابعاد کوچک تنها به منظور تحقیق درباره موضوعی خاص طراحی و ساخته می شوند.
امروزه میکروماهواره ها کاربردهای مختلف دارند که از آن جمله می توان به ارتباطات، آموزش، تحقیقات فضایی و نمایش فناوری های نوین اشاره نمود.
از مزایای عمده استفاده از میکرو ماهواره ها می توان به مواردی هم چون تحقیق سریع تر و آسان تر طرح های فضایی، ابزار مناسب برای کشورهای پیشرفته جهت آزمایش سامانه ها و فناوری های مورد نیاز در طرح ها و پروژه های بزرگ فضایی، فراهم آمدن زمینه طراحی و ساخت میکرو ماهواره ها برای توسعه کشورهای در حال توسعه، امکان استفاده از فناوری های فضایی و منافع حاصل از آن برای کشورهای کوچک، مکملی برای ماهواره های بزرگ برای انجام پروژه های فضایی ، امکان استفاده از میکروسنسورها به همراه سامانه های میکروالکترونیک و میکروالکترومکانیک جهت انجام ماموریت های چند منظوره متعدد با بودجه و توان محدود و کاهش هزینه اشاره نمود.
از دیگر مزایا می توان به ایستگاه زمینی بسیار ساده تر، کاهش وابستگی به مکانیزم های پیچیده فضایی، امکان پرتاب های کم هزینه در سایه پرتاب گرهایی با توانایی حمل چندین محموله کوچک و به صورت محموله ثانویه قابلیت اطمینان بالا به علت تعداد کم و سادگی زیر سامانه ها، به کارگیری فناوری های با ابعاد کوچک(که امکان استفاده از لوازم پیچیده را در حجم های بسیار کوچک با جرم و توان مصرفی کم فراهم می آورد)، امکان توسعه طرح و رفع عیوب در مدت زمان کوتاه، امکان استفاده از چند ماهواره همزمان برای ماموریت های پیشرفته، کم بودن حجم و سطح آن ها و عدم نیاز به مکانیزم چرخش آرایه خورشیدی به علت توان مصرفی کم اشاره کرد.
معایب میکرو ماهواره ها
این سامانه در کنار مزایای بسیار، معایبی نیز دارند که از آن جمله می توان به عمر کوتاه و محدود و غیر قابل پیش بینی، ظرفیت های پایین عملیاتی، عدم امکان استفاده از سامانه جایگزین به علت محدودیت وزنی و توانی، کاربرد محدود در فرکانس های بالای مخابراتی، مشکل تداخل فرکانسی با ماهواره های دیگر،مقرون به صرفه نبودن پروژه های تک منظوره، عدم وجود استانداردهای مناسب و اختصاصی برای طراحی و ضمانت عملکردی پایین اشاره کرد.
کاربرد نظامی ماهواره ها
ماهواره های مخابراتی- که همگی در ابتدا برای کاربرد های غیر نظامی طرح ریزی شده بودند- شرایطی را به وجود آوردند که دولت های صاحب فناوری فضا، در تلاش برای تهیه ماهواره هایی تنها برای ارتباطات نظامی برآیند. ماهواره های نظامی می توانند صدها پیام رمز را دریافت و از یکدیگر تفکیک کنند.
به همین منظور، تلاش بسیار می شود تا هر ماهواره ، سامانه مقاوم و پیشرفته ای برای جلوگیری از دسترسی به اطلاعات در حال مبادله داشته باشد.
ماهواره های نظامی به چند سامانه شناسایی مانند رادارها، دوربین های فروسرخ و دوربین های عکاسی ویژه مجهز هستند که هریک مکمل دیگری است. به عنوان نمونه دوربین عکاسی در روز، دوربین فروسرخ در شب و سامانه ی راداری در تمام شرایط به گردآوری اطلاعات می پردازند.
قدرت شناسایی برخی از این ماهواره ها به اندازه ای است که دوربین تعبیه شده در آنها می تواند از ارتفاع ۲۰۰ کیلومتری زمین، اشیایی به طول ۱۰ سانتی متر را شکار کند. بسیاری از فعالیت های نظامی از قبیل جاسوسی، عکس برداری، شنود، هواشناسی و … را می توان با کاربرد این ماهواره ها انجام داد.
تقسیم بندی ماهواره های نظامی
ماهواره های نظامی را از لحاظ کاربرد می توان به صورت زیر تقسیم بندی کرد:
ماهواره های جاسوسی شنود الکترونیکی: به گروهی از ماهواره های نظامی گفته می شود که با رخنه در سامانه های ارتباطات نظامی و غیر نظامی، پیام ها را ضبط و سپس به مراکز زمینی مخابره می کنند که با تجزیه و تحلیل آن، می توان به اطلاعات مورد نظر دسترسی پیدا کرد. ماهواره های جاسوسی ارتباط مخابراتی بین دو جبهه جنگ بسیار دور از یکدیگر را برقرار می سازند، تصاویر و عکس های فروسرخ از مناطق دشمن را تهیه می کنند، راکت ها و زیردریایی های دشمن را به سرعت شناسایی کرده،وضعیت هوا در مناطق جنگی را بررسی کرده و نقشه های دقیق از تاسیسات ارزشمند دشمن (برای هدف گیری راکت ها) فراهم می سازند.
ماهواره های هواشناسی نظامی: ماهواره های هواشناسی نظامی مشابه ماهواره های هواشناسی غیرنظامی است با این تفاوت که برای بررسی تغییرات جوی، فناوری پیشرفته تری به کار می برند.
ماهواره های جاسوسی – عکاسی: این ماهواره ها همان طور که از نامشان پیداست به دوربین هایی مجهزند که می توانند به طور مخفیانه عکس های واضح و روشنی از هدف های مورد نظر بگیرند.
ماهواره های هشدار دهنده: این نوع ماهواره های نظامی برای آگاهی از پرتاب موشک های قاره پیما یا آزمایش های اتمی طراحی و به کار گرفته شده اند. این ماهواره ها با استفاده از اشعه فروسرخ، ایستگاه های اتمی را شناسایی می کنند..
ماهواره های تاکتیکی: این ماهوره ها به منظور ارزیابی نیاز های استفاده کنندگان سیار در شرایط نبرد به کار می روند. به عنوان نمونه ماهواره دی.اس.سی.اس برای تامین ارتباطات ماهوره ای، در مدار زمینی ثابت(ژئوسنکرون) قرار گرفته است. این ماهواره به دو گیرنده – فرستنده مجهز شد که یکی از آن ها در باند ایکس و دیگری در باند یو.اچ.اف کار می کند. فرستنده گیرنده ای که در باند ایکس کار می کند، دارای پهنای باندی برابر یو . اچ. اف کار می کند، دارای پهنای باند ده مگاهرتز و خروجی آر.اف ۲۳۰ وات است.
ماهواره های نظامی میل استار
ماهواره های نظامی با هوش ترین ماهواره هایی هستند که تا کنون طراحی شده اند. آن ها به عنوان مراکز سوئیچینگ ، کنترل کننده کارکرد سامانه و مسیر یابی پیام ها از فضا تا کاربر نهایی هستند. این ماهواره ها به طور خودکار به جست وجوی کاربران بالقوه می پردازند و زمین را با آنتن های پرتو باریک (که از نقطه ای به نقطه ی دیگر جهش می نمایند) جاروب می کنند. همچنین نخستین ماهواره هایی هستند که به طور خودگردان عمل می کنند. اگر مراکز کنترل زمینی از بین بروند ماهواره های میل استار می توانند برای ماه ها موقعیت خود را حفظ کنند.
افزون بر توانایی برقراری لینک های رو به بالا و رو به پایین ماهواره های مخابراتی نظامی قادر به ایجاد ارتباط متقابل در بین خود ماهواره ها هستند. این توانایی اخیرا در ماهواره های مخابراتی غیر نظامی نیز به دست آمده است. ماهواره های نظامی با ایجاد ارتباط متقابل، پیام ها را در سراسر دنیا در بالای اتمسفر و بدون تکیه بر لینک های رو به پایین میانی، پیام های ایستگاه های زمینی آسیب پذیر را رله می کنند.
از این رو هواپیمای حامل شخصیت مهمی که در حال پرواز از روی اقیانوس آرام است می تواند با نیروی تاکتیکی هسته ای در اروپا ارتباط برقرار کند،حتی اگر تمام ایستگاه های زمینی ویران شده باشند.
ارتباطات متقابل ماهواره های نظامی در فرکانس های خیلی بالاتر (حدود ۶۰ گیگا هرتز) نیز وجود دارد. کاربرد این محدوده فرکانسی مانع شنود و تداخل ایستگاه های زمینی دشمن می شود.
چون اتمسفر در سیگنال های ۶۰ گیگا هرتز مات و غیر شفاف است. این ماهواره در باند یو.اچ.اف یعنی جایی که سامانه های مخابرات نظامی معمول کار می کنند، نیز ارتباط برقرار می کنند. برای مثال یک پست فرماندهی هوایی که مجهز به پایانه این نوع ماهواره ها است، می تواند پیام خود را در باند ای. اچ.اف (برای دوری از اثر اخلال دشمن) به ماهواره های مذکور مخابره کند. سپس ماهواره ها پیام را در هر موج یو.اچ.اف و ای .اچ.اف به زمین انتقال می دهد. بدین ترتیب پایانه های فاقد این نوع ماهواره ها نیز پیام ها را دریافت می کنند.
برتری های ماهواره ها نسبت به خطوط مایکروویو، وی .اچ. اف و فرکانس بالا
برتری های ماهواره ها نسبت به خطوط مایکروویو، وی .اچ. اف و فرکانس بالا را در مواردی همچون پهنای باند وسیع، پوشش وسیع، انعطاف پذیری، اطمینان و هزینه کم در ارتباط را دور برشمرد. به علت پهنای باند وسیع، تعداد کانال ارتباطی ماهواره ها بیش تر و کیفیت آن نیز بهتر است. پوشش یک ماهواره ممکن است تا ۳/۱ کره زمین را در تمام نقاط کوهستانی، جنگلی و جزیره ای در بر بگیرد که این شرایط برای خطوط مایکروویو ، وی. اچ.اف و فرکانس بالا صادق نیست. به خاطر انعطاف پذیری ذاتی در ارتباط ماهواره ای، امکان برقرار ساختن ارتباط هنگام حرکت، در کشتی ،هواپیما و واحد های متحرک زمینی وجود دارد. افزون بر این با افزایش فاصله، هزینه افزایش نیافته و تداوم ارتباط و حفظ کیفیت در شرایط بد آب و هوایی با وجود پارازیت، در مقایسه با خطوط زمینی بیش تر است.
از دیگر برتری ها می توان به بهره برداری از کانال های تلفنی (تا چندین هزار کانال تلفنی)، توانایی دریافت و ارسال کانال های تلویزیونی، برقراری ارتباط فاکس و دیتا، دریافت اطلاعات هواشناسی، دریافت اطلاعات نقشه بردای و استفاده به عنوان ایستگاه های چند کانالی اشاره کرد.
کاستی های به کارگیری ارتباط ماهواره ای
برای کشورهایی که دارای فناوری ماهواره ای نیستند ، فناوری آن وارداتی بوده و بیش تر کانال های اجاره ای به کار می رود. به کارگیری آن می تواند موجب کشف محل یگان های نظامی (البته این کاستی در همه ی سامانه های ارتباطی وجود دارد.) گسترش آن نیز به فراهم کردن زیر ساخت های لازم مانند سامانه های آموزشی، بازسازی، نگهداری و امنیت ارتباطی نیاز دارد. امکان بهره برداری غیر مجاز و شنود از شبکه های ارتباطی ماهواره ای وجود داشته و تهیه دستگاه های فرستنده و گیرنده نظامی و اجاره کانال با توجه به فناوری پیشرفته آن پرهزینه است. افزون بر این مالک (در کانال های اجاره ای ) قادر است ماهواره را غیر فعال کند.
کاربرد نظامی ماهواره ای ارتباطی
ماهواره ارتباطی در عملیات نظامی کاربرد های گسترده ای دارند که از آن گونه می توان به موارد زیر اشاره کرد:
· برقراری ارتباط تاکتیکی تک کانال بین یگان های کوچک.
· ارتباط جایگزین در عملیات و مواقعی که سایر ارتباطات مختل می شود.
· سامانه ارتباطی برای یگان های ویژه ای که در مناطق جنگلی و کوهستانی به ماموریت اعزام می شوند.
· ایجاد شبکه ارتباطی تجاری برای رفاه کارکنان نظامی و تماس آن ها با خانواده.
· عملیات ضد چریک و پاس داری صلح، عملیات هوابرد و هلی برن، آگاهی محل نفر گمشده و یگان نجات (امداد و نجات) و به کار گیری در عملیات مشترک.
تدابیر امنیتی در به کارگیری سامانه های ارتباط ماهواره ای
هنگام به کارگیری سامانه های ارتباط ماهواره ای نیاز به تدابیر امنیتی زیر است:
· به کارگیری رمز کننده های سطح بالا و ساخت داخل کشور.
· تعیین طبقه بندی اطلاعات، قابل ارسال روی شبکه های ماهواره ای.
· به کارگیری باند نظامی برای کاهش شنود و پارازیت.
· بهره برداری به صورت کنترل دور و حفظ فاصله ایستگاه زمینی از محل ها و یگان های حساس.
· بهره گیری به عنوان شبکه جایگزین و ارتباط مضاعف.
· به کارگیری سامانه تعیین هویت مطمئن.
· عدم اتصال شبکه ماهواره ای با سایر ارتباطات تاکتیکی.
· به کارگیری ماهواره هایی با پوشش محلی.
نتیجه
۱٫ فناوری ماهواره ای به عنوان شاخه ای مهم در پژوهش های فضایی،جایگاه ویژه ای در زمینه های مختلف ارتباطی پیدا کرده است.
۲٫ از میان فناوری فضایی ، ارتباطات ماهواره ای بیشتر از همه مورد استفاده بود .
۳٫ ماهواره امید قدم مهمی در راه نفوذ در فضا و گسترش قدرت فضایی کشور ایران شده است.
۴٫ یک ماهواره توسط سلول های جذب کننده انرژی خورشیدی تغذیه می شود
۵٫ ماهواره در هنگام خورشید گرفتگی، باتری هایی را به کار می گیرد که عمر آن ها یکی از عوامل موثر در تعیین عمر ماهواره است.
۶٫ بخش کنترل مهم ترین بخش فضایی ماهواره است.
۷٫ اندازه و شکل واقعی سطح زیر پوشش ماهواره توسط مشخصه آنتن ماهواره تعیین می شود.
۸٫ میکرو ماهواره ها دارای صرفه اقتصادی هستند و امکان شبیه سازی ماهواره بزرگ با آنها وجود دارد.
۹٫ ساخت میکرو ماهواره ها به فناوری ساده تری نیاز دارد و به دلیل کوچکی مرحله پرتاب کم هزینه است و امکان پرتاب موفق آن زیاد است.
۱۰٫ ماهواره های نظامی با هوش ترین ماهواره هستند.
۱۱٫ ماهواره ها نسبت به خطوط مایکروویو، وی .اچ. اف و فرکانس بالا برتری هایی دارد که باعث استفاده از ماهواره ها به جای آن ها می شود.
۱۲٫ کاستی های ارتباط ماهواره ای باعث محدودیت کشور ها در استفاده از این فناوری می شود.
۱۳٫ وجود ماهواره ها در جنگ ها و بسیاری موارد نظامی اهمیت دارد و البته باید در کنار آن تدابیر امنیتی لازم هنگام استفاده از ماهواره ها رعایت شود.
فهرست منابع و مآخذ
§ وهبی ، علی ، سامانه ماهواره ها،مجله هوا و فضا ، سال سوم ، دی ماه ۱۳۸۵ ، شماره ۱۸
§ وهبی ، علی ، فناوری ماهواره هامجله هوا و فضا ، سال سوم ، آذر ماه ۱۳۸۵ ، شماره ۱۷
§ فرح ، محمود ، کاربرد نظامی ماهواره ها ، مجله هوا و فضا ،سال سوم ، بهمن ۱۳۸۵ ، شماره۱۹
§ ذوالقدر ، هادی ، ماهواره ها ومیکرو ماهواره ها ، مجله هوا و فضا، سال سوم ، شهریور ۱۳۸۵،شماره ۱۴
§ www.wikipedia.org، ماهواره، ۹/۱/۱۳۸۸
§ www.fas.org، Military Satellite ، ۱۰/۱/۱۳۸۸
موضوع : دانش آموزان, گروه های علمی | بدون نظر »