ماهواره وسیله سکو مانندی است که در مدار زمین میچرخد و ابزاری را با خود حمل میکند که از آنها برای مخابره اطلاعات و انجام مشاهدات استفاده میکند. برای اینکه ابزار به خوبی کار میکنند، ماهواره باید چیزهای مورد نیاز آنها را به طور کامل فراهم کند. موتور اصلی ماهواره ابتدا آن را در مدار صحیح قرار داده، سپس آن را به جایگاه پیش بینی شده اش هدایت میکند. ماهواره باید ابزار مخابره اطلاعات را در جهت های صحیحی نشانه گیری کند، نیروی خود را خود تامین کند، برای تماس مستمر با مرکز هدایت زمین ، آنتن رادیویی اش را بطرف زمین نشانه گیری کند، اجزاء تشکیل دهنده خود را در دمای مناسب قرار دهد و بالاخره سبک باشد اما در مقابل لرزش و شتاب پرتاب، نیروی مقاومت کافی را داشته باشد. ماهواره هایی که نیازمند نیروی بیشتری هستند از باله های خورشیدی که سطح آنها را سلولهای خورشیدی پوشانده اند استفاده میکنند. برای گرفتن انرژی خورشیدی باله ها را به طرف خورشید نشانه گیری میکنند. سلولهای خورشیدی با تبدیل نور آفتاب به الکتریسیته ، نیروی مورد نیاز ماهواره ها را تامین میکنند. بعضی از ماهواره ها از اجسام استوانه ای شکل چرخانی برخوردارند که سطح آنها را با سلولهای خورشیدی پوشانده اند. یک لایه نازک عایق کاری شده، دمای داخلی ماهواره را در حالت معتدلی نگه میدارد. این درحالی است که طرف رو به خورشید ماهواره خیلی گرم و طرف دیگر ماهواره که درسایه قرار دارد خیلی سرد میشوند. لایه براق عایق کاری شده نور آفتاب را منعکس میکند. علاوه بر موتور اصلی ، ماهواره از یک گروه موشک پیش برنده کوچک نیز برخوردار است که قادرند جهت ماهواره را عوض کنند. هنگامیکه ماهواره در یک مدار مرتفع، مخصوصا مدار زمین مرکز قرار دارد، نمیتوان آن را تعمیر کرد. انتظار میرود یک ماهواره تا  سال کار کند، بنابر این تمام قسمتهای آن را قبل از پرتاب آزمایش میکنند.برای بعضی از قسمتها ابزار یدکی درست میکنند.تا در صورت از کار افتادن یک قسمت در مدار،یدکی آن قسمت، جای آنرا پر کند.

مدارهای ماهواره ای satellite

مدار ماهواره مسیری است که ماهواره در اطراف یک جسم در فضا دنبال میکند. کشش نیروی جاذبه زمین باعث میشود که ماهواره ها در یک مسیر دایره ای یا بیضی شکل قرار گیرند. یک مدار زمین ساکن مدار ممکن است در ارتفاعات متغیری نسبت به سطح زمین و زوایای مختلفی نسبت به خط استوا قرار داشته باشد. اما در هرصورت ، زمین در مرکز صفحه مدار مذکور واقع میشود و این بخاطر نیروی جاذبه زمین است که همه چیز را به طرف مرکز خود میکشد. بسیاری از ماهواره های مخابراتی در مدار مرتفع زمین مرکز (این مدار به مدار هم زمانی زمینی نیز مشهور است.) قرار دارند. برخی از ماهواره های علمی در مدار کم ارتفاع به فعالیت مشغولند. ماهواره های ردیابی در مدارهای تقریبا دایره ای شکل حرکت میکنند. ماهواره های شناسایی منابع زمینی و برخی از ماهواره های هواشناسی در مدارهای قطبی زمیندرحال گردش هستند.

مداری که ماهواره ها به آن پرتاب میشوند،طبق کار و وظیفه ماهواره انتخاب میشوند.

اغلب ماهواره ها در یک فاصله ثابت به زمین در حال گردش هستند. برخی ماهواره ها در بعضی از قسمتهای مدار به زمین نزدیکتر شده (نزدیکترین نقطه مدار زمین را حضیض میگویند) و در قسمتهای دیگر از زمین دورتر میشوند.(دورترین نقطه از زمین را اوج مینامند.) ماهواره های مخابراتی روسیه که در مناطق دوردست خط استوا قرار دارند، اغلب از این مدار استفاده میکنند. مداری که فاصله های نقاط مختلف آن نسبت به زمین با هم برابر نیستند. ماهواره ه ای که در مدار قطبی قرار دارد توام با حرکت وضعی زمین حرکت میکند و به دو قطب زمین میرسد. در این حالت ماهواره میتواند تقریبا تمام سطح زمین را مشاهده کند. اگر یک نقطه ثابت را در مدار در نظر بگیریم، ماهواره در هر 24 ساعت یکبار و هربار درهمان وقت روز قبل از آن نقطه میگذرد. به این ترتیب میتوانیم عکسهای گرفته شده از آن نقطه خاص را با هم مقایسه کنیم؛ این مدار را مدار همزمان خورشیدی مینامند.

سه ماهواره مخابراتی در ارتفاع 36 هزار کیلومتری روی خط استوا قادرند علایم رادیویی را از نقاط مختلف زمین گرفته و به نقاط دیگر در سطح کره زمین بفرستند.

مدار زمین ساکن

بطور معمول حدود 200 ماهواره فعال در مدار زمین ساکن که مناسبترین مسیر مداری محسوب میشود قرار دارند. در ارتفاع 36 هزار کیلومتری از خط استوا، زمان لازم برای گردش کامل ماهواره به دور زمین درست برابر است با زمان حرکت وضعی زمین – حرکت زمین بدور خود. به همین خاطر ، ماهواره همیشه در یک نقطه ثابت بر فراز خط استوا قرار میگیرد. در صورتی که ماهواره ها از این مدار استفاده کنند، نیازی به حرکت دادن و تنظیم بشقابهای رادیویی با محل استقرار ماهواره ها نیست. استفاده از ماهواره های مخابراتی را نخستین بار آرتور چارلز کلارک، نویسنده داستانهای علمی تخیلی، در سال 1945 یعنی 12 سال قبل از پرتاب اولین ماهواره،اسپوتنیک، پیشنهاد کرده بود.

مدار زمین ساکن به ماهواره ها اجازه میدهد علایم خود را به نقاط ثابت مشخصی در زمین مخابره کنند.

مدار زمین ساکن آنچنان مورد استفاده این ماهواره ها قرار میگیرد که محل استقرار و امواج رادیویی آنها را توافقهای بین المللی تعیین میکند. در این مدار، ماهواره ها میتوانند تا فاصله 70 کیلومتری به هم نزدیک شوند. برای جلوگیری از تداخل امواج فرستنده هایشان، این ماهواره ها باید از فرکانس های رادیویی متفاوت استفاده کنند.

مدار کم ارتفاع

با استفاده از کمترین انرژی میتوان به این مدار رسید. به همین دلیل است که ماهواره های سنگینتر دسترسی بیشتری به این مدار دارند. شاتل فضایی و ایستگاه فضایی هر دو با حرکت در این مدار – مدار کم ارتفاع – روزانه زمین را چند بار دور میزنند. ایستگاه فضایی میر که در ارتفاع 300 تا 400 کیلومتری از سطح زمین قرار دارد، هر 90 دقیقه یکبار و هرروز 16 بار مدار زمین را دور میزند. از زمین ، حرکت ماهواره ها در مدار کم ارتفاع (لئو) خیلی آهسته به نظر میرسد.

مدارهای غیر عادی

مدار های غیر عادی برخلاف مدارهای دایره ای، از طول بیشتر و عرض کمتری برخوردار هستند. قسمتهایی از این مدار به زمین نزدیک و قسمتهایی نیز از آن دور هستند؛ این امر باعث میشود، ماهواره ها در بعضی از قسمتهای مدار به زمین نزدیک و در دیگرقسمتهای آن از زمین دور میشوند.

برخی از ماهواره های مخابراتی ساخت روسیه از این مدار استفاده میکنند. مداری با زاویه 60 درجه نسبت به خط استوا امکان رسیدن ماهواره ها به نقاط شمالی فدراسیون روسیه را میسر میکند. با وجود این، ماهواره هایی که در مدار غیر عادی قرار دارند مانند ماهواره های مستقر در مدار زمین ساکن حرکت نمیکنند. به این دلیل، آنتنهای زمینی برای برقراری ارتباط دائمی باید مرتبا تغییر جهت دهند- نسبت به محل استقرار ماهواره ها تنظیم شوند. برای پوشش دائمی ، از 2 یا 3 ماهواره با فاصله های مشخص از هم در هر مدار استفاده میشود.

مدارهای زمین ساکن انتقالی

مدارهای زمین ساکن انتقالی مدارهای موقتی هستند که برای انتقال یک ماهواره از مدارهای نزدیک به زمین به مدارهای دور زمین ساکن مورد استفاده قرار میگیرند. ماهواره های مخابراتی ابتدا به مدار کم ارتفاع (لئو) پرتاب میشوند. سپس موتورها یشان روشن شده، نیروی موتورهای مذکور آنها را به مدار زمین ساکن انتقالی میبرد. ماهواره ها پس از رسیدن به دورترین نقطه این مدار تغییر مسیر داده، وارد مدار دایره ای شکل زمین ساکن میشوند. روش دیگر این است که ماهواره ها را ابتدا در مدار زمین ساکن انتقالی قرار دهند و پس از آن به مدار زمین ساکن مناسب هدایت کنند.

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 کارشناسی جمع آوری می کنند. این ماهواره ها اغلب به منظور انجام یکی از سه ماموریت زیر طراحی و ساخته می شوند. (۱) جمع آوری اطلاعات مربوط به ساختار، ترکیب و تاثیرات فضای اطراف کره زمین. (۲) ثبت تغییرات در سطح و جو کره زمین. این ماهواره ها اغلب در مدارهای قطبی در حرکتند. (۳) مشاهده سیارات، ستاره ها و اجرام آسمانی در فواصل بسیار دور. بیشتر این ماهواره ها در ارتفاع کوتاه در حرکتند. 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 کمک می کنند. این ماهواره ها قادر به مشاهده وضعیت اتمسفر مناطق گسترده ای از زمین می باشند.

بعضی از ماهواره های هواشناسی در مدارهای سان سینکرنوس، قطبی، در حرکتند که توانایی مشاهده بسیار دقیق تغییرات در کل سطح کره زمین را دارند. آنها می توانند مشخصات ابرها، دما، فشار هوا، بارندگی و ترکیبات شیمیایی اتمسفر را اندازه گیری نمایند. از آنجا که این ماهواره ها همواره هر نقطه از زمین را در یک ساعت مشخص محلی مشاهده می کنند دانشمندان با اطلاعات به دست آمده قادر به مقایسه دقیق تر آب و هوای مناطق مختلفند. ضمنا شبکه جهانی ماهواره های هواشناسی که در این مدارها در حرکتند می توانند نقش یک سیستم جستجو و نجا ت را بر عهده گیرند. آنها تجهیزات مربوط به شناسایی سیگنال های اعلام خطر در همه هواپیما ها و کشتی های خصوصی و غیر خصوصی را دارا هستند.
بقیه ماهواره های هواشناسی در ارتفاع های بلند تر در مدارهای ژئوسینکرنوس قرار دارند. از این مدارها، آنها می توانند تقریبا نصف کره زمین و تغییرات آب و هوایی آن را در هر زمان مشاهده کنند. تصاویر این ماهواره ها مسیر حرکت ابرها و تغییرات آنها را نشان می دهد. آنها همینطور تصاویر مادون قرمز نیز تهیه می کنند که گرمای زمین و ابرها را نشان می دهد.

ماهواره های ارتباطی در واقع ایستگاه های تقویت کننده سیگنال ها هستند، از نقطه ای امواج را دریافت و به نقطه ای دیگر ارسال می کنند. یک ماهواره ارتباطی می تواند در آن واحد هزاران تماس تلفنی و جندین برنامه شبکه تلوزیونی را تحت پوشش قرار دهد. این ماهواره ها اغلب در ارتفاع های بلند، مدار ﮋئوسینکرنوس و بر فراز یک ایستگاه در زمین قرار داده می شوند.

یک ایستگاه در زمین مجهز به آنتنی بسیار بزرگ برای دریافت و ارسال سیگنال ها می باشد. گاهی چندین ماهواره که دریک شبکه و درمدارهای کوتاهترقرار گرفته اند، امواج را دریافت و با انتقال دادن سیگنال ها به یکدیگر آنها را به کاربران روی زمین در اقصی نقاط آن می رسانند. سازمانهای تجاری مانند تلوزیون ها و شرکت های مخابراتی در کشورهای مختلف از کاربران دائمی این نوع ماهواره ها هستند.

به کمک ماهواره های ردیاب، کلیه هواپیماها، کشتی ها و خودروها بر روی زمین قادربه مکان یابی با دقت بسیار زیاد خواهند بود. علاوه بر خودروها و وسایل نقلیه اشخاص عادی نیز میتوانند از شبکه ماهواره های ردیاب بهره مند شوند.در واقع سیگنال های این شبکه ها در هر نقطه ای از زمین قابل دریافتند.

دستگاه های دریافت کننده، سیگنال ها را حداقل از سه ماهواره فرستنده دریافت و پس از محاسبه کلیه سیگنال ها، مکان دقیق را نشان می دهند.

ماهواره های مخصوص مشاهده زمین به منظور تهیه نقشه و بررسی کلیه منابع سیاره زمین و تغییرات ماهیتی چرخه های حیاتی در آن، طراحی و ساخته می شوند. آنها در مدارهای سان سینکرنوس قطبی در حرکتند. این ماهواره ها دائما در شرایط تحت تابش نور خورشید مشغول عکس برداری از زمین با نور مرئی و پرتوهای نا مرئی هستند.

رایانه ها در زمین اطلاعات به دست آمده را بررسی و مطالعه می کنند. دانشمندان به کمک این ماهواره معادن و مراکز منابع در زمین را مکان یابی وظرفیت آنها را مشخص می کنند.همینطور می توانند به مطالعه بر روی منابع آبهای آزاد و یا مراکز ایجاد آلودگی و تاثیرات آنها و یا آسیب های جنگل ها و مراتع بپردازند.
ماهواره های تاسیسات نظامی مشتمل از ماهواره های هواشناسی، ارتباطی، ردیاب و مشاهده زمین می باشند که برای مقاصد نظامی به کار می روند.برخی از این ماهواره ها که به ماهواره های جاسوسی نیز شهرت دارند قادر به تشخیص دقیق پرتاب موشکها، حرکت کشتی ها در مسیر های دریایی و جابجایی تجهیزات نظامی در روی زمین می باشند.

نقل از وبلاگ http://geoyazd.blogfa.com