دانلود مقاله ماهواره ها

مقدمه: تحقیقات فضائی بعنوان شاخه ای ازعلم وتکنولوژی طی 25سال اخیر که ازپرتاب نخستین ماهواره به فضا می گذرد پیشرفتها و تحولات شگرفی داشته است.

درمسیر این توسعه وتحول، بسیاری از شاخه های علم نظیر فیزیک نجومی، سیاره شناسی، فیزیک پلاسما یا علم مواد آنچنان گستردگی یافته اند که بسیاری ازدانشها واطلاعات حاصله از آنها در30سال قبل غیرقابل دسترسی و حتی دوراز قدرت درک ذهن انسان تصورمی شد.

اکنون تحقیقات فضائی بمثابه ابزاری جهت حل مسائل ومشکلات انسان برروی زمین، مورد توجه شدیددانشمندان ومحققین قرارگرفته وهرروزکشفیات جدیدی قدرت انسان رادرتسلط وکنترل بیشتر برطبیعت افزون می کند.

تکنولوژی ماهواره ای بعنوان شاخه ای مهم درتحقیقات فضائی اکنون جایگاهی بس عظیم درزمینه های مختلف ارتباطی،زمین شناسی، هواشناسی،نظامی وغیره داردکه ازاین میان ماهواره های تأمین کننده ارتباطات راه دورتأمین تأثیربسزایی درابعاداقتصادی،فرهنگی واجتماعی بشرداشته است.

ماهواره ها بخش مهمی از زندگی مدرن امروزبه شمار می روند.

ماهرروزازآنهااستفاده می کنیم بدون انکه به ارزش آن پی ببریم.

پیش بینی وضعیت جوی فردا، اخبارحوادث که هرلحظه دراقصی نقاط جهان روی می دهند، تلفن های راه دوروسیستم ارتباطی ازطریق اینترنت کامپیوترارسال می شوند.

(1) ماهواره چیست؟: ماهواره شیئی است که پیرامون چیز دیگری می چرخدیا گردش می کند.

مثلا ماه قمر (=ماهواره) طبیعی کره زمین محسوب می شوداما وقتی مادرباره ماهواره ها صحبت می کنیم معمولا منظورمان اشیاء مصنوعی ودست سازانسان است که به فضا پرتاب می شوند ودرمدارزمین به گردش درمی آیندهرماهواره دراعماق فضای ساکت وتاریک ودرفاصله ای کیلومترها دورتراززمین، بالای سرمان می چرخد.

اما خود ماهواره به دور ازاین سکوت حاکم درفضا ست.

زیرا هرثانیه هزاران علائم راد یوئی را اززمین دریافت می کند ویا هزاران علائم راد یوئی را درهرثانیه به زمین ارسال می کند.

کاربردهای ماهواره ها چیست؟: ماهواره ها سه کاربرد عمده دارند: (1)ارتباطات یادریا فت وارسال علائم تلویزیونی ومخابراتی،(2)جمع آوری داده ها جهت تحقیقات علمی وپیمایش زمین برای برنامه های زیست محیطی وکشاورزی و(3)کارکرد تجسسی که ازاین طریق می توانند اقدامات نظامی طرف مقابل مثل ساخت سلاح هسته ای راشناسایی کنند.این ماهواره هامی توانندعلاوه برسیگنالهای حرارتی، وجود هرگونه موادشیمیایی فرعی راکه درنتیجه فرآوری پلوتنیوم ایجاد می شوند ردیابی کنند.

برخی ازانواع خاص این ماهواره ها قادرخواهند بود حتی امواج الکترومغناطیسی منتشرشده ازشتاب دهنده های جداسازایزوتوپ رانیزکشف و ثبت کنند.ازماهواره های ارتباطی درنیروهای مسلح،تماسهای دریایی، تله تایپ،ارتباطات (2) تلفنی(ونیزمتن نگار، نمابرد)وانتقال سیگنالهای رادیویی وتلویزیونی درقلمرو های محلی، منطقه ای وبین المللی استفاده می شود.

کاربرددیگرماهواره هادرحوزه جمع آوری اطلاعات مربوط به جوزمین، آب وهوا، پوشش زمین وتغییرات اقیانوسها را به صورت ماهانه، روزانه وحتی ساعت به ساعت جمع آوری وثبت کنند.

دانشمندان سراسر جهان بادریافت این اطلاعات ازماهواره هاوبررسی تصاویربد ست آمده تغییرات مهم و اساسی زمین راموردبررسی قرارمی دهند.

ماهواره هادرحال حاضریک ابزارباارزش برای مدیریت منابع زمین هستند.

داده های ماهواره ای دربرزیل برای کنترل پاکسازی جنگل، درهندوستان برای بررسی جنگلهای گرمسیری ودرچین ومکزیک برای کنترل فعالیتهای جغرافیایی مورداستفاده قرارمی گیرند.

این داده هاونقشه هاوآمارهای حاصل ازآنهابه تصمیمات وبرنامه هایی منجرمی شوندکه برای کنترل محصولات کشاورزی، استفاده از زمین، ارزیابی محل پروژه ها، مدیریت جنگل، هیدرولوژی،اکتشافات نفتی ومعدنی ومسائل دیگر ضرورت دارند.

امورصنایع وبازرگانی بین المللی بااستفاده ازشبکه ارتبا طی ماهواره ای درهرثانیه میلیونها فقره اطلاعات رابین هم ردوبدل می کنند.

ماهواره های جاسوسی قادرند از پایگاه های نظامی،‌ نقل وانتقال لشگرها وپایگاه های موشکی مستقل دراقصی نقاط کره زمین عکس برداری کنند.

ماهواره های مهندسی نقشه خشکی راترسیم می کنند وکاربری های آن توسط کشاورزان، جنگلبانان، معدنچیان ومهند سین سازمان بررسی می شود.

ماهواره های جهت باب به کاشفین، دریانوردان، خلبانان ومسافرین دریافتن مسیرشان کمک می کنند.

وهرروزهزاران نفربااستفاده ازد یش های ماهواره برنامه های تلویزیونی ماهواره ای رادرخانه هایشان تماشا می کنند.

تجارت جهانی ماهواره ای روزبه روزابعاد وسیعتری می یابد ودرآینده ماهواره ها نقش مهمی رادرزندگی بشرایفاخواهندکرد.

تاریخچه مختصری ازماهواره ها: عصرماهواره هادرچهارم اکتبرسال1957میلادی شروع شد، زمانی که اتحاد جماهیر شوروی سابق اسپوتنیک رابه فضافرستاد.

اسپوتنیک1ظاهری شبیه یک گوی فلزی داشت که قطرش 58سانتیمترووزنش84 کیلوگرم بود.

واین ماهواره درارتفاع بین220 الی1000کیلومتری زمین قرارداشت ومدت زمان یک دورگردش کامل آن به دور زمین 90 دقیقه طول می کشید.

این ماهواره حامل یک فرستنده رادیوئی کوچک ویک ترمومتربرای اندازه گیری دمای فضا بود.

شایدامروزه چنین ماهواره ای ابتدایی وساده به نظربیاید، اما آن زمان جهانیان به محض اطلاع یافتن ازوجودآن شگفت زده شدند.

اسپوتنیک1علائم رادیوئی به زمین ارسال می کرد،حداکثرطول پیام 4دقیقه وظرفیت سفینه، یک کانال صدا یا60 کلمه دردقیقه برای تله تایپ بود.

گیرنده-فرستنده SCORE یک کارمهندسی سریع، ارزان وشگفتی آوربود.گیرنده آن یک دستگاه صدازن جیfm بااندکی دستکاری وفرستنده آن یک فرستنده دستی بایک تقویت کننده جهت افزایش توان تا8 وات بود.

فرکانسهای ارسال ودریافت به ترتیب 150و132مگاهرتزبودند وسفینه راهنما پیگردی را در108 مگاهرتز حمل می کرد.

ولی بعداز90روزدرجوزمین سقوط کرد وهمانند یک شهاب ثاقب سوخت ونابود شد.

(4) ماهواره های نخستین: 1958: د رژا نویه این سال کشورایالات متحده نخستین ماهواره خودبه نام اکسپلورر را به فضا پرتاب کرد.

این ماهواره حامل تجهیزات علمی مختلف بود وا طلاعاتی را در ارتباط باپرتوهاوتابش های موجوددرفضا به زمین ارسال کرد.

ماهواره های نخستین عمد تأ کاربری های تحقیقات علمی داشتند تا انسان ازشرایط فضا آگاه شود وبه کمک آنها ستارگان وکهکشانها را مورد مطالعه قرارد هد.

پروژه دیگری بنام score(آزمایش رله مدارا رتباط سیگنالی) درهیجد هم دسامبرهمین سال پرتاب شدکه این ماهواره اولین ماهواره مخابراتی بودکه اطلاعات ارسالی راروی نوارمغنا طیسی ضبط میکرد.

دراین سال مجمع عمومی سازمان ملل متحد تشکیل وکمیته ای دردوقسمت فنی وحقوقی برای استفاده ازفضا درجهت هدفهای صلح آمیزبوجود آورد.

1959: دراین سال اتحادیه بین المللی ارتباطات راه دور که درسال 1865بوجودآمده بود فرکانسهایی را به مخابرات فضائی اختصاص داد.

همچنین دراین سال ماهواره های متعددی ازقبیل لونیک (1)،(2)،(3) ودیسکا ور(1)،(2)،(5)و(6) ونیز ماهواره های دیگری باابعاد ووزنهای مختلف وبا مشخصات مداری خاص خود پرتاب گردید.

1960: کشورهای آمریکا وشوروی بطورمشترک پروژه اکو(ECHO) رابه انجام رساندند ودرتاریخ12اوت اکویک(ECHO 1) راباوزن 5/75 کیلوگرم پرتاب کردند.

کشورانگلستان درشبکه ایستگاه زمینی این پروژه شرکت داشت.

دردسامبر همین سال یونسکوتشکیل جلسه دادواستفاده ازماهواره هارابرای برنامه های آموزشی مطرح وبه تصویب رساند.

(5) 1961: دراول دسامبراین سال اسپوتنیک(7)با وزن6483 کیلوگرم پرتاب شد.

ازماهواره های دیگری که درطی این سال به فضا فرستاده شداسپوتنیک(8)،(9)و(10) بودکه توسط شوروی پرتاب گردید.

اسپوتنیک(9)و(10) هرکدام یک سگ را حمل می کردندوبا موفقیت به زمین برگشتند.

1962:TELSTAR(یک)ماهواره مخابراتی فعالی بودکه توسط یک شرکت تلفنی وتلگرافی آمریکابرای آزمایشات ارتباطات ماکروویودرفضاومطالعه تشعشعات برروی نیمه هادی ها وهمچنین انتقال برنامه های تلویزیونی بین ایستگاه آندور(ANDOVER)درآمریکا و ایستگاه دیگری درفرانسه بکاررفت .طی این سال یکسری فعالیتها توسط ناسای آمریکا وکشورکانادا انجام گرفت.

نقش ماهواره هادرزندگی بشر: درسال1962میلادی باپرتاب ماهواره تل استاربه فضا، تحول عظیمی درزندگی انسان روی داد.

این ماهواره شروع به ارسال برنامه های زنده تلویزیونی درگستره اقیانوس اطلس، بین ایالات متحده واروپا نمود.

اما تل استاربدلیل نوع مداری که داشت فقط برای مدت کوتاه توانست کارکند.درسال1965میلادی یک ماهواره مخابراتی دیگربه فضاپرتاب شد.

((پرنده سحرخیز)) یااینتل ست1مدارمتفاوتی داشت که آن راقادرمی ساخت درتمام مدت کارایی داشته باشد.این ماهواره راباید سرآغازشبکه ارتباطات ماهواره ای درجهان دانست.

(6) پرتاب ماهواره های بیشتر: اززمان شروع عصرماهواره ها تا به امروز،بیش از4000ماهواره به فضا پرتاب شده است .درحال حاضربیش ازنیمی ازآنها از کارافتاده اند.

بعضی ازآنهادرفضاسرگردان هستند یادراثربرخورد با جوزمین سوخته ونابود شده اند.

بقیه آنها هم درمدارهایشان قراردارند، اما خاموش هستند وکارایی ندارند.

اکنون هرهفته حداقل یک ماهواره به فضا پرتاب می شوند.

اکثرماهواره ها توسط موشکهایی موسوم بهELVS(وسیله پرتاب غیر قابل بازیافت) به فضا پرتاب می شوندودرمدارقرارمی گیرند.

موشکهایی موسوم به اطلس،د لتاوتایتان متعلق به ایالات متحده وپروتون انرجیامتعلق به روسیه، لانگ مارچ متعلق به چین وH1وH2 متعلق به ژاپن وموشکهای آریان متعلق به اروپاهستند.

ساخت این موشکها بسیارپرهزینه است وپس ازپرتاب نا بود می شوند یا درفضا معلق باقی می مانند.

تنهاموشک پرتاب کننده قابل بازیافت شاتل فضایی متعلق به ایالات متحده است.

قرارگرفتن ماهواره درمدار: ماهواره ها چگونه درمدارقرارمی گیرند؟

هرچیزی که در خط مستقیم حرکت می کند سرانجام تحت تأثیرنیروی کشش جاذبه قرارمی گیرد.

ماهواره هاتمایل به حرکت درخط مستقیم دارد؟اما جاذبه زمین سعی می کندآن رابه پایین بکشد.

ماهواره هابه سمت زمین سقوط می کند، اماآن هرگزبه زمین برنمی گردد چون سطح زمین به صورت کمربندی (7) منحنی شکل است وازماهواره فاصله می گیرد.

بنابراین ماهواره دراین مسیر منحنی به حرکت خود ادامه می د هد وپوسته زمین راد ورمی زند.

مدارهای ماهواره: مدارنزدیک به زمین: این نوع مداربه مدارها یی که درفاصله 400الی1000کیلومتری اززمین قراردارنداطلاق می شود.

چنین مدارهایی تقریبأدایره هستندومناسب برای ماهواره های تحقیقاتی، هواشناسی ونقشه برداری وشفینه های سرنشین دارمی باشد.

مدارقطبی: مداری درارتفاع پایین که برفرازقطب های شمال وجنوب قرارداردوچنین مداری برای ماهواره های شناسایی وجهت یاب مناسب می باشد.

مدارهمگرد بازمین: این مداردرفاصله 35787کیلومتری ازخط استواقرارداردوسرعت حرکت ماهواره مساوی باسرعت حرکت وضعی زمین است ودرنتیجه ماهواره ای که دراین مدارقراردارد یکبار درروزبه دورزمین گردش می کند چنین مداری مناسب برای ماهواره های مخابراتی ونقشه برداری است.

(8) مداربیضی: مداربیضی ارتفاع بیش از40000کیلومترتاکمتراز200کیلومترراشامل می شودواین قبیل مدارخاص ماهواره های نظامی وشناسایی است.

مداردوراززمین: این نوع مدارارتفاع از10000تا20000کیلومترراشامل می شود.این نوع مدارتقریبأ دایره ای شکل است وبرای ماهواره های جهت یاب مناسب است.

انواع ماهواره های جهان ازنظرنوع کاربرد: ماهواره های جهان ازنقطه نظر نوع کاربردبه طورکلی به دود سته نظامی وغیرنظامی تقسیم می شود: الف) ماهواره های غیرنظامی: 1- ماهواره های مخابراتی یاسرویس ماهواره های ثابت 2- ماهواره های سیارهوانوردی 3- ماهواره های سیاردریانوردی 4- ماهواره های سیارزمینی 5- ماهواره های مربوط به پخش صدا(رادیووغیره) 6- سرویس ماهواره ای رادیویی ودریایی 7- سرویس ماهواره ای برای اکتشافات زمینی ودریائی 8- سرویس ماهواره ای مقیاس اندازه گیری (9) 9- سرویس ماهواره ای رادیواماتوری 10- سرویس ماهواره ای فرکانسهای استاندارد 11- سرویس ماهواره ای سیگنال زمانی 12-سرویس ماهواره ای جهت یابی رادیویی 13- سرویس ماهواره ای تحقیقات فضایی 14- سرویس ماهواره ای عملیات فضایی 15- سرویس ماهواره ای رادیو نجومی 16- سرویس ماهواره به ماهواره 17- سرویس ماهواره ای ژئوفیزیکی 18- سرویس ماهواره ای هواشناسی 19- سرویس ماهواره ای محیط زیست 20- سرویس ماهواره ای اقیانوس نگاری ب) ماهواره های نظامی : 1- ماهواره های جاسوسی 2-ماهواره های عکاسی 3-ماهواره های جاسوسی نظارت دریایی 4- ماهواره های جاسوسی هشداردهنده 5-ماهواره های استراق سمع الکتریکی (10) 6-ماهواره های اطلاعاتی 7-ماهواره های رهگیری وجاسوسی مخابراتی 8-ماهواره های ناوبری 9-ماهواره های هواشناسی نظامی 10-ماهواره های علمی نظامی 11-ماهواره های مخابراتی نظامی صنعت ماهواره ها: تکنولوژی ساختن ماهواره هاعلی رغم پیچیدگی بسیار، به درجه بالایی ازبلوغ رسیده است.درآغاز،این تکنولوژی درانحصارآمریکاوروسیه بودولی کشورهای دیگر صنعتی نیزکم کم به فهرست آنها افزوده شدند درحال حاضرشرکتهای بزرگ تولید ماهواره در آمریکامستقرهستند؛این شرکتها عبارتنداز“ سازمان ارتباطات وفضایی هیوز”(hughes) شرکت فضایی آسمانیGEوشرکت“ لورال”(Corp Loral).شرکت هیوزبزرگترین سازنده ماهواره های ارتباطی تجاری است وبدلیل ارائه خدمات تلفنی خودرویی،پخش مستقیم ورله امواج تلویزیون کابلی بابارپرداختی بالاوباندهای فرکانس متعددبالاترین موقعیت رادرایالات متحده داراست.

ماهواره های هیوزظرفیت بالایی دارند(بیش از20 گیرنده –فرستنده باندCوبیش ازبیست گیرنده- فرستنده باندKaوتعدادی باندLبرای خدمات تلفنی خودرویی وتلفن روستایی.

هیوزدرساختن ماهواره های آسیایی نیز نقشی مؤثرداردوازاین جهت قراردادهایی باژاپن، هنگ کنگ، مالزی، استرالیاواندونزی منعقدکرده است.

GEعمدتأ درحوزه ماهواره های دفاعی وامنیتی کارمی کند.نسل سوم اینمارستها وماهواره کره بد ست این شرکت ساخته شده اند.

شرکت لورال نیز هفت ماهواره اینتل ست راساخته است وقراردادهایی باژاپن دارد.

کشورهای دیگری نیز مثل روسیه، چین،ژاپن، کره وفرانسه دراین عرصه به فعالیت مشغولندوتاحدی ازنظرساخت ماهواره هابخوداتکایی رسیده اند.

بازاراستفاده ازماهواره ها نیزعمدتأ همین کشورهای توسعه یافته هستند.

مروری برمهندسی سیستم ماهواره ها: طراحی سیستم ارتباطات ماهواره ای یک عمل پیچیده است که به کارمشترک درحوزه دانشهای گوناگون وبسیاری نیازمنداست.

اولین مشکل، خود ماهواره است.

ماهواره باید تاحدممکن کوچک وسبک باشدوازحداقل انرژی بهره بگیرد.

قراردادن یک کیلوگرم جرم درمدارهمزمان بسیارگران است.

تولیدالکتریسیته برای حرکت سفینه فضایی مستلزم تحمل وزن وسطح سلولهای خورشیدی است.

آنچه مایه درآمدمی شودظرفیت ارتباطاتی آنست وبه همین دلیل ماهواره باید تا حد ممکن قادربه حمل کانا لهای ارتباطاتی بسیار زیادی باشد.

بدلیل گران بودن پرتاب وخود ماهواره، سفینه فضایی باید بتواند بدون اقدامی برای نگهداری، سالهادرمحیط خلاء شدیدونامناسب بکارخویش ادامه دهد.

این کاربایددرشرایط گردش باگرمای شدید، بمباران ثابت تشعشع، ذرات-زیراتمی وشهاب سنگهای ریز، گاهگاهی انجام شودوسرانجام بدلیل وقوع سریع ونامنتظرتحولات تازه درتکنولوژی ا رتباطات، سفائن فضایی باید به گونه ای طراحی شوند که تاحد ممکن انعطاف پذیر باشند.

(12) ساختمان اصلی ماهواره ها: قسمت های اصلی ماهواره عبارتند از : با طری خورشیدی که برای تامین وتداوم انرژی سیستمها در نظرگرفته شده است آنتن های توجیهی بشقابی که برای دریافت وارسال سیگنالها از زمین به ماهواره وبالعکس درنظرگرفته شده اند .

3- موتورهای اصلاح کننده مسیر حرکت که برای تعیین موقعیت مدار گردشی وحرکتی ماهواره نصب شده اند .

4- مجموعه ای ازعناصرحساس (سنسورخورشید، زمین و… )که برای موقعیت یابی ماهواره در فضا مورد استفاده قرار می گیرند .

5- د ستگاههای گیرنده و فرستنده برای ارتبا طات ماکروویوتعبیه گردیده اند ارتباطات ماهواره ای: در این ارتبا طات سیگنالهای رادیویی یا تلویزیونی بین دوایستگاه زمینی که به فاصله چند هزار مایلی از هم قرار گرفته اند ، توسط یک ایستگاه فضایی (تکرار کننده) میسر می گردد مدار چرخشی ماهواره به دور زمین ژئو سنکرون نامیده می شود وفاصله آن در حدود 22300 مایلی (35880 کیلو متر) بالای زمین می باشد ضمنا یک گردش کامل آن به دور زمین 24 ساعت به طول انجامیده وسرعت ماهواره طوری تنظیم شده است که ازسوی نا ظری زمینی کاملا ثابت به نظر می رسدوهمین امرباعث (13) شده که این دستگاه همیشه روی نقطه ثابتی از سطح زمین قرار گیرد.

درماهواره دستگاههای فرستنده وگیرنده(trans ponders) متعددی قرارداده شده اند که بصورت ماتریسی کارمی کنند درماهواره ویزست(1998) تعداد46دستگاه ترانس پاند ورتعبیه شده است.

هردستگاه ترانس پاند ورتوانایی گنجایش 50خط ارتباط ماکروویورادارا است.

وهمین طورهرخط ماکروویواین دستگاهها گنجایش ارسال ودریافت 132 کانال تصویری مخابراتی(تلفن تصویری، تلویزیونی، اطلاعاتی) رادارا می باشد.

هرکانال مخابراتی نیز قابلیت پردازش 3000خط صوتی رادرواحدزمان داردکه اگراز تمام ظرفیت این ماهواره فقط در کانال صوتی با فرکانس پائین استفاده به عمل آید در این صورت ماهواره فوق توانائی دریافت وپردازش وارسال مجدد حدود 6750000 خط تلفنی صوتی را در واحد زمان دارا خواهد بود .

تکامل ماهواره ها: ماهواره های ارتباطی که توسط یک شرکت ساخته یا سفارش داده می شوند مرتبا در حال تحول و تکامل بوده اند.

برای نشان دادن این نکته به دو مجموعه از این ماهوارها اشاره می کنیم اولین مجموعه، ماهواره های اینتل ست(INTELSAT) هستند.

این ماهواره ها ازهمه جهت تکامل داشته اند: قدرت اولیه، پهنای باند، ظرفیت اسمی وطول عمرآنها افزایش نشان می دهدوطبیعی است که این امورهزینه پرتاب ووزن آنها را افزایش داده است.

اما هزینه خدمت آنها مرتبأ کاهش یافته است تا گروه بیشتری بتوانند ازآنها استفاده کنند .

(14) مجموعه دیگری ازماهواره های ارتباطی، ماهواره های“ پاس” هستند.

شرکت اداره کننده این ماهواره ها(پان اَم ست) است که پس ازسال 1984یعنی سال صد ورمجوز برای شرکتهای خصوصی جهت فعالیت درحیطه ماهواره هاهمانند اوریون و(کام ست) یعنی اداره کننده ماهواره های اینتل ست، وارد این کار شد وبه سرعت رشد کرد.

درسال1988اولین ماهواره پاس به فضافرستاده شدوتا پایان سال 1994شرکت پان اًم ست توانست مجوزقراردادن هفت ماهواره دیگررا درمداربد ست آورد.

درسال 1995، پس ازگم شدن ماهواره پاس –3درمدار، ماهواره پاس –4باموفقیت درمدار قرارگرفت ازپاس –4برای ارسال مجموعه ای ازکانالهایی چون CNNI (CNN بین ا لمللی)، TTV، SELECT TV،SKYNEWS،MNET،MAGIC MOVIE , VESPN،ZTV وDMX(رادیو رقمی) استفاده می شوددراین مجموعه سرویس جهانی بی بی سی ودیسکاوری نیز عرضه می شود ماهواره های چندگانه: ماهواره ها باارتفاع کم به تنهایی نمی توانند سرویس جهانی وپیوسته ای راارائه کنند بایستی ماهواره های چندگانه ای به مدارهای متعددی پرتاب شوند.

تعداد کل آنها به ارتفاع وزاویه ارتفاع آنتن مورد نیازفرستنده-گیرنده های زمینی وابسته است این آخرین شرط برای ارائه سرویس قابل اعتماددرحضورسیگنالهای چندراهه تعیین کننده است.

ممکن است انواع شیبهای مداری بین صفرتا90درجه درنظر گرفته شوداما (15) بایستی همگی یک شیب وارتفاع راداشته باشند.

این موضوع برای کسب ا طمینان ازیکنواخت باقی ماندن دربرابر اختلالات زمینی می باشد.

معایب ماهواره های غیرثابت زمین(NEN-GSO): یک ماهواره non-gso نمی تواند یک درصد ارتباطات زمان واقعی راارائه کندچراکه درصد زیادی از مدارخود را خارج ازد ید مستقیم قرار می گیردماهواره های زیادی برای تأمین سرویس رله bent pipe پیوسته درمدار لازم است.

یک ماهواره تنها زمانی می تواندبصورت رله bent pipe کارکندکه هر دو ایستگاه زمینی در دوره انتقال اطلاعات درخط دید مستقیم ماهواره باشد هرچند این زمان کوتاه است وطول آن وابسته به ارتفاع ماهواره می باشد.

در صورتی که چنین ارتباطی میسر نباشد و زمانی که دید مخابراتی دو طرفه موجود نبا شد پیغامها برمبنای سیستم ذخیره وارسال رد وبدل می شود .

به علت حرکت سریع نسبی ماهواره نسبت به فرستنده –گیرنده زمینی، سیگنالهای non –gso تحت تأ ثیر اثر دوپله قرار می گیرند که نیازمند جبران سازی هستند.

چرخش زمین نیز سهمی درا ثردو پله دارد ومیزان اصلاح آن تابعی از ارتفاع ماهواره، فرکانس مورد استفاده ومسیر پروازماهواره با توجه به سیگنال ارسالی(مسیرروبه بالا وروبه پایین) می باشد.

non –gso تحت تأ ثیر اثر دوپله قرار می گیرند که نیازمند جبران سازی هستند.

ـ چون ماهواره روزانه چندین بار توسط زمین درخوف واقع می شود باتری روی (16) مدار آن بایستی به قدر کافی قوی باشد تا بتواند در مواقعی که در معرض تابش خورشید نیست، انرژی ذ خیره کند.

اگرحدود مأ موریت ماهواره اجازه دهد میتوان زمان خوف را بازیاد کردن ارتفاع ماهواره کم کرد.

دربرخی ماهواره ها درطول دوره خوف برق ماهواره قطع می شود .

ـ بایستی آنتن ایستگاه زمینی حرکت ماهواره را به طور سریع ردگیری کند تابتواند ارتباط برقرار کند این مسئله با استفاده ازآنتن هایی با پوشش نزدیک نیم کره ای یا استفاده از آنتن های با پرتو دانش(مکانیکی یا الکترونیکی ) قابل حل است .

اگر سرویس دهی پیوسته مورد نیازباشدممکن ا ست آنتن های جهتی نیازمند انتقال ارتباط به ماهواره دیگری باشند.

ـ به علت نیاز به ساختا ر ماهواره ای برای پوشش جهانی وپیوسته، مدیریت شبکه ای پیچیده تری دارند .

ـ هرماهواره درصدکوچکی از زمین را می گیرد وبرای دست یابی به پوشش بیشتر ماهواره های زیادی لازم است.

ـ طول عمرمفید ممکن 5 تا 10 سال باشد، درحالی که طول عمر ماهواره های gsoدر حال حاضر0 تا15 سال ا ست .

ـ ممکن است اشغالهای فضایی یک مشکل جدی باشد.

بازیاد شدن سیستمهای(ساختار های) جهانی، صدها ماهواره درمدار کم ارتفاع قرارخواهند گرفت وبا از کارافتادن ماهواره ها ممکن است مشکل ایجاد شود.

(17) عملکرددسته ماهواره های واقع دریک صفحه: برای حالات عملکرد ماهواره ها که اغلب نیازمند پوشش جهانی زمان واقعی هستند، تعدادی ماهواره در مدارهای مختلف لازم است.

همچنین برای پوشش پیوسته یک باریکه در یک مدار، چندین ماهواره لازم است دسته بندی در یک مدار لازم است چون که ماهواره ها مدت زیادی از پرواز خود را خارج از مسیر دید می با شند برای یک خط اثر آنتن که جهت ان رو به نقطه زیر ماهواره می باشد حداکثر مساحت پوشش تابعی از پهنای پرتو آنتن و ارتفاع ماهواره است .

در صدی از زمین که از یک ماهواره قابل مشاهده است تابعی از ارتفاع است .

نکته قابل توجه این که ممکن است نقطه زیرین ماهواره پرتو دایروی تابیده شده به سمت زمین ، خط اثر ایجاد نکند در یک سیستم ماهواره ای عملی که در ان پوشش جهانی پیوسته لازم است ، معمولا یک دسته از ماهواره ها در مدارهای مایل متعددی در طولهای جغرافیا یی مجزا وجود دارد بعلاوه چندین ماهواره در هر یک از مدارها موجود هستند.

خدمات تصویری ماهواره ها: رشد تلویزیونهای ماهواره ای در دهه اخیر بسیار پر شتاب بوده واز میزان ان کاسته نشده است و هفته ای نیست که از راه اندازی کانالهای تلویز یونی ماهوا ره ای خبری در رسانه ها منعکس نشود.

از همین جهت اطلاع از جزئیات ماهواره هایی که صرفآ خدمات تلویزیو نی ارایه می کنند یا در کنار خدمات مخابراتی به ارسال تصاویر تلویزیونی نیز می پردازند ، گیرنده ـ فرستنده های هر ماهواره که بر اساس ان کانال های تلویزیونی ارایه می شوند، حوزه تحت پوشش هر یک از کانالها ،دوره ما موریت ، مالکیت ، تاریخ راه اندازی، سازمان متصدی، قدرت تشعشع وشکل شعاع انها برای اهل فن و مدیران و سیاست گذاران فرهنگی و رسانه ای اهمیت پیدا می کند تصمیم گیری ملی در مورد در اختیار گرفتن کانال یا کانالهای ماهواره ای بدون درنظر گرفتن روندی که در دیگر نقاط جهان جریان دارد ، چندان معقول وسنجیده نخواهد بود راهنمای تلویزیون های ماهواره ای که ماهواره ها را از حیث منطقه ای بر اساس سه حوزه مورد نظر اتحادیه بین المللی ارتباط راه دور (ITV ) طبقه بندی کرده است دز استفاده از این راهنما به چند نکته باید توجه کرد : عناوین ثابت مربوط به اطلاعات هر یک از ماهواره ها در مورد انها به تساوی تکرار نشده اند ، چرا که در مورد برخی از انها اطلاعی در د ست نبوده است(مثل ظرفیت گیرنده ـ فرستنده ها قدرت تشعشع یا دوره ماموریت ) دربخش کا نا لها وخد مات تحت پوشش هر جا که عنوان کانال به زبان فارسی به آسانی قابل بیان بوده ازعبارت فارسی وهر جا عنوان انگلیسی خواناتر به نظر می آمده از عبارت انگلیسی استفاده شده است .

اطلاعات ونمودارهای گوناگونی را می توان ازای راهنما استخراج کرد(سال تأسیس، ظرفیت، مالکیت خصوصی یا دولتی، مربوط به کشورهای توسعه یا فته یادرحال توسعه،تعداد کانالها درهرنقطه یاکشور، دوره های مأ موریت و000) که این را به فرصتی دیگروا می گذاریم .

ردیابی وکنترل ماهواره ها: شاتل فضایی برای اولین بار دو ماهواره تجاری را در نوامبر سال 1982 با موفقیت در مدار زمین قرار داد وبه کره زمین برگشت واین یکی ازبزرگترین پیشرفتهای انسان در زمینه تکنولوژی فضایی بود زیرا اولا شاتل برخلاف موشک وراکت قادر است بارهای سنگین تری از قبیل ماهواره ها وآزمایشگاههای فضایی را به فضا حمل کند، ثانیا توسط شاتل امکان بازیافت سفینه ها وماهواره ها وجود دارد.

باید تذکر داد امروزه دو ابر قدرت آمریکا وشوروی دارای شاتل فضایی می با شد وکشور ژاپن درحال توسعه آن است در صورتی که کشورهای زیر دارای راکتهای پیشرفته ومستقل می باشند .

اروپای غربی (آژانس فضایی اروپا) ژاپن جمهوری خلق چین هندوستان 5- آمریکا 6- شوروی شاتل فضایی پس از اولین موفقیت ودر حا لی که مردم جهان را به حیرت واداشته بود سفر بعدی خودرا آغاز کرد وسیستم ماهواره ای محلی آمریکا وسپس ماهواره ملی آنیک کانادا وبرزیل، اندونزی و000 رادر مدار زمین قرار داد وبه همین ترتیب کار خود را ادامه می دهد.

(20) یکی از قدیمی ترین ایستگاههادررابطه باکنترل وردیابی ماهواره های اینتلست در maine وandover قرار گرفته که از همان اوایل یعنی از زمان پرتاب نخستسن ماهواره تجاری در سال 1965 ردیابی وکنترل تمام ماهواره های شبکه جهانی اینتلست را انجام داده است ودارای دو انتن مخابراتی بزرگ می باشد که در سال 1976 بجای آنتنهای بزرگ ایستگاه یک آنتن پارا بولیک (سهمی شکل) 16 متری بشقابی قرارداده شد.

یکی از مشکل ترین مراحل، تعیین موقعیت نهایی وانتقال ماهواره از مدار انتقال به مدار سنکرون است که با روشن شدن موتوراوج انجام می شود.

برای رفع نواقص سیستم ایستگاه های زمینی، ماهواره های خاصی طراحی شده است که بسیاری از وظایف رد گیری وکنترل ماهواره ها را در فضا انجام می دهد.

نگه داشتن ماهواره های مخابراتی در موقعیت مناسب در خلال وپرتاب ومدار وتعیین موقعیت ماهواره نسبت به زمین وخورشید وغیره توسط ایستگاهی بنام ttc&mانجام می گیرد .

ایستگاه های ttc&m باید در سرتاسر زمین و محد وده جغرافیایی پوشش ماهواره ها پخش شده باشد .

شبکه جهانی ا ینتلست در حال حاضر دارای 9 ایستگاه کنترل و ردیابی در نقاط مختلف جهان (اروپا، آسیا، اقیانوسیه وآمریکای جنوبی) می باشد که همگی تحت نظارت مرکز اصلی کنترل ماهواره ها در واشنگتن قرار دارند.

هر یک از ایستگا ه ها دارای مشخصات لازم از نظر باند فرکانس، نوع پلاریزاسیون، نسبت گین به درجه حرارت، گین آنتن، سیستم های ردیابی وگیرنده وفرستنده می باشند.

(21) تکنولوژی ایستگاه های زمینی درارتباطات ماهواره ای: تمام مشخصات وعملکرد ایستگاه های زمینی ومختصات فنی آنها می بایست با توصیه های ccir اتحادیه بین المللی ارتباطات راه دور مطابقت نماید .

ایستگاه های زمینی بایستی حداقل در فاصله 40 کیلومتری از امکانات شهری ونزدیک به خطوط انتقال نیرو قرار گیرد.

ایستگاه های زمینی بسته به نوع کاری که انجام می دهند تقسیم بندی می شوند بدین معنی که ایستگاه های زمینی ممکن است در رابطه با سرویس ثابت ماهواره ای، ایستگاه های زمینی کشتی، ساحلی، سرویس ماهواره ای سیاردریا نوردی، هوانوردی اکتشافات زمینی (نظیر لندست) وغیره 000 باشد.

نکات مهم در انتخاب انواع ایستگاه های زمینی: برای انتخاب محل ایستگاه زمینی نکاتی را باید در نظر گرفت که عبارتند از: ایستگاه زمینی می بایست در محلی قرار بگیرد که زاویه افق (horizon) نسبت به زاویه عمودی با اندازه تعیین شده باشد.

باید اطمینان حاصل نمود که ایستگاه زمینی موجود شبکه مایکروویو تداخل نداشته باشد ایستگاه زمینی می بایست حداقل در فاصله 40 کیلومتری از امکانات شهری قرار گرفته باشد 4- مساحت انتخاب شده برای تأ سیسات ایستگاه زمینی استاندارد نباید کمتراز40000 (22) مترمربع باشد وکوشش شود تا محل انتخابی در محدوده دولتی باشد.

5-ایستگاه زمینی انتخاب شده می بایست نزدیک به یک جاده خوب باشد.

6- ایستگاه زمینی انتخاب شده می بایست نزدیک به خطوط انتقال نیرو(قسمت پخش) سه فاز باشد .

7- محل ایستگاه زمینی باید به قسمی باشد که با حفاری به عمق مناسب بتوان به آب دسترسی پیدا کرد.

اجزای ارتباطی یک ایستگاه زمینی: یک ایستگاه زمینی مانند ایستگاه های مایکروویودارای امکانات ارتباطی وسایر تجهیزات از قبیل تغذیه نیرو(شامل برق منطقه ای، ژنراتور های اضطراری، یکسو کننده ها ، شارژ ، با طری ها، تابلو های برق وغیره000) ونیز دارای امکانات تأسیساتی وساختمان کنترل وغیره می باشد.

امکانات ارتبا طی یک ایستگاه زمینی را می توان بصورت زیر تقسیم کرد: سیستم آنتن ایستگاه که بنا به نوع سرویس وماهواره (محلی ، منطقه ای ، بین المللی ) بصورت استاندارد های A,B,C وغیره استاندارد می با شد.

سیستم تقویت کننده ارسال سیستم تقویت کننده دریافت لوازم ارتباطات زمینی(GCE) (23) سیستم لوازم ترمینالها سیستم کنترل ارتباطات امکانات مخابراتی (شامل رادیو ، تلویزیون ، تلفن، تلکس، تلگراف وغیره).

یک ایستگاه زمینی ازدو قسمت زیر تشکیل یافته است: قسمت آنتن قسمت کنترل این دو قسمت مکمل یکدیگرند که توسط موج بر(waveguide) به یکدیگر مرتبط می شوند معمولا در تقسیم می توان گفت دو نوع سیستم آنتن برای ایستگاه های زمینی به نامهای york ونوع tower در ابعاد بزرگ با استاندارد هایA,B,C بکار برده می شود.

در ایستگاههای زمینی بزرک سیستمGCE وترمینالهای مربوطه ولوازم کنترل در اتاق کنترل نصب می شوند ولی در ایستگاه های زمینی اخیرأ همه قسمتهایLAN GCE,HPA وغیره را در یک محل کوچک یعنی در قسمت آنتن نصب می کنند واین شیوه مخصوصأ برای کشور هایی که برای ارتباطات محلی راد یووتلویزیون و مخابرات خود می بایست هزاران ایستگاه زمینی کوچک داشته باشند بسیار مفید است .

(24) تلویزیون ماهواره ای : تلویزیون بیش ازهرصنعت دیگری در ارتباطات ، با ارتباط ماهواره ای درگیر است.

دراوایل دهه 1980 تصور وجود امکانات دریافت از ماهواره در خانه ها بسیار دشوار بود، ولی در اوایل دهه1990 درسراسر جهان این امر محقق شد یا به سرعت تحقق می یافت.

در حال حاضر صنعت بسیار بزرگی که درخد مت تولید ، فروش ارائه خدمات مربوط به تلویزیون های ماهواره ای است.

ماهواره های ارتباطی در آغاز به رله سیگنال برای شبکه های تلویزیونی وسیستم های تلویزیون کابلی می پرداختند .

ولی اکنون به پخش مستقیم برای خانه ها نیز می پردازند و افراد به شکل جداگانه می توانند از آنها استفاده کنند .این امر حرکت کشور ها وسازمانهای منطقه ای وبین المللی به سوی ساخت وپرتاب ماهواره های تلویزیونی را شدت بخشیده است به قسمی که اکنون اسامی ماهواره ها دارای مشخصه کشوری وملی است (NILSAT, …,THAISAT,AUSSAT) این ماهواره ها در کنار پخش تلویزیونی برنامه های رادیویی نیز برای مردم پخش می کنند.

برخی از کارشناسان معتقد ند که پخش تلویزیونی یکی از مهمترین استفاده های آینده برای ماهواره های تلویزیونی است، به قسمی که پیش بینی حضور تکنولوژی های رقیب (مثل کابلهای فیبر نوری ) در برابر ارسال ماهواره ای دشوار به نظر می آید این امر بلاخص از آن جهت اهمیت دارد که برخی استفاده کنندگان مایل هستند تلویزیون آنها سیار باشد وبتوانند در هرکجای عالم از تلویزیون استفاده کنند.

(25) ماهواره های مخابراتی: صدها ماهواره مخابراتی در مدار زمین گردش می کنند این نوع ماهواره ها علایم رادیویی را بین مکا نها یی برروی زمین که ممکن است هزاران کیلومتر از هم فاصله داشته باشند رد وبدل یا رله می کنند .این علایم می توانند نشانگر هر چیزی باشند ازجمله مکالمات تلفنی افراد ، اطلاعات ارسالی از نمابرها ، پست الکترونیکی واینترنت ارتباط با مراکز تجاری وبانکها: ماهواره های مخابراتی برنامه های رادیویی و تلویزیونی را هم پخش می کنند واطلاعات مورد نیاز را به بانکها وبازارهای تجاری بین المللی ارسال می کنند یک ماهواره مخابراتی مدرن قادر است ارتباط30000 مکا لمه تلفنی وپنج کانال تلویزیونی راهمزمان انجام دهد.

ارسال علایم: وقتی شما در حال مکالمه تلفنی یا ارسا ل پیامی از طریق نمابرهستید امواج صوتی صدایتان یا کلماتی که روی کاغذ نوشته اید به علایم الکتریکی تبدیل می شوند در شبکه مخابراتی این علایم به صورت پالس هایی که با سرعت زیاد خاموش وروشن می شود به صورت کد های دیجیتالی منتشر می شونداین امواج دیجیتالی وارد شبکه مخابراتی شده وبه صورت علایم رادیویی دیجیتالی به سمت ماهواره ارسال می شوند سپس این (26) علایم رادیویی سمت زمین وجایی که این علایم رادیو ی از کد خارج می گردند وبرگشت می شوند واین گونه است که شخصی که بااو تلفنی صحبت می کنید قادر به شنیدن صدای شما می شود.

ماهواره های تلویزیونی: اکثر ماهواره ها با یک یا چند تایی از ایستگاه های مستقردر سطح زمین ارتباط دارند ایستگاه های زمینی مجهز به آنتن های بشقابی شکل بزرگ هستند که قطر آنها 18 متر یا بشتر است این نوع آنتن ها قادر به دریافت ضعیف ترین علایم رادیویی هستند که آنتن های ماهواره ای خانگی چنین کارایی ندارند اگر این علایم خاص برنامه های رادیویی وتلویزیونی باشند از طریق ایستگاه ماهواره ای زمینی به مراکز رادیو وتلویزیون محلی ارسال می شوند که سپس ازآنجا نیز توسط دکل ها یا کابل ها پخش می شوند واین گونه است که پرتوهای تصویرهای تلویزیونی ماهواره ای برای پخش در کانا لهای تلویزیونی زمینی دراقصی نقاط جهان پخش می شود.

ماهواره ها می توانند برنامه های تلویزیونی را از طریق ایستگاه زمینی به شبکه های پخش تلویزیونی ارسال کنند یا اینکه برنامه ها مستقیمأ توسط تلویزیون های خانگی دریافت شوند.

(27) دریافت مستقیم برنامه های ماهواره : ازاوایل دهه 1980 میلادی ماهواره ها علایم رادیویی وتلویزیونی را مستقیمأ به آنتن های گیرمده خانگی ارسال می کنند این شیوه ارسال اصطلا حأ DBS (پخش مستقیم از طریق ماهواره ) نامیده می شود در اوایل دو مشکل عمده در مقابل این نوع شیوه ارسال وجود داشت علایم ارسالی می بایست منطقه وسیعی را پوشش می دادند تا اینکه جمعیت بیشتری از برنامه های ارسالی استفاده می کردند ودوم اینکه این علایم می بایست خیلی پرانرژی می بودند تا اینکه آنتن های بشقابی کوچک وارزان قیمت هم بتوانند آنها را دریافت کنند البته برای این کار می با یست یک دستگاه رمز گشا نیز به دستگاه تلویزیون نصب می شد.

افزایش کانالهای تلویزیونی ماهواره: