ماهواره ها و کاربردهاي آنها
پيش از آن که در دهه 1950 بشر وارد فضاي بيرون از زمين شود، انسان براي دستيابي به اطلاعات مختلف از دنياي اطراف خود به شيوه هاي گوناگوني متوسل مي شد که براي ما هم اکنون بسيار ابتدايي به نظر مي رسد. روزگاري انسان ها از بالاي کوه ها و تپه ها و مناطق مرتفع اوضاع را زير نظر داشتند. برج ها و باروها مکان هايي بودند که در آن نگهبانان، منطقه حکومت هاي خود را زير نظر داشتند. صدها سال بعد بالن اولين شيء ساخت دست بشر بود که توانست انسان را به آسمان ببرد. گفته مي شود ناپلئون براي اولين بار از بالن براي کسب اطلاعات از موقعيت نيروهاي دشمن براي ارتش خود استفاده کرد.
چند سال پس از اختراع هواپيما توسط برادران رايت، در جنگ جهاني اول براي نخستين بار از هواپيما براي بمباران مواضع دشمن و همچنين کسب اطلاع از موقعيت نيروهاي دشمن استفاده شد. اما حدود 40 سال پس از پايان جنگ جهاني اول بشر توانست نخستين شيء دست ساز خود را به مدار زمين ارسال کند. ماهواره شيء دست ساز بشر است که همچون يک ماه در مدار زمين در گردش است.
ظاهراً نخستين اشاره به ماهواره در ادبيات، نوشته يي از «ادوارد اورت هيل» است. او در سال 1869 در داستاني به نام «ماه آجري» از ماهواره يي حامل انسان نام مي برد که به دور زمين مي گردد. «ژول ورن» نيز در داستان «ميليون هاي بگم» در سال 1879 از گلوله توپي نام مي برد که به طور ناخواسته در مدار زمين به گردش در آمده است. «کنستانتين تسيولکوفسکي» نيز در رساله خود به نام «اکتشاف فضاي کيهاني با وسايل عکس العملي» در ميان انبوهي از انديشه هاي نو در مورد فضانوردي، از ماهواره نيز نام مي برد. در سال 1945 «آرتور سي کلارک» نويسنده داستان هاي علمي- تخيلي، براي اولين بار پيشنهاد کرد که ماهواره هاي ارتباطي براي تامين ارتباط در سراسر زمين در مدار ژئوسنکرون زمين قرار گيرند. به همين خاطر «کلارک» را پدر ماهواره مي نامند، زيرا او براي اولين بار به صورت علمي نظريه ساخت ماهواره را بيان کرد.
سرانجام در چهارم اکتبر 1957 نخستين شيء ساخت دست بشر با نام اسپوتنيک1 به فضا پرتاب شد. اسپوتنيک1 حاصل تحقيقاتي بود که دانشمندان علوم فضايي شوروي از سال 1955 آغاز کرده بودند. اولين شيء ساخت بشر توسط يک موشک به مدار زمين پرتاب شد. اسپوتنيک در هر 96 دقيقه يک دور کامل به دور زمين مي چرخيد و اطلاعات به دست آمده را به صورت سيگنال هاي راديويي به زمين ارسال مي کرد. اولين قمر مصنوعي بشر به اندازه يک توپ بسکتبال و وزن آن حدود 83 کيلوگرم بود. اسپوتنيک 1 داراي دو فرستنده راديويي در طول موج هاي 20 و 40 مگاهرتز بود و در مداري بيضوي در ارتفاع متوسط 250 کيلومتر به مدت 98 دقيقه به دور کره زمين چرخيد. سه هفته پس از ورود اين ماهواره به مدار زمين، باتري هاي شيميايي آن تخليه شدند و ماهواره از کار افتاد. اسپوتنيک در مداري بيضوي با ارتفاع اوج 939 کيلومتر، حضيض 215 کيلومتر و زاويه مًيل
1/65 درجه، چرخش خود را به دور زمين آغاز کرد ولي به دليل اثرات جو زمين روزبه روز از ارتفاع مداري آن کاسته مي شد تا اينکه در چهارم ژانويه 1958 يعني سه ماه بعد از پرتاب، به زمين سقوط کرد.
دو سال بعد اتحاد جماهير شوروي توانست دومين ماهواره مصنوعي را با نام اسپوتنيک 2 به فضا پرتاب کند. اين بار سگي به نام لايکا ميهمان اين ماهواره کوچک بود که البته ظاهراً در همان دقايق نخست پرواز به علت فشار بسيار زياد حاصل از خروج از جو زمين مرده بود. اسپوتنيک 2 که وزنش برابر يک فولکس واگن بود بيش از پنج ماه در مدار زمين مي چرخيد.
با ورود بشر به عصر فضا انسان توانست اطلاعات بسياري را از سياره خود به دست آورد. «آرتور سي کلارک» که براي نخستين بار روياي ماهواره را در داستان هايش آورده بود، هم اينک شاهد ساخت نخستين ماهواره هايي بود که توسط شوروي به مدار زمين ارسال مي شدند. ماهواره ها مي توانستند اطلاعات نظامي، کشاورزي، طبيعي و جغرافيايي بسياري از کشورهاي مختلف را به دست آورند.
ماهواره شيئي است دست ساز بشر که همچون پرنده يي به دور مدار زمين، سيارات و اجرام منظومه خورشيدي در چرخش است. اندازه ماهواره ها معمولاً بين يک تا پنج متر است. از دهه 1970 دانشمندان به کمک کامپيوتر و نانوتکنولوژي تجهيزات پيشرفته يي را براي ماهواره ها اختراع و در آنها نصب کرده اند که بر موارد کاربري ماهواره ها افزوده است. ماهواره ها به دو بخش کلي تقسيم مي شوند؛
1- بار مفيد (محموله)
2- سکو (جايگاه).
ماهواره به طور مداوم در حال حرکت در مداري حول زمين است. بخشي از پژوهش هاي علمي و تخصصي که توسط ماهواره ها انجام مي شود، هرگز نمي تواند روي کره زمين جنبه عملي به خود گيرد. امروزه ماهواره ها تنها براي کسب اطلاعات از کره خاکي ما کاربرد ندارند؛ هم اکنون چندين ماهواره پيشرفته علمي تحقيقاتي هستند که بر گرد خورشيد و اجرام منظومه خورشيدي در حرکتند و اطلاعات خود را از آن اجرام به مراکز مديريت ماهواره خود در زمين ارسال مي کنند.
ماهواره ها از لحاظ ماموريت خود به گونه هاي مختلفي تقسيم مي شوند؛ 1-هواشناسي، 2- ارتباطات راديويي و مخابراتي، 3- رديابي، 4- تحقيقاتي علمي و 5- نظامي و جاسوسي.
ماهواره هايي که حول محور مدار زمين در گردشند در ارتفاع هاي متفاوتي از زمين قرار دارند. کمترين ارتفاع ماهواره ها از زمين حدود 200 کيلومتر و بيشترين آن حدود 36 هزار کيلومتر است. لازم به ذکر است که يک ماهواره تنها زماني مي تواند در مدار خود باقي بماند که شتاب ماهواره با نيروي گرانش جرمي (به طور مثال زمين) که به دور آن مي چرخد، تناسب و تعادل داشته و تحت تاثير آن باشد. در صورتي که شتاب ماهواره بيشتر از گرانش زمين باشد، ماهواره در مسيري مستقيم از زمين دور مي شود و بالعکس اگر شتاب ماهواره کمتر باشد به سمت زمين کشيده شده و برخواهد گشت.
پس از اتمام عمر ماموريت ماهواره، آنها معمولاً در نقاط خاصي از جمله اقيانوس ها سقوط مي کنند. البته پيش از سقوط هنگام برخورد با مولکول هاي خارجي ترين لايه اتمسفر سرعت ماهواره کم مي شود. در اين زمان نيروي گرانش، ماهواره را به سمت لايه هاي داخلي اتمسفر مي کشاند و هوايي که جلوي ماهواره قرار مي گيرد، در يک لحظه آنقدر فشرده و داغ مي شود که بخش اعظم آن مي سوزد و باقي مانده احتمالي آن در نقاط از پيش تعيين شده يي که اکثراً در اقيانوس ها و درياهاي آزاد است، سقوط مي کند.
مدار ماهواره هايي که به دور زمين در چرخشند به سه ارتفاع کلي نسبت به زمين تقسيم مي شوند؛
1- ارتفاع کوتاه
2- ارتفاع متوسط
12 ساعته است. اين ارتفاع خارج از اتمسفر زمين است. ماهواره هاي ردياب غالباً در اين ارتفاع قرار دارند.
3- ارتفاع بلند، زمين ثابت
لازم به ذکر است که اکثر ماهواره هاي مخابراتي در مدار زمين ثابت قرار گرفته اند. از آنجا که اين ماهواره ها هيچ پوششي روي قطب هاي شمال و جنوب ندارند، براي پوشش قطب ها از ماهواره هاي مدار قطبي استفاده مي شود. در واقع اين نوع از ماهواره ها شمالي ترين و جنوبي ترين قسمت نيمکره ها را پوشش مي دهند.
هم اکنون بيش از دو سال است که ما ايرانيان نيز داراي يک ماهواره اختصاصي مربوط به خود در فضا هستيم. ماهواره «سينا-1» (ZS4) که با مشارکت شرکت هاي روسي ساخته شد، نخستين ماهواره ايراني است که روز پنجشنبه 27 اکتبر سال 2005 (5 آبان 1384) به همراه يک ماهواره آموزشي روسيه و شش ميني ماهواره خارجي ديگر به وسيله يک فروند موشک حامل Kosmos-3M از پايگاه فضايي Plisetsk روسيه به فضا پرتاب شد و در 6 آبان در مدار موردنظر قرار گرفت. اين ماهواره کاربرد مطالعاتي دارد و براي کاربردهايي مانند نقشه برداري، هواشناسي و کشاورزي و مواردي ديگر استفاده مي شود.
اما اگر علاقه مند هستيد که اقمار مصنوعي زمين را در آسمان مشاهده کنيد، اندکي از شهرهاي بزرگ دور شويد تا در زير آسمان زيباي شب بتوانيد ماهواره هاي بسياري را رصد کنيد. ايستگاه فضايي بين المللي (ISS) و ماهواره هاي ايريديوم (مخابراتي) درخشان ترين اجرام ساخت بشر هستند که در مدار زمين قرار دارند. در سايت www.heavens-above.com اطلاعات مداري و زماني ماهواره هاي غيرنظامي و همچنين وضعيت آب و هواي مناطق مختلف جهان قرار دارد. با وارد کردن شهر محل سکونت خود در اين سايت مي توانيد از زمان و مسير حرکت ماهواره مورد نظر خود در طول سال مطلع شويد و آن را با چشم و در مواردي با ابزار رصدي رويت کنيد.
منبع:www.aerospacetalk.ir
