مقاله ای کامل در مورد ماهواره های مخابراتی

مقاله ای در مورد ماهواره های مخابراتی –قسمت1

تاریخچه :
در سال 1953 میلادی اولین ماهواره ی مخابراتی توسط شخصی به نام ارتور کلارک در آمریکا ستخته شد . پس از آن در سال 1957 روسیه ماهواره اسپوتنینگ را ساخت و به فضا فرستاد و البته چند ماه پس از اسپوتنینگ ، روسیه نسخه ی 2 این ماهواره را که حامل موجود زنده ( سگ ) بود را به فضا فرستاد. جالب است که بدانیم طول عمر ماهواره ها در آن زمان حدود 2 هفته بود.

در سال 1958 آمریکایی ها ماهواره ای جدید با نام اکسپلورر را به فضا فرستادند که هدفشان توسعه پرتاب کننده های موشکی و همچنین توسعه امواج مایکروویو بود.
از حدود سال های 1958 به بعد حدود 48 پرتاب ماهواره موفق انجام شد که سهم روس ها 24 پرتاب بود و موفقیت بزرگی را داشتند.
در سال 1959 اولین ماهواره جاسوسی آمریکا با نام کورونا به فضا فرستااده شد. و سال بعد یعنی 1960 هم آمریکا اولین ماهواره مخابراتی خود یعنی اکو را به فضا فرستاد .
در سال 1961 روس ها اولین انسان را به فضا فرستادند ( یوری گاگارین ) و در همان سال پیشنهاد قدم گذاشتن به ماه مطرح شد.
و سرانجام اولین سفر به کره ی ماه در سال 1969 توسط سه فضانورد آمریکایی صورت گرفت.

تقسیم بندی ماهواره ها :
ماهواره ها را بطور کلی به 3 دسته تقسیم می کنیم :
1- بر اساس وزن 2- بر اساس مدار 3- بر اساس کاربرد

تقسیم بندی بر اساس وزن :

پیکو : ماهواره های کوچکتر از 1 کیلوگرم
نانو : ماهواره هایی با وزن بین 1 تا 10 کیلوگرم
میکرو : ماهواره هایی با وزن بین 10 تا 100 کیلوگرم
مینی : ماهواره هایی با وزن بین 100 تا 500 کیلوگرم
متوسط : ماهواره هایی با وزن بین 500 تا 1000 کیلوگرم
و ماهواره های بزرگ که وزنشان بیشتر از 1000 کیلوگرم است و معمولا شامل ماهواره های مخابراتی ، تلویزیونی و تصویرداری و ... می باشند.

تقسیم بندی بر اساس مدار :

1- مدار LEO ( LOW EARTH ORBIT):
این مدار معمولا در فاصله ای بین 200 تا 2500 کیلومتری از سطح زمین قرار دارد . ماهواره هایی که در این مدار قرار میگیرند با سرعت بسیار زیادی دور زمین میچرخند و افت سیگنال بسیار کمی نیز دارند و تاخیر زمانی هم در این ماهواره ها کم می باشد.اما عیب اصلی این ماهواره ها این است که از آنجایی که سرعت عبورشان زیاد است ، انتن های گیرنده ایستگاه های زمینی باید سر متحرک داشته باشند تا بتوانند سیگنال ماهواره را بخوبی دنبال و دریافت کنند.

2- مدار MEO (MEDIUM EARTH ORBIT ):
این مدار در ارتفاع 10000 تا 20000 کیلومتری از سطح زمین قرار دارد.ماهواره هایی که در این مدار قرار میگیرند دارای تاخیر و افت متوسط هستند و مدت زمان گردش هر ماهواره به دور زمین نزدیک به 12 ساعت می باشد و سرعت تقریبا خوبی دارند.
اما دلیل اینکه از فاصله ی 2500 تا 10000 کیلومتری مداری وجود ندارد چیست ؟؟
دلیل کمربند ون آلن می باشد ؛ این کمربند بخاطر وجود میدان مغناطیسی و تشعشعات ذرات باردار اطراف زمین وجود دارد که اثر سوء روی مدارات الکتریکی ماهواره ها می گذارد .

3- مدار GEO (GREAT EARTH ORBIT):
این مدار در ارتفاع 36000 کیلومتری از سطح زمین قرار دارد و به مدار همزمان یا سنکرون معروف است ، چرا که ماهواره ها در این مدار هر 24 ساعت یک بار دور زمین میچرخند و با زمین همگام هستند.مزایای این مدار این است که ایسنگاه زمینی نیاز به آنتن با سر متحرک ندارد و 24 ساعته در دید ماهواره قرار دارد. اکثر ماهواره های مخابراتی ، تلویزیونی و... در این مدار قرار دارند.

4- مدار HEO (HIGH EARTH ORBIT):
بر خلاف دیگر مدارات که دایره ای شکل بودند، این مدار بصورت بیضوی می باشد که انواع و اقسام زیادی دارند مانند ماهواره های سری مولینیا که روسی ها ساختند.دلیل هم این است که بیشترین گسترش جغرافیایی روسیه در نیم کره ی شمالی واقع شده است و توسط ماهواره های سنکرون به خوبی پوشش داده نمی شد.قسمتی از این مدار که به زمین نزدیک تر است فاصله ای حدود 1000 کیلومتر و قسمت دیگر بیضی خدود 46000 کیلومتر فاصله دارد .

تقسیم بندی بر اساس کاربرد :

1- ماهواره های مخابراتی :

این ماهواره ها بیشتر از باند VHF و UHF استفاده می کنند. وظیفه ی برقراری ارتباطات سیگنال بین دو یا چند نقطه روی زمین را بر عهده دارند و تمام ایستگاه هایی که در داخل پوشش این ماهواره قرار می گیرند و با مشخصات آن ماهواره ساخته شده اند می توانند با هم ارتباط برقرار کنند.

2- ماهواره های سنجش از راه دور ( REMOTE SENSING):
هدف این ماهواره ها مشاهده ی زمین در راستای کشف منابع زمین مثل جنگل ها ، پوشش های گیاهی ، اقیانوس شناسی و ... می باشد.
این ماهواره ها برای تصویربرداری دارای دو نوع سنسور هستند : 1- سنسور فعال و 2- سنسور غیر فعال
سنسورهای غیرفعال : از انعکاس نور خورشید تشخیص میدهد که مثلا کجا و کدام منطقه کوه است و جنگل و دریا و ...
سنسور فعال : در اینجا خود ماهواره باید یک سیگنال به سمت زمین بفرستد و از انعکاس سیگنال دریافتی اطلاعات را دریافت میکند.
این ماهواره ها از نظر وزن و سایز خیلی کوچک هستند و در حدود میکرو و نانو هستند. و در مدار LEO قرار می گیرند.

3- ایستگاه های فضایی :
یک پایگاه فضایی که بصورت یک آزمایشگاه مجهز می باشد که امکان استقرار تعدادی فضانورد را بوجود می آورد که در مدت طولانی در فضا اسکان پیدا کنند و برای آزمایش های علمی در دور زمین تلاش می کنند.
معروف ترین ایستگاه های فضایی : MIRبرای روس ها و SKY LAB برای آمریکایی ها می باشد.

4- ناوبری (NAVIGATION):
این ماهواره های منظومه ای از ماهواره ها هستند که در مدارات مختلف قرار می گیرند و سیگناله های معینی را ارسال و دریافت می کنند و اگر ما در یک ایستگاه زمینی قرار گرفته باشیم از روی اطلاعات دریافتی از سه یا چهار ماهواره و پردازش آن ها می توانیم اطلاعات مکانی و زمانی آن نقطه را داشته باشیم.مانند GPS – مدار این ملهواره ها MEO می باشد.

بلوک دیاگرام یک سیستم مخابرات ماهواره ای :
شامل سه بخش اصلی می باشد : 1- بخش فضایی ( که شامل ماهواره های درون فضا می باشد که بخشی از آن ها فعال هستند و بعضی هم یدکی قرار دارند تا در صورت نیاز به کار گرفته شوند ) 2- بخش زمینی ( که شامل ایستگاه ها و شبکه های زمینی و واسط هستند و ارتباطات را بسته به نوع شبکه ی خود ایجاد می کنند. ) 3- بخش کنترل ( که وظیفه ی کنترل ماهواره ها را برعهده دارند . این کنترل می تواند از کنترل مسیر حرکت و یا کنترل تغذیه و یا بسیاری موارد دیگر باشد.)
شکل زیر در واقع بخش ماهواره و ایستگاه زمینی و ارتباط ایستگاه با کاربر را نشان داده و بخش کنترل در شکل مشاهده نمی شود .

images