ماهواره‌هاي مخابراتي (مقاله)
مقدمه
در جهان امروز، فناوري فضايي به عنوان يكي از مهمترين زمينه‌هاي رقابتي در بين كشورها شناخته مي‌شود؛ به‌گونه‌اي كه ميزان دستيابي به اشكال گوناگون فناوري فضايي، مبناي دقيقي براي مقايسه كشورها از نظر توسعه اقتصادي و صنعتي محسوب مي‌شود. بهره‌برداري از فضا با اهداف مختلفي صورت مي‌گيرد كه از آن جمله مي‌توان به اكتشافات علمي، استفاده از منابع بيكران فضا، مخابرات، سنجش از دور، آموزش از دور، مكان‌يابي و ناوبري اشاره كرد. با توجه به ويژگي‌ها و كاربردهاي منحصربه‌فرد فناوري‌هاي فضايي، ديگر نمي‌توان زندگي بشر را بدون استفاده از فضا متصور بود.
در اين ميان، يكي از كاربردهاي مهم و حياتي فضا براي انسان مخابرات است. امروزه، پيشرفت و تكامل جوامع بشري و افزايش روزافزون نيازهاي ارتباطي، توسعه شيوه‌هاي نوين ارتباطي را ضروري كرده است. ماهواره‌هاي مخابراتي را مي‌توان بهترين، كارآمدترين و گاهي تنها راه ايجاد ارتباط بين دو نقطه از كره زمين دانست. مزاياي بي‌شمار اين فناوري، از جمله سرعت عمل بالا، پوشش مناسب، امكان ارتباط با دورترين و غيرقابل دسترس‌ترين مناطق و به‌صرفه بودن، استفاده از ماهواره‌هاي مخابراتي را اجتناب‌ناپذير كرده است.
در مجموع، نقش ارزنده ماهواره‌هاي مخابراتي در زندگي امروز بشر غيرقابل انكار است. از جمله كاربردهاي گوناگون اين ماهواره‌ها، مي‌توان به پخش انواع برنامه‌هاي تلويزيوني و راديويي، شبكه‌هاي انتقال داده جهاني و منطقه‌اي مانند اينترنت، آموزش از دور، سمينارهاي صوتي- تصويري بلادرنگ، ارسال اطلاعات، امداد و نجات و انواع مكالمات تلفني ثابت و متحرك اشاره كرد. همچنين ماهواره‌هاي مخابراتي، گامي بزرگ در صنعت تجاري‌سازي فضا محسوب مي‌شوند و بهره‌برداري تجاري از اين ماهواره‌ها، به‌ويژه پس از جنگ سرد در دهه 90 ميلادي، راه را براي گسترش تجارت فناوري فضايي در تمام زمينه‌ها هموار كرد. به دليل همين كاربردهاي ارزشمند، دستيابي به فناوري ساخت، توسعه و پرتاب ماهواره‌هاي مخابراتي براي تمام كشورهاي جهان حياتي به نظر مي‌رسد.
شكل 1- نمونه‌هايي از ماهواره‌هاي مخابراتي
[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
تاريخچه
اسپوتنيك1 شوروي سابق، اولين ساخته دست بشر كه در سال 1957 مرزهاي فضا را به روي بشر گشود، نخستين سيگنال‌هاي راديويي را براي اولين بار از فضا به زمين مخابره كرد. اولين ارتباط ماهواره‌اي با زمين در قالب پروژه پاون و با ماهواره آمريكايي اِسكور در سال 1958 صورت گرفت كه در آن از يك ضبط‌صوت براي ذخيره و ارسال پيام‌هاي صوتي استفاده شد. اين ماهواره پيام تبريك سال نو ميلادي را به زمين مخابره كرد. پس از آن، ناسا ماهواره اِكو را در سال 1960 كه به شكل بالوني آلومينيمي بود، براي بازپخش غيرفعال ارتباطات راديويي به فضا پرتاب كرد. كورير1بي كه توسط شركت آمريكايي فيلكو طراحي و در 1960 پرتاب شد، اولين ماهواره بازپخش فعال امواج راديويي نام گرفت.
ماهواره تِل‌استار متعلق به شركت تلگراف و تلفن آمريكا، اولين ماهواره مخابراتي فعال بازپخش مستقيم بود كه طبق توافقي چندمليّتي براي توسعه ماهواره‌هاي مخابراتي توسط ناسا در دهم ژوئيه 1962 از كيپ‌كاناورال پرتاب شد. اين پرتاب همچنين اولين پرتابي بود كه با سرمايه‌گذاري بخش خصوصي انجام شد.
اولين ماهواره زمين‌آهنگ، ماهواره سينكام2 متعلق به شركت فضايي- مخابراتي هيوز بود كه در 26 ژوئيه 1963 پرتاب شد. اين ماهواره با سرعت ثابت، يك بار در روز به دور زمين مي‌چرخيد، اما به اين دليل كه زاويه ميل مداري آن صفر نبود، سايه ماهواره روي زمين نسبت به خط استوا حركتي شمالي- جنوبي داشت و بنابراين براي رديابي ماهواره تجهيزات خاصي مورد نياز بود. سينكام3 به عنوان اولين ماهواره زمين‌ثابت، در 19 اوت 1964 به فضا پرتاب شد. قرارگيري در مدار زمين‌ثابت باعث مي‌شد تا از ديد ناظر زميني، ماهواره در فضا ثابت به نظر برسد. از اين رو، براي ارسال و دريافت سيگنال از ماهواره، به تجهيزات رهگيري نيازي نبود. اين ماهواره در موقعيت مداري 180 درجه شرقي قرار داشت و در همان سال براي بازپخش تلويزيوني رقابت‌هاي المپيك تابستاني 1964 از توكيو به ايالات متحده مورد استفاده قرار گرفت. اين رويداد، اولين ارسال برنامه‌هاي تلويزيوني بر فراز اقيانوس آرام بود.
كمي پس از سينكام3، ماهواره اينتل‌ست1 در ششم آوريل 1965 به عنوان يك ماهواره مخابراتي زمين‌ثابت بر فراز اقيانوس اطلس و در موقعيت مداري 28 درجه غربي قرار گرفت. در نهم نوامبر 1972 نيز، آنيك اِي1 اولين ماهواره زمين‌ثابتي بود كه براي ارائه خدمات مخابراتي به قاره آمريكا، توسط شركت تله‌ست كانادا به فضا پرتاب شد. پس از آن، روند پرتاب ماهواره‌هاي مخابراتي از اقصي نقاط جهان گسترش روزافزون يافت.
شكل 2- ماهواره‌هاي مخابراتي مي‌توانند در مدارهاي زمين‌آهنگ، مولنيا و يا كم‌ارتفاع زميني قرار گيرند.
[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
ماهواره‌هاي مخابراتي زمين‌ثابت (ژئو)
از ديد ناظر زميني، ماهواره‌اي كه در مدار زمين‌ثابت باشد به صورت معلق در فضا به نظر مي‌آيد. دليل اين امر اين است كه ماهواره زمين‌ثابت در هر روز، تنها يك بار به دور زمين مي‌چرخد. به بيان ديگر، سرعت ماهواره در چنين مداري برابر با سرعت گردش زمين به دور خود است.
مدار زمين‌ثابت با ارتفاعي حدود 35800 كيلومتر از سطح زمين، براي كاربردهاي مخابراتي بسيار مناسب است، زيرا آنتن‌هاي زميني كه بايد مستقيماً به سمت ماهواره نشانه بروند، در مورد اين نوع ماهواره‌ها بدون نياز به تجهيزات پرهزينه ويژه رديابي ماهواره مي‌توانند عملكرد بالايي داشته باشند. به‌خصوص براي مواردي مانند پخش مستقيم تلويزيوني كه نياز به تعداد زيادي آنتن زميني است، صرفه‌جويي در هزينه تجهيزات ايستگاه زميني در مقابل هزينه‌هاي پرتاب ماهواره به مدار زمين‌ثابت بسيار چشمگير است.
ايده اوليه وجود چنين مداري به انديشه‌ها و تحقيقات كنستانتين تسيلكوفسكي روسي برمي‌گردد. اما كاربردي‌‌ترين پيشنهاد در مورد استفاده از ماهواره‌هاي مخابراتي زمين‌ثابت عملياتي را آرتور سي كلارك، نويسنده استراليايي، طي مقاله‌اي با عنوان رله‌هاي خارج از زمين در مجله انگليسي وايرلس ورلد (جهان بي‌سيم)، در اكتبر 1945 مطرح كرد. در اين مقاله، اساس به‌كارگيري ماهواره‌ها در مدار زمين‌ثابت به منظور ارسال پيام‌هاي راديويي تشريح شده بود. كلارك حتي توان و فركانس‌هاي مورد نياز براي چنين ماهواره‌هايي را نيز محاسبه كرد و نشان داد كه چگونه مي‌توان كل كره زمين را با سه ماهواره زمين‌ثابت پوشش داد. از اين رو اغلب كلارك را به عنوان پدر ماهواره‌هاي مخابراتي مي‌شناسند.
شكل 3- چگونگي پوشش زمين توسط ماهواره مخابراتي زمين‌ثابت
[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
پس از پرتاب ماهواره‌هاي تل‌استار، سينكام3، آنيك اِي1 و وِستار1، آمريكا ماهواره ست‌كام 1 را در سال 1975 به فضا پرتاب كرد. اين ماهواره يك تجربه موفق در پخش برنامه‌هاي تلويزيوني ماهواره‌اي بود.
تا سال 2000، شركت فضايي- مخابراتي هيوز (كه پس از فروخته شدن به شركت بوئينگ، با عنوان مركز توسعه ماهواره‌اي بوئينگ شناخته مي‌شود) كار ساخت حدود چهل درصد از ماهواره‌هاي مخابراتي سراسر جهان را بر عهده داشت. در حال حاضر، ديگر سازندگان اصلي ماهواره شامل شركت‌هاي سامانه‌هاي فضايي لورال (از زيرمجموعه‌هاي شركت مخابراتي و فضايي لورال آمريكا با مسئوليت محدود)، لاكهيدمارتين، نورتروپ‌گرومن، آلكاتل‌اسپيس و ايدس‌آستريوم هستند.
