ماهواره، انواع و کاربرد

اهميت ماهواره‌ها براي مخابرات و بررسي منابع زميني و پژوهش و کاربردهاي نظامي و جاسوسي روزافزون است. بخشي از پژوهشهاي علمي و تخصصي که در آزمايشگاه‌هاي مستقر در فضا انجام مي‌شود، هرگز نمي‌توانست روي کره زمين جنبه عملي به خود گيرد.
ظاهرا نخستين اشاره به ماهواره در ادبيات، نوشته‌اي از "ادوارد اورت هيل " است. او در سال 1869 در داستاني بنام «ماه آجري» از ماهواره‌اي حامل انسان نام مي‌برد که به دور زمين مي‌گردد. "ژول ورن " نيز در داستان «ميليون‌هاي بگم» در سال 1879 از گلوله توپي نام مي‌برد که بطور ناخواسته در مدار زمين به گردش درآمده‌است. "کنستانتين سيولخوسکي " نيز در رساله خود بنام «اکتشاف فضاي کيهاني با وسائل عکس‌العملي» در ميان انبوهي از انديشه‌هاي نو در مورد فضانوردي، از ماهواره نيز نام مي‌برد. در سال 1945 " آرتور سي. کلارک " نويسنده داستان‌هاي علمي، براي اولين بار پيشنهاد کرد که ماهواره‌هاي ارتباطي براي تامين ارتباط در سراسر زمين در مدار زمين‌هم‌زمان کره زمين قرار گيرند.
تاريخچه ماهواره‌هاي مصنوعي: اولين ماهواره مصنوعي اسپوتنيک 1 (Sputnik 1) بود که توسط شوروي در 4 اکتبر 1957 شروع به کار کرد. که اين باعث به راه افتادن يک رقابت فضايي بين شوروي و آمريکا شد. آمريکا نيز اولين ماهواره خود را در 31 ژانويه 1958 به فضا پرتاب کرد. بزرگترين ماهواره مصنوعي که هم اکنون به دور زمين مي‌چرخد ايستگاه بين المللي فضايي مي‌باشد.
جدول نخستين پرتاب - سال پرتاب - نخستين ماهواره
اتحاد جماهير شوروي ( روسيه) 1957 اسپوتنيک 1
ايالات متحده 1957 اکسپلورر 1
فرانسه 1965 آستريکس
ژاپن 1970 اسومي
چين 1970 دونک فانگ هونگ 1
انگلستان 1971 پراسپرو ايکس-3
هند 1980 روهيني
رژيم صهيونيستي 1988 اوفک-1
اوکراين 1995 سيچ-1
ايران 2009 اميد 1
* ماهواره ضد سلاح: که بعضي مواقع ماهواره‌هاي کشنده نيز خوانده مي‌شوند، که ماهواره‌هايي هستند که براي خراب کردن ماهواره‌هاي دشمن و ديگر سلاح‌هاي مداري و اهداف ديگر طراحي شده‌اند. که هم آمريکا و هم روسيه از اين نوع ماهواره دارند.
•ماهواره‌هاي ستاره‌شناختي: که براي مشاهده فاصله سياره‌ها و کهکشان‌ها و ديگر اشياي خارجي فضا استفاده مي‌شود.
•ماهواره‌هاي زيستي : ماهواره‌هايي هستند که براي حمل ارگانيسم‌هاي زنده طراحي شده‌اند، عموماً براي آزمايش‌هاي علمي استفاده مي‌شوند.
•ماهواره‌هاي مخابراتي : ماهواره‌هايي هستند که براي اهداف ارتباط راه دور در فضا قرار گرفته‌اند. ماهواره‌هاي مخابراتي مدرن نوعاً از مدارهاي زمين‌همگام، مولنيا (Molniya) و پايين‌زميني استفاده مي‌کنند.
•ماهواره‌هاي مينياتوري : ماهواره‌هايي هستند که داراي وزن کم و سايز کوچک به طور غير عادي مي‌باشند. طبقه بندي جديدي که براي گروه بندي اين ماهواره‌ها استفاده مي‌شود عبارت است از : ماهواره‌هاي کوچک (500-200kg)، ماهواره‌هاي ميکرو (زير 200kg) و ماهواره‌هاي نانو (زير 10 کيلوگرم)
•ماهواره‌هاي هدايت‌کننده : ماهواره‌هايي هستند که از پخش کردن سيگنال‌هاي راديويي استفاده مي‌کنند تا دريافت کننده‌هاي موبايل را در زمين فعال نمايند تا مکان دقيق آن‌ها مشخص شود.
•ماهواره‌هاي اکتشافي : ماهواره‌هاي مشاهداتي زمين يا ماهواره‌هاي مخابراتي مي‌باشند، که براي کاربردهاي نظامي و جاسوسي مستقر شده‌اند. • ماهواره‌هاي زمين شناسي : ماهواره‌هايي هستند که براي نظارت بر محيط، هواشناسي و ساختن نقشه و... استفاده مي‌شوند.

•ايستگاه فضايي : يک ساختار ساخته دست بشر مي‌باشد که براي زندگي انسان در فضاي خارج طراحي شده‌است. يک ايستگاه فضايي از انواع فضاپيماها به وسيله نقصش در نيرو محرکه زياد يا امکانات بر زمين نشستن، متمايز مي‌شود-به جاي موتورهاي ديگر به عنوان جابه جايي به و از ايستگاه استفاده مي‌شود. ايستگاه‌هاي فضايي براي باقي ماندن در مدار براي مدت کوتاهي طراحي شده‌اند، براي قسمتي از هفته يا ماه يا حتي سال.
•ماهواره‌هاي تتر (Tether) : ماهواره‌هايي هستند که به وسيله يک کابل که به آنها تتر (افسار) مي‌گويند، به ماهواره‌هاي ديگر وصل مي‌شوند.
•ماهواره‌هاي هوا شناسي : که به طور ابتدايي براي نشان دادن آب و هواي کره زمين به کار مي‌روند.
مدار ماهواره‌ها
ماهواره در يک مسير بسته که آن را مدار ماهواره مي‌نامند، به دور زمين در گردش است. اين مسير ممکن است دايره‌اي يا بيضي شکل باشد و مرکز زمين در مرکز اين مسير يا در يکي از کانون‌هاي بيضي آن قرار دارد. ماهواره درصورتي که تحت تاثير نيروهاي گرانشي ديگري قرارنگيرد، همواره درصفحه‌اي به نام صفحه مداري به گردش خود به دور زمين ادامه مي‌دهد. حرکت اين صفحه مداري به پريود مدار و زاويه صفحه با صفحه استوا بستگي دارد. اگر اين زاويه صفر باشد، صفحه مداري منطبق بر صفحه استوايي زمين مي‌شود. عموما ماهواره‌ها بروي چهار نوع مدار که بستگي به نوع کاربرد ماهواره دارد، قرار مي‌گيرند:

مدار پائين زمين
مدار قطبي
مدار زمين‌ايست
مدار بيضوي
ماهواره‌هاي مدار پائين زمين
به ماهواره‌هايي که در فاصله نسبتا کمي از سطح زمين قرار دارند، ماهواره‌هاي مدار پائين زمين گفته مي‌شود. بيشترين ارتفاع اين نوع ماهواره‌ها از سطح زمين بين 320 تا 800 کيلومتر است. مسير حرکت اين ماهواره‌ها از غرب به شرق و همجهت با دوران زمين بدور خود است.
بدليل نزديکي فاصله اين نوع ماهواره‌ها از سطح زمين، سرعت حرکت اين ماهواره‌ها خيلي بيشتر از سرعت دوران زمين بدور خود است. گاهي سرعت اين نوع ماهواره‌ها به 27359 کيلومتر در ساعت نيز مي‌رسد. با اين سرعت، اين نوع از ماهواره‌ها مي‌توانند در هر 90 دقيقه، يک دور کامل بدور زمين بگردند.
برخي از ماهواره‌هاي هواشناسي، ماهواره‌هاي سنجش از دور و ماهواره‌هاي جاسوسي از اين نوع‌اند.
ماهواره‌هاي مدار قطبي
ماهواره‌هاي مدار قطبي به نوعي از ماهواره‌هايي گفته مي‌شود که مسير مدار حرکت آنها عمود بر خط استوا و مسير دوران از قطبهاي شمال و جنوب مي‌گذرد.
بعضي از ماهواره‌هاي هواشناسي، ماهواره‌هاي سنجش از دور و ماهواره‌هاي جاسوسي از اين نوع‌اند.
ماهواره‌هاي مدار زمين‌ايست
اين در حالت کلي بروي مدار زمين‌ايست و بر بالاي خط استوا، در فاصله 33600 کيلومتري از سطح زمين قرار داند.
اين نوع ماهواره‌هاي در فضا در مکاني ثابت قرار دارند و همراه با دوران زمين بدور خود، مي‌گردند و بدليل همين ثبات داراي سايه‌اي ثابت (معروف به «جاي‌پا») بر زمين هستند.
به مدار زمين‌هم‌زمان مدار زمين‌ايست و يا مدار کلارک نيز گفته مي‌شود.
تمام ماهواره‌هاي مخابراتي و تلويزيوني از اين نوع هستند.
ماهواره‌هاي مدار بيضوي
اين ماهواره‌ها داراي مداري بيضوي هستند.
دو نقطه مهم از مدار اين ماهواره‌ها نقطه اوج و نقطه حضيض آنها است: قسمتي که به سطح زمين نزديک مي‌شوند به نام نقطه حضيض ناميده مي‌شود. قسمتي که از سطح زمين دور مي‌شود به نام نقطه اوج ناميده مي‌شود.
مسير حرکت و دوران اين نوع ماهواره مانند ماهواره‌هاي قطبي از سمت شمال به جنوب است.

چون اکثر ماهواره‌هاي مخابراتي در مدار زمين‌ايست قرار گرفته‌اند، اين ماهواره‌ها هيچ پوششي بروي قطب‌هاي شمال و جنوب ندارند. به همين دليل و جهت پوشش قطب‌ها از ماهواره‌هاي مدار قطبي استفاده مي‌شود. در واقع اين نوع از ماهواره‌ها شمالي‌ترين و جنوبي‌ترين قسمت نيمکره‌ها را پوشش مي‌دهند.