این مقاله ماهواره، انواع آن و کاربردهای آنها را شرح می دهد.

دانلود تحقیق درمورد

ماهواره، انواع و کاربردهای آنها

Satellites

مقدمه:

تحقیقات فضائی بعنوان شاخه ای از علم و تکنولوژی طی ۲۵ سال اخیر که از پرتاب نخستین ماهواره به فضا می گذرد پیشرفتها و تحولات شگرفی داشته است. در مسیر این توسعه و تحول، بسیاری از شاخه های علم نظیر فیزیک نجومی، سیاره شناسی، فیزیک پلاسما یا علم مواد آنچنان گستردگی یافته اند که بسیاری از دانشها واطلاعات حاصله از آنها در۳۰ سال قبل غیرقابل دسترسی و حتی دور از قدرت درک ذهن انسان تصور می شد. اکنون تحقیقات فضائی به مثابه ابزاری جهت حل مسائل و مشکلات انسان بر روی زمین، مورد توجه شدید دانشمندان و محققین قرار گرفته و هر روز کشفیات جدیدی قدرت انسان را در تسلط و کنترل بیشتر بر طبیعت افزون می کند.  تکنولوژی ماهواره ای بعنوان شاخه ای مهم در تحقیقات فضائی اکنون جایگاهی بس عظیم در زمینه های مختلف  ارتباطی، زمین شناسی، هواشناسی، نظامی وغیره دارد که از این میان ماهواره های تأمین کننده ارتباطات راه دور تأمین تأثیر بسزایی در ابعاد اقتصادی، فرهنگی و اجتماعی بشر داشته است. ماهواره ها بخش مهمی از زندگی مدرن امروز به شمار می روند. ما هر روز از آنها استفاده می کنیم بدون انکه به ارزش آن پی ببریم. پیش بینی وضعیت جوی فردا، اخبار حوادث که هر لحظه در اقصی نقاط جهان روی می دهند، تلفن های راه دور و سیستم ارتباطی از طریق اینترنت کامپیوتر ارسال می شوند.

ماهواره چیست؟

ماهواره شیئی است که پیرامون چیز دیگری می چرخد یا گردش می کند. مثلا ماه قمر

(=ماهواره) طبیعی کره زمین محسوب می شود اما وقتی ما درباره ماهواره ها صحبت

می کنیم معمولا منظورمان اشیاء مصنوعی و دست ساز انسان است که به فضا پرتاب

می شوند و در مدار زمین به گردش در می آیند هر ماهواره دراعماق فضای ساکت و تاریک و در فاصله ای کیلومترها دورتر از زمین، بالای سرمان می چرخد. اما خود ماهواره به دور از این سکوت حاکم در فضاست. زیرا هر ثانیه هزاران علائم رادیوئی را از زمین دریافت می کند و یا هزاران علائم رادیوئی را در هر ثانیه به زمین ارسال می کند.

برای سفارش تحقیق ، مقاله و پایان نامه

لطفا اینستاگرام ما را دنبال کنید

کاربردهای ماهواره ها چیست؟

ماهواره ها سه کاربرد عمده دارند:

(۱)ارتباطات یا دریافت و ارسال علائم تلویزیونی و مخابراتی

(۲)جمع آوری داده ها جهت تحقیقات علمی و پیمایش زمین برای برنامه های زیست محیطی و کشاورزی

(۳)کارکرد تجسسی که از این طریق می توانند اقدامات نظامی طرف مقابل مثل ساخت سلاح هسته ای راشناسایی کنند.این ماهواره ها می توانند علاوه بر سیگنالهای حرارتی، وجود هرگونه مواد شیمیایی فرعی را که درنتیجه فرآوری پلوتنیوم ایجاد می شوند ردیابی کنند. برخی از انواع خاص این ماهواره ها قادرخواهند بود حتی امواج الکترومغناطیسی منتشر شده از شتاب دهنده های جداساز ایزوتوپ را نیز کشف و ثبت کنند. از ماهواره های ارتباطی در نیروهای مسلح،تماسهای دریایی، تله تایپ،ارتباطات تلفنی(ونیزمتن نگار، نمابرد)و انتقال سیگنالهای رادیویی و تلویزیونی درقلمرو های محلی، منطقه ای و بین المللی استفاده می شود. کاربرد دیگر ماهواره ها در حوزه جمع آوری اطلاعات مربوط به جو زمین، آب وهوا، پوشش زمین و تغییرات اقیانوسها را به صورت ماهانه، روزانه و حتی ساعت به ساعت جمع آوری و ثبت کنند. دانشمندان سراسر جهان با دریافت این اطلاعات از ماهواره ها و بررسی تصاویر بدست آمده تغییرات مهم و اساسی زمین را مورد بررسی قرار می دهند. ماهواره ها در حال حاضر یک ابزاربا ارزش برای مدیریت منابع زمین هستند. داده های ماهواره ای در برزیل برای کنترل پاکسازی جنگل، در هندوستان برای بررسی جنگلهای گرمسیری ودرچین و مکزیک برای کنترل فعالیتهای جغرافیایی مورد استفاده قرار می گیرند. این داده ها و نقشه ها و آمارهای حاصل از آنها به تصمیمات و برنامه هایی منجر می شوند که برای کنترل محصولات کشاورزی، استفاده از زمین، ارزیابی محل پروژه ها، مدیریت جنگل، هیدرولوژی،اکتشافات نفتی و معدنی و مسائل دیگر ضرورت دارند.

امور صنایع و بازرگانی بین المللی با استفاده از شبکه ارتبا طی ماهواره ای در هر ثانیه میلیونها فقره اطلاعات را بین هم ردو بدل می کنند. ماهواره های جاسوسی قادرند از

پایگاه های نظامی،‌ نقل وانتقال لشگرها و پایگاه های موشکی مستقل در اقصی نقاط کره زمین عکس برداری کنند. ماهواره های مهندسی نقشه خشکی را ترسیم می کنند و کاربری های آن توسط کشاورزان، جنگلبانان، معدنچیان و مهندسین سازمان بررسی می شود.

ماهواره های جهت باب به کاشفین، دریانوردان، خلبانان و مسافرین در یافتن مسیرشان کمک می کنند. و هرروز هزاران نفر با استفاده از دیش های ماهواره برنامه های تلویزیونی ماهواره ای را در خانه هایشان تماشا می کنند. تجارت جهانی ماهواره ای روز به روز ابعاد وسیعتری می یابد و در آینده ماهواره ها نقش مهمی را در زندگی بشر ایفا خواهند کرد.

تاریخچه مختصری از ماهواره ها:

عصر ماهواره ها در چهارم اکتبر سال ۱۹۵۷ میلادی شروع شد، زمانی که اتحاد جماهیر شوروی سابق اسپوتنیک را به فضا فرستاد. اسپوتنیک  ۱ظاهری شبیه یک گوی فلزی داشت که قطرش ۵۸ سانتیمتر و وزنش ۸۴ کیلوگرم بود.  این ماهواره در ارتفاع بین۲۲۰  الی  ۱۰۰۰کیلومتری زمین قرار داشت و مدت زمان یک دور گردش کامل آن به دور زمین ۹۰ دقیقه طول می کشید. این ماهواره حامل یک فرستنده رادیوئی کوچک و یک ترمومتر برای اندازه گیری دمای فضا بود. شایدامروزه چنین ماهواره ای ابتدایی و ساده به نظر بیاید،

اما آن زمان جهانیان به محض اطلاع یافتن از وجود آن شگفت زده شدند. اسپوتنیک علائم رادیوئی به زمین ارسال می کرد،حداکثر طول پیام ۴دقیقه و ظرفیت سفینه، یک کانال صدا  یا ۶۰ کلمه دردقیقه برای تله تایپ بود. گیرنده-فرستنده SCORE یک کار مهندسی سریع، ارزان و شگفتی آور بود.گیرنده آن یک دستگاه صدا زن جی fm با اندکی دستکاری و فرستنده آن یک فرستنده دستی با یک تقویت کننده جهت افزایش توان تا ۸ وات بود. فرکانسهای ارسال و دریافت به ترتیب ۱۵۰و۱۳۲ مگاهرتز بودند و سفینه راهنما پیگردی را در ۱۰۸  مگاهرتز حمل می کرد. ولی بعداز۹۰ روز در جو زمین سقوط کرد و همانند یک شهاب ثاقب سوخت و نابود شد.

ماهواره های نخستین:

۱۹۵۸: در ژانویه این سال کشور ایالات متحده نخستین ماهواره خود به نام اکسپلورر

را به فضا پرتاب کرد. این ماهواره حامل تجهیزات علمی مختلف بود و اطلاعاتی را در

ارتباط با پرتوها و تابش های موجود در فضا به زمین ارسال کرد. ماهواره های نخستین عمدتأ کاربری های تحقیقات علمی داشتند تا انسان از شرایط فضا آگاه شود و به کمک آنها ستارگان و کهکشانها را مورد مطالعه قرارد هد. پروژه دیگری بنام score(آزمایش رله مدارا رتباط سیگنالی) درهیجدهم دسامبر همین سال پرتاب شد که این ماهواره اولین ماهواره مخابراتی بود که اطلاعات ارسالی را روی نوار مغناطیسی ضبط میکرد.

در این سال مجمع عمومی سازمان ملل متحد تشکیل و کمیته ای در دو قسمت فنی و حقوقی برای استفاده از فضا در جهت هدفهای صلح آمیز بوجود آورد.

۱۹۵۹: در این سال اتحادیه بین المللی ارتباطات راه دور که درسال ۱۸۶۵ بوجود  آمده بود فرکانسهایی را به مخابرات فضائی اختصاص داد. همچنین در این سال ماهواره های متعددی از قبیل لونیک (۱)،(۲)،(۳) و دیسکاور(۱)،(۲)،(۵)و(۶) و نیز ماهواره های دیگری با ابعاد و وزنهای مختلف و با مشخصات مداری خاص خود پرتاب گردید.

۱۹۶۰: کشورهای آمریکا و شوروی بطور مشترک پروژه اکو(ECHO) را به انجام رساندند و د رتاریخ۱۲ اوت اکویک(ECHO 1) را با وزن ۵/۷۵ کیلوگرم پرتاب کردند. کشور انگلستان در شبکه ایستگاه زمینی این پروژه شرکت داشت. در دسامبر همین سال یونسکو تشکیل جلسه داد و استفاده از ماهواره ها را برای برنامه های آموزشی مطرح و به تصویب رساند.

۱۹۶۱: در اول دسامبر این سال اسپوتنیک(۷) با وزن۶۴۸۳ کیلوگرم پرتاب شد. از ماهواره های دیگری که در طی این سال به فضا فرستاده شد اسپوتنیک(۸)،(۹)و(۱۰) بود که توسط شوروی پرتاب گردید. اسپوتنیک(۹)و(۱۰) هر کدام یک سگ را حمل می کردند و با موفقیت به زمین برگشتند.

۱۹۶۲:TELSTAR(یک) ماهواره مخابراتی فعالی بود که توسط یک شرکت تلفنی و تلگرافی آمریکا برای آزمایشات ارتباطات ماکروویو در فضا و مطالعه تشعشعات بر روی نیمه هادی ها و همچنین انتقال برنامه های تلویزیونی بین ایستگاه آندور(ANDOVER) در آمریکا و ایستگاه دیگری در فرانسه بکار رفت .طی این سال یکسری فعالیتها توسط ناسای آمریکا وکشور کانادا انجام گرفت.

نقش ماهواره ها در زندگی بشر:

در سال۱۹۶۲ میلادی با پرتاب ماهواره تل استار به فضا، تحول عظیمی درزندگی انسان روی داد. این ماهواره شروع به ارسال برنامه های زنده تلویزیونی در گستره اقیانوس اطلس، بین ایالات متحده و اروپا نمود. اما تل استار بدلیل نوع مداری که داشت فقط برای مدت کوتاه توانست کار کند.در سال ۱۹۶۵ میلادی یک ماهواره مخابراتی دیگر به فضا پرتاب شد. ((پرنده سحرخیز)) یا اینتل ست۱ مدار متفاوتی داشت که آن را قادر می ساخت در تمام مدت کارایی داشته باشد.این ماهواره را باید سرآغاز شبکه ارتباطات ماهواره ای در جهان دانست.

پرتاب ماهواره های بیشتر:

از زمان شروع عصر ماهواره ها تا به امروز، بیش از۴۰۰۰ ماهواره به فضا پرتاب شده است .درحال حاضر بیش از نیمی از آنها از کار افتاده اند. بعضی از آنها در فضا سرگردان هستند یا در اثر برخورد با جو زمین سوخته و نابود شده اند. بقیه آنها هم درمدارهایشان قرار دارند، اما خاموش هستند و کارایی ندارند. اکنون هر هفته حداقل یک ماهواره به فضا پرتاب می شوند. اکثر ماهواره ها توسط موشکهایی موسوم به ELVS(وسیله پرتاب غیر قابل بازیافت) به فضا پرتاب می شوند و در مدار قرا رمی گیرند. موشکهایی موسوم به اطلس،دلتا و تایتان متعلق به ایالات متحده و پروتون انرجیا متعلق به روسیه، لانگ مارچ متعلق به چین وH1وH2 متعلق به ژاپن و موشکهای آریان متعلق به اروپا هستند. ساخت این موشکها بسیار پرهزینه است و پس از پرتاب نابود می شوند یا در فضا معلق باقی می مانند. تنها موشک پرتاب کننده قابل بازیافت شاتل فضایی متعلق به ایالات متحده است.

چگونگی قرار گرفتن ماهواره در مدار:

ماهواره ها چگونه در مدار قرا رمی گیرند؟

هرچیزی که در خط مستقیم حرکت می کند سرانجام تحت تأثیر نیروی کشش جاذبه قرار می گیرد. ماهواره ها تمایل به حرکت درخط مستقیم دارد اما جاذبه زمین سعی می کند آن را به پایین بکشد. ماهواره ها به سمت زمین سقوط می کند، اما آن هرگز به زمین بر نمی گردد چون سطح زمین به صورت کمربندی منحنی شکل است و از ماهواره فاصله می گیرد. بنابراین ماهواره در  این مسیر منحنی به حرکت خود ادامه می دهد و پوسته زمین را دور می زند.

مدارهای ماهواره:

مدارنزدیک به زمین:

این نوع مدار به مدارهایی که در فاصله  ۴۰۰ الی۱۰۰۰ کیلومتری از زمین قرار دارند اطلاق می شود. چنین مدارهایی تقریبأ دایره هستند و مناسب برای ماهواره های تحقیقاتی، هواشناسی و نقشه برداری و سفینه های سرنشین دار می باشد.

مدارقطبی:

مداری در ارتفاع پایین که بر فراز قطب های شمال و جنوب قرار دارد و چنین مداری برای ماهواره های شناسایی و جهت یاب مناسب می باشد.

مدار همگرد با زمین:

این مدار در فاصله ۳۵۷۸۷ کیلومتری از خط استوا قرار دارد و سرعت حرکت ماهواره مساوی با سرعت حرکت وضعی زمین است و در نتیجه ماهواره ای که در این مدار قرار دارد یک بار در روز به دور زمین گردش می کند چنین مداری مناسب برای ماهواره های مخابراتی و نقشه برداری است.

مداربیضی:

مدار بیضی ارتفاع بیش از۴۰۰۰۰ کیلومتر تا کمتر از۲۰۰ کیلومتر را شامل می شود و این قبیل مدا رخاص ماهواره های نظامی و شناسایی است.

مدار دور از زمین:

این نوع مدار ارتفاع از۱۰۰۰۰ تا ۲۰۰۰۰ کیلومتر را شامل می شود.این نوع مدار تقریبأ دایره ای شکل است و برای ماهواره های جهت یاب مناسب است.

انواع ماهواره های جهان ازنظرنوع کاربرد:

ماهواره های جهان از نقطه نظر نوع کاربرد به طورکلی به دو دسته نظامی و غیرنظامی

تقسیم می شوند:

الف) ماهواره های غیرنظامی:

۱- ماهواره های مخابراتی یا سرویس ماهواره های ثابت

۲-  ماهواره های سیار هوانوردی

۳- ماهواره های سیار دریانوردی

۴- ماهواره های سیار زمینی

۵- ماهواره های مربوط به پخش صدا(رادیووغیره)

۶- سرویس ماهواره ای رادیویی و دریایی

۷- سرویس ماهواره ای برای اکتشافات زمینی و دریائی

۸- سرویس ماهواره ای مقیاس اندازه گیری

۹- سرویس ماهواره ای رادیواماتوری

۱۰- سرویس ماهواره ای فرکانسهای استاندارد

۱۱- سرویس ماهواره ای سیگنال زمانی

۱۲-سرویس ماهواره ای جهت یابی رادیویی

۱۳- سرویس ماهواره ای تحقیقات فضایی

۱۴-  سرویس ماهواره ای عملیات فضایی

۱۵-  سرویس ماهواره ای رادیو نجومی

۱۶-  سرویس ماهواره به ماهواره

۱۷-  سرویس ماهواره ای ژئوفیزیکی

۱۸-  سرویس ماهواره ای هواشناسی

۱۹-  سرویس ماهواره ای محیط زیست

۲۰-  سرویس ماهواره ای اقیانوس نگاری

ب) ماهواره های نظامی :

۱- ماهواره های جاسوسی

۲-ماهواره های عکاسی

۳-ماهواره های جاسوسی نظارت دریایی

۴- ماهواره های جاسوسی هشداردهنده

۵-ماهواره های استراق سمع الکتریکی

۶-ماهواره های اطلاعاتی

۷-ماهواره های رهگیری و جاسوسی مخابراتی

۸-ماهواره های ناوبری

۹-ماهواره های هواشناسی نظامی

۱۰-ماهواره های علمی نظامی

۱۱-ماهواره های مخابراتی نظامی

صنعت ماهواره ها:

تکنولوژی ساختن ماهواره ها علی رغم پیچیدگی بسیار، به درجه بالایی ازبلوغ رسیده است. درآغاز، این تکنولوژی در انحصار آمریکا و روسیه بود ولی کشورهای دیگر صنعتی نیز کم کم به فهرست آنها افزوده شدند درحال حاضر شرکتهای بزرگ تولید ماهواره درآمریکا مستقر هستند؛ این شرکتها عبارتند از“ سازمان ارتباطات و فضایی هیوز”(hughes) شرکت فضایی ـ آسمانی GE و شرکت“ لورال”(Corp Loral).شرکت هیوز بزرگترین سازنده ماهواره های ارتباطی تجاری است و بدلیل ارائه خدمات تلفنی خودرویی،پخش مستقیم و رله امواج تلویزیون کابلی با بار پرداختی بالا و باندهای فرکانس متعدد بالاترین موقعیت را در ایالات متحده داراست. ماهواره های هیوز ظرفیت بالایی دارند(بیش از۲۰ گیرنده –فرستنده باندC و بیش از بیست گیرنده- فرستنده باندKa و تعدادی باند L برای خدمات تلفنی خودرویی و تلفن روستایی. هیوز در ساختن ماهواره های آسیایی نیز نقشی مؤثر دارد و از این جهت قراردادهایی با ژاپن، هنگ کنگ، مالزی، استرالیا و اندونزی منعقدکرده است. GE عمدتأ در حوزه ماهواره های دفاعی و امنیتی کار می کند. نسل سوم

اینمارستها و ماهواره کره بدست این شرکت ساخته شده اند. شرکت لورال نیز هفت ماهواره اینتل ست را ساخته است و قراردادهایی با ژاپن دارد. کشورهای دیگری نیز مثل روسیه، چین،ژاپن، کره و فرانسه در این عرصه به فعالیت مشغولند و تا حدی از نظر ساخت ماهواره ها بخود اتکایی رسیده اند. بازار استفاده از ماهواره ها نیز عمدتأ همین کشورهای توسعه یافته هستند.

مروری برمهندسی سیستم ماهواره ها:

طراحی سیستم ارتباطات ماهواره ای یک عمل پیچیده است که به کار مشترک در حوزه دانشهای گوناگون و بسیاری نیازمند است. اولین مشکل، خود ماهواره است. ماهواره باید تا حد ممکن کوچک و سبک باشد و از حداقل انرژی بهره بگیرد. قرار دادن یک کیلوگرم جرم در مدار همزمان بسیار گران است. تولید الکتریسیته برای حرکت سفینه فضایی مستلزم تحمل وزن و سطح سلولهای خورشیدی است. آنچه مایه درآمد می شود ظرفیت ارتباطاتی آنست و به همین دلیل ماهواره باید تا حد ممکن قادر به حمل کانالهای ارتباطاتی بسیار زیادی باشد. بدلیل گران بودن پرتاب و خود ماهواره، سفینه فضایی باید بتواند بدون اقدامی برای نگهداری، سالها در محیط خلاء شدید و نامناسب بکار خویش ادامه دهد. این کار باید در شرایط گردش با گرمای شدید، بمباران ثابت تشعشع، ذرات-زیراتمی و شهاب سنگهای ریز، گاهگاهی انجام شود و سرانجام بدلیل وقوع سریع و نامنتظر تحولات تازه در تکنولوژی ارتباطات، سفائن فضایی باید به گونه ای طراحی شوند که تاحد ممکن انعطاف پذیر باشند.

ساختمان اصلی ماهواره ها:

قسمت های اصلی ماهواره عبارتند از :

• باطری خورشیدی که برای تامین و تداوم انرژی سیستمها در نظرگرفته شده است
• آنتن های توجیهی بشقابی که برای دریافت و ارسال سیگنالها از زمین به ماهواره

و بالعکس درنظر گرفته شده اند .

۳- موتورهای اصلاح کننده  مسیر حرکت که برای تعیین موقعیت مدار گردشی  و حرکتی ماهواره نصب شده اند .

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

۵- د ستگاههای گیرنده و فرستنده برای ارتبا طات ماکروویو تعبیه گردیده اند

ادامه با خرید و دانلود

مطالعه بیشتر