مدارهای ماهواره ای

مدار ماهواره مسیری است که ماهواره در اطراف یک جسم در فضا دنبال میکند کشش نیروی جاذبه زمین باعث میشود که ماهواره ها در یک مسیر دایره ای یا بیضی شکل قرار گیرند یک مدار زمین ساکن مدار ممکن است در ارتفاعات متغیری نسبت به سطح زمین و زوایای مختلفی نسبت به خط استوا قرار داشته باشد

مدار ماهواره مسیری است که ماهواره در اطراف یک جسم در فضا دنبال میکند. کشش نیروی جاذبه زمین باعث میشود که ماهواره ها در یک مسیر دایره ای یا بیضی شکل قرار گیرند. یک مدار زمین ساکن مدار ممکن است در ارتفاعات متغیری نسبت به سطح زمین و زوایای مختلفی نسبت به خط استوا قرار داشته باشد.

اما در هرصورت ، زمین در مرکز صفحه مدار مذکور واقع میشود و این بخاطر نیروی جاذبه زمین است که همه چیز را به طرف مرکز خود میکشد. بسیاری از ماهواره های مخابراتی در مدار مرتفع زمین مرکز (این مدار به مدار هم زمانی زمینی نیز مشهور است.) قرار دارند. برخی از ماهواره های علمی در مدار کم ارتفاع به فعالیت مشغولند. ماهواره های ردیابی در مدارهای تقریبا دایره ای شکل حرکت میکنند. ماهواره های شناسایی منابع زمینی و برخی از ماهواره های هواشناسی در مدارهای قطبی زمیندرحال گردش هستند.

مداری که ماهواره ها به آن پرتاب میشوند،طبق کار و وظیفه ماهواره انتخاب میشوند.

اغلب ماهواره ها در یک فاصله ثابت به زمین در حال گردش هستند. برخی ماهواره ها در بعضی از قسمتهای مدار به زمین نزدیکتر شده (نزدیکترین نقطه مدار زمین را حضیض میگویند) و در قسمتهای دیگر از زمین دورتر میشوند.(دورترین نقطه از زمین را اوج مینامند.) ماهواره های مخابراتی روسیه که در مناطق دوردست خط استوا قرار دارند، اغلب از این مدار استفاده میکنند. مداری که فاصله های نقاط مختلف آن نسبت به زمین با هم برابر نیستند. ماهواره ه ای که در مدار قطبی قرار دارد توام با حرکت وضعی زمین حرکت میکند و به دو قطب زمین میرسد. در این حالت ماهواره میتواند تقریبا تمام سطح زمین را مشاهده کند. اگر یک نقطه ثابت را در مدار در نظر بگیریم، ماهواره در هر ۲۴ ساعت یکبار و هربار درهمان وقت روز قبل از آن نقطه میگذرد. به این ترتیب میتوانیم عکسهای گرفته شده از آن نقطه خاص را با هم مقایسه کنیم؛ این مدار را مدار همزمان خورشیدی مینامند.

سه ماهواره مخابراتی در ارتفاع ۳۶ هزار کیلومتری روی خط استوا قادرند علایم رادیویی را از نقاط مختلف زمین گرفته و به نقاط دیگر در سطح کره زمین بفرستند.

● مدار زمین ساکن

بطور معمول حدود ۲۰۰ ماهواره فعال در مدار زمین ساکن که مناسبترین مسیر مداری محسوب میشود قرار دارند. در ارتفاع ۳۶ هزار کیلومتری از خط استوا، زمان لازم برای گردش کامل ماهواره به دور زمین درست برابر است با زمان حرکت وضعی زمین – حرکت زمین بدور خود. به همین خاطر ، ماهواره همیشه در یک نقطه ثابت بر فراز خط استوا قرار میگیرد. در صورتی که ماهواره ها از این مدار استفاده کنند، نیازی به حرکت دادن و تنظیم بشقابهای رادیویی با محل استقرار ماهواره ها نیست. استفاده از ماهواره های مخابراتی را نخستین بار آرتور چارلز کلارک، نویسنده داستانهای علمی تخیلی، در سال ۱۹۴۵ یعنی ۱۲ سال قبل از پرتاب اولین ماهواره،اسپوتنیک، پیشنهاد کرده بود.

مدار زمین ساکن به ماهواره ها اجازه میدهد علایم خود را به نقاط ثابت مشخصی در زمین مخابره کنند.

مدار زمین ساکن آنچنان مورد استفاده این ماهواره ها قرار میگیرد که محل استقرار و امواج رادیویی آنها را توافقهای بین المللی تعیین میکند. در این مدار، ماهواره ها میتوانند تا فاصله ۷۰ کیلومتری به هم نزدیک شوند. برای جلوگیری از تداخل امواج فرستنده هایشان، این ماهواره ها باید از فرکانس های رادیویی متفاوت استفاده کنند.

● مدار کم ارتفاع (لئو)

با استفاده از کمترین انرژی میتوان به این مدار رسید. به همین دلیل است که ماهواره های سنگینتر دسترسی بیشتری به این مدار دارند. شاتل فضایی و ایستگاه فضایی هر دو با حرکت در این مدار – مدار کم ارتفاع – روزانه زمین را چند بار دور میزنند. ایستگاه فضایی میر که در ارتفاع ۳۰۰ تا ۴۰۰ کیلومتری از سطح زمین قرار دارد، هر ۹۰ دقیقه یکبار و هرروز ۱۶ بار مدار زمین را دور میزند. از زمین ، حرکت ماهواره ها در مدار کم ارتفاع (لئو) خیلی آهسته به نظر میرسد.

● مدارهای غیر عادی

مدار های غیر عادی برخلاف مدارهای دایره ای، از طول بیشتر و عرض کمتری برخوردار هستند. قسمتهایی از این مدار به زمین نزدیک و قسمتهایی نیز از آن دور هستند؛ این امر باعث میشود، ماهواره ها در بعضی از قسمتهای مدار به زمین نزدیک و در دیگرقسمتهای آن از زمین دور میشوند.

برخی از ماهواره های مخابراتی ساخت روسیه از این مدار استفاده میکنند. مداری با زاویه ۶۰ درجه نسبت به خط استوا امکان رسیدن ماهواره ها به نقاط شمالی فدراسیون روسیه را میسر میکند. با وجود این، ماهواره هایی که در مدار غیر عادی قرار دارند مانند ماهواره های مستقر در مدار زمین ساکن حرکت نمیکنند. به این دلیل، آنتنهای زمینی برای برقراری ارتباط دائمی باید مرتبا تغییر جهت دهند- نسبت به محل استقرار ماهواره ها تنظیم شوند. برای پوشش دائمی ، از ۲ یا ۳ ماهواره با فاصله های مشخص از هم در هر مدار استفاده میشود.

● مدارهای زمین ساکن انتقالی

مدارهای زمین ساکن انتقالی مدارهای موقتی هستند که برای انتقال یک ماهواره از مدارهای نزدیک به زمین به مدارهای دور زمین ساکن مورد استفاده قرار میگیرند. ماهواره های مخابراتی ابتدا به مدار کم ارتفاع (لئو) پرتاب میشوند. سپس موتورها یشان روشن شده، نیروی موتورهای مذکور آنها را به مدار زمین ساکن انتقالی میبرد. ماهواره ها پس از رسیدن به دورترین نقطه این مدار تغییر مسیر داده، وارد مدار دایره ای شکل زمین ساکن میشوند. روش دیگر این است که ماهواره ها را ابتدا در مدار زمین ساکن انتقالی قرار دهند و پس از آن به مدار زمین ساکن مناسب هدایت کنند.

منبع مقاله : www.nabegheha.ir