انواع ماهواره ها

ماهواره ها رامی توان باتوجه به نوع کاربرد, مداری که درآن مستقرهستند یانوع سیستم طبقه بندی کرد.ماهواره هااز دیدگاه کاربردی به دوگروه نظامی وغیرنظامی تقسیم می شوند.درهریک ازاین دو گروه , کاربردهای متعددی وجود داردکه درشکل صفحه بعد به تعدادی ازآنها اشاره شده است همانطورکه ملاحظه می شود,ماهواره هابیشتربرای مقاصد نظامی به کارگرفته می شوند.ماهواره های نظامی از تنوع بیشتری نیز برخوردار هستند. ضمن اینکه با سرمایه گذاریهای بسیار کلان کشورهای .صنعتی , ماهواره های نظامی از تکنولوژی پیشرفته تری نیزاستفاده می کنند.

سیرتحولات ماهواره های مخابراتی

تااوایل سال 1960میلادی غیراز چندارتباط محدود که توسط دستگاه بی سیم برقرارشده بود, مساله انتخاب وجود نداشت . به علت ظرفیت کم و تقاضا برای ارتباطات , انباشته بودن طیفهای فرکانس و.ضعف سیستم انتقال صوتی , تنها وسیله ارتباطی بین قاره ای , کابل تلفن زیر دریایی بود در سال 1960 میلادی یعنی تقریبا سه سال بعد از پرتاب اولین سفینه شوروی ,امریکاییها نخستین قمرمصنوعی مخابراتی رادرمدارزمین قراردادند.قطراین قمربزرگ 30متربودودرارتفاع1500کیلومتری زمین گردش می کرد.

این قمر, مجهز به نوعی آیینه بود که امواج راازایستگاههای فرستنده می گرفت و به ایستگاههای گیرنده که به علت کروی بودن زمین نمی توانستند آنها را به طور مستقیم دریافت کنند , منعکس می کرد. به این ترتیب اولین ارتباط آزمایشی به وسیله ماهواره بین دو نقطه دور دست امریکایعنی ازکالیفرنیا تا نیوجرسی برقرارشد. قسمت اعظم انرژی اشعه ای که ازایستگاه فرستنده ارسال می شد,درفضاپخش وتنها قسمت کوچکی ازآن توسط ماهواره منعکس می شد.برای اینکه اشعه منعکس شده قابل استفاده شود, لازم بود به وسیله ایستگاه عظیم و پرقدرتی تقویت که نتیجه کار مطلوب نبود, به خاطر همین , امریکاییها شروع به ساختن قمرمصنوعی مخابراتی جدیدی کردند که امواج رابه وسیله آنتنهایی اززمین دریافت وپس ازتقویت به سوی ایستگاههای گیرنده زمینی ارسال کنند.

اندیشه استفاده از ماهواره ها به صورت رله برای ارتباطات راه دور ابتدا از سوی نویسنده معروف داستانهای تخیلی -عمومی ویکی ازبنیانگذاران (Arthur.c.Clarke) آرتو.سی .کلارک ( انجمن انگلیسی بین ستاره هامطرح شدودرمقاله ای درشماره اکتبرسال 1945میلادی مجله ( جهان بی سیم چاپ شد. این مقاله سرآغازی برای شروع فعالیتهای جدی ارتباطات ماهواره ای شد.آقای کلارک با درنظرگرفتن سه ماهواره درارتفاع 36000 کیلومتری ازسطح زمین وروی محیط مدار دایره ای شکل . دورکره زمین به فواصل مساوی ازهم , پوشش ارتباط ماهواره ای تمام سطح زمین رامیسرمی دانست بعد از چاپ مقاله کلارک , طی ده سال , سه اختراع مهم انجام شد که مورد استفاده آنهادرساخت ماهواره هااست .اولی , سلولهای خورشیدی است که تبدیل کننده نورخورشید به الکتریسیته هستند دوم , ترانزیستور درانواع مختلف وسوم لامپ تقویت موج رادیویی است.این نوع تقویت کننده هابا طیف وسیع فرکانس و بازدهی حدود 20 الی 40 درصد , از معمولی ترین نوع تقویت کننده در . مخابرات ماهواره ای است

درسال 1962 میلادی , تاریخ ارتباطات ورق خوردونخستین ماهواره از نوع رله وتقویت کننده به نام ( تله استار ) در دهم ژوییه همین سال از سوی امریکا در مدار قرار گرفت و برای اولین بار برنامه ای ازتلویزیون امریکا توسط این قمرمصنوعی که بربالای اقیانوس اطلس قرارداشت منعکس وبرای مردم نمایش داده شدوبه دنبال آن , دومین ماهواره ازهمین نوع چندماه بعد پرتاب گردید ماهواره تله استاردرمداری که بین 900 تا5500 کیلومترازسطح دریاارتفاع داشت, تقریبا هر دو ساعت ونیم یک بارکره زمین رادورمی زد.چون زمین درهر24ساعت یک باربه دورخود می چرخد ارتباط بین دو نقطه از زمین فقط چند بار در شبانه روز امکان پذیر بود و این ماهواره تنها مدت کوتاهی دریک نقطه قابل رویت می ماندکه این مدت متناسب باارتفاع مدارقمرمصنوعی ازسطح دریا بود.

برای برقراری ارتباط دایمی , فقط یک راه به نظر می رسیدوآن اینکه ماهواره بایددربالای یک نقطه اززمین درارتفاع معینی ثابت بماند که ظاهرا خیلی مشکل بود, ولی عملا وقتی زمان گردش ماهواره به دور زمین 24 ساعت باشد, همزمان با کره زمین به دور آن خواهد گشت و از نظرما آسمان بی حرکت خواهدماند

چون هر قمر مصنوعی دریک مداردایره ای حرکت می کندکه مرکز آن منطبق بر مرکز کره زمین وصفحه این دایره نیز عمود برمحورزمین است .مدار دایره ای ماهواره به موازات خط استواخواهد بودوهمین طورچون سرعت قمرمصنوعی ازمقدار معینی نمی تواند کمتر باشد, برای اینکه با همان سرعت در 24 ساعت یک باربه دورزمین بچرخد, باید محیط دایره ای  مسیرقمر مصنوعی ودرنتیجه ارتفاع مدارآن رابیشترکرد محاسبات و تجربه های عملی نشان داده که برای این منظور , باید ارتفاع ماهواره از سطح ( .دریا 36000 کیلومتر باشد. ( فاصله ای که در آن از طرف زمین نیروی جاذبه به ماهواره وارد نمی شود این مدار را اصطلاحا مدار ژئوسنکرون می نامند. وقتی که ماهواره به ارتفاع 36000 کیلومتری از سطح دریا رسید, آن را به آرامی منحرف می کنند که در بالای نقاط انتخاب شده باقی بماند

ولی درصورت انحراف ازمسیراصلی ودورشدن ازنقطه دلخواه توسط راکتهای عکس العملی کوچکی که در آنها تعبیه شده و از ایستگا ههای کنترل زمین هدایت می شوند , آن را دوباره به وضعیت . مطلوب درمی آورند
بدین ترتیب , سیرتحولات ماهواره های مخابراتی ادامه پیداکرد تا به امروزکه شاهد به کارگیری . تکنیکهای بسیار پیشرفته دراین سیستم جهت ارتقای سطح کیفیت وافزایش ظرفیت آن هستیم

انواع سپاسگزاری برای پایان نامه

ماهواره های مخابراتی

گسترش ارتباطات درسطح جهان استفاده ازسیستمهای مخابراتی راباظرفیت وسیعترپوشش بیشتر وکیفیت بهترایجاب می کند.یکی ازروشهایی که می تواند به طورمناسب جوابگوی نیازهای فعلی وآتی بشردراین زمینه باشد,استفاده ازماهواره های مخابراتی است ماهواره مخابراتی سفینه ای است که سیگنالهای الکتریکی را از فرستنده ای بر روی زمین دریافت می کند و آنها را بعد از تقویت و تغییر فرکانس های حامل, به سمت ایستگاههای زمینی در نقاط دیگر می فرستد. چون ماهواره های مخابراتی سیگنالهاراتقویت می کنندوبازگشت می دهند بیشتربه عنوان تکرارکننده و رله شناخته می شوند . ماهواره های مخابراتی معمولا در مدارهای خاصی از کره زمین قرار می گیرندکه به نظر فرستنده هاوگیرنده های روی زمین ثابت می آیند. به کمک فرستنده ای برروی زمین ویک ماهواره برروی مدار, می توان سیگنالهارا به گیرنده هایی مستقر در بخشی از زمین فرستاد که حدود یک سوم سطح زمین را بپوشاند . اولین ماهواره مخابراتی بین المللی از سری اینتلست با ظرفیت 240 کانال تلفنی درسال 1965 میلادی به فضا پرتاب شد و سرآغازی برای پوشش ارتباطات ماهواره ای در سطح بین المللی گردید.

موارداستفاده ماهواره های مخابراتی وتاثیرفراوان آن برزندگی بشرباعث شده که روزبه روز توجه انسان به این وسیله ارتباطی افزایش  یابد.کاربردهای وسیع آن درپزشکی , آموزش وپرورش , کشاورزی , انتقال اطلاعات کامپیوتری برنامه های تلویزیونی وغیره باعث شده که وجودیک ماهواره مخابراتی مستقل برای هرکشوری امری ضروری باشد .

داشتن ماهواره مخابراتی مستقل باعث ایجاد تسهیلات در امر انتقال اطلاعات کامپیوتری از دانشگاهها به مراکز تحقیقات وبالعکس , هرچه سریعترانجام شدن امور اقتصادی , پوشش کلیه نقاط کشورازنظربرنامه های تلویزیونی , رادیویی وتلفنی بانصب سریع آنتنهای گیرنده زمینی درنقاط مختلف کشور, آموزش کشاورزی وپزشکی از راه دور وکاربردهای . وسیع ومتنوع دیگری خواهد بودماهواره های مخابراتی درمدارخاصی مستقرمی شوند که حدود 35788 کیلومترازخط استوافاصله , دارند.

هر ماهواره باسرعت و جهتی همسان با کره زمین در حال حرکت است . در این شرایط ماهواره در مکانی بالای خط استوا نسبت به زمین ثابت می شود.

ماهواره های مخابراتی ابتدا برای ارتباطات تلفنی طراحی شده اند ولی امروزه شاهد ارایه سرویسهای گوناگونی از قبیل کاربردهای تلویزیونی , تجاری و کنفرانس از راه دور ازطریق ماهواره هستیم اما هنوزسرویس . تلفنی بالاترین حجم را در بین دیگرسرویسها حفظ کرده است درحال حاضرازنوزده ماهواره مخابراتی بین المللی ازسری اینتلست ده ماهواره بالای اقیانوس اطلس, چهارماهواره برروی اقیانوس آرام وپنج ماهواره دیگربالای اقیانوس هند قرار داردواین ماهواره ها , یک ارتباط ماهواره ای بین المللی با زیر پوشش قرار دادن تقریبا کلیه نقاط دنیا: به وجود آورده اند.ماهواره برای ارایه سرویس تلفنی بیشتردرموارد زیربه کارگرفته می شود , ارتباطات بین المللی ,ارتباطات بین شهری ,درمناطق کم جمعیت روستایی ,درنقاط دورافتاده … درشرایط اضطراری , درارتباطات سیارویک ماهواره مخابراتی که در واقع نوعی تکرار کننده فرکانسهای رادیویی است, درساده ترین .شکل خود عملیات زیر راانجام می دهد همان طورکه ملاحظه می شود, سیگنالهای دریافت شده توسط آنتن ماهواره ابتدا به علت افت بسیار زیادی که براثرطی مسیر طولانی داشته , تقویت وسپس با فرکانس نوسان سازمحلی مخلوط می شود و تغییر فرکانس می دهد و بالاخره پس از تقویت مجدد آنتن فرستنده ماهواره داده می شود تا به طرف ایستگاههای مورد نظر و زیرپوشش فرستاده شود.

ماهواره های مخابراتی معمولا بین 8 تا12 سال عمرمی کنند. میزان سوختی که موردنیازسیستم فرعی برای حفظ موقعیت ماهواره است , یکی از عواملی است که عمر ماهواره را محدود می کند. ازکارافتادن تدریجی سلولهای خورشیدی که در .سیستم فرعی تغذیه قدرت الکتریکی قراردارند نیزعمر ماهواره را محدود می سازد

ویژگیهای ماهواره های مخابرات

: ماهواره مخابراتی دارای ویژگیهایی است که به تعدادی ازآنهااشاره می شودگسترش منطقه تحت پوشش *ارتباط بین نقاط مختلفی که درپوشش یک ماهواره قراردارند, به آسانی امکان پذیراست .وسعت ,زیر پوشش بستگی به نوع آنتن ماهواره دارد که می تواند محلی نسبتا کوچک , یک کشور . منطقه ای متشکل ازچندین کشوریا یک نیمکره باشد

انعطاف پذیری *
هر جا یک پایانه ( ترمینال ) ماهواره ای وجود داشته باشد , امکان استفاده از سیستم ماهواره ای فراهم خواهدبود. می توان این پایانه ها را بر روی سکوی کشتی , هواپیما و واحدهای متحرک .زمینی قرار داد و از راه ارتباط را با نقاط دیگر برقرار کرد

پهنای باند زیاد *
باتوجه به اینکه درفرکانسهای بالا مثل 14 و 11 گیگاهرتز, پهنای با بیشتری درارختیار است می توان از برنامه های تلویزیونی با کیفیت بالا , کانالهای زیاد تلفنی و انتقال اطلاعات با . سرعت بالا برخوردار بود

هزینه کم *
, باتوجه به اینکه ایجادارتباط بین دونقطه توسط ماهواره , مستقل ازفاصله بین این نقاط است این نقاط می تواننددرهرفاصله ای ازیکدیگردرمنطقه زیرپوشش واقع شده باشند لذا هزینه های مربوطه , به بعد مسافت بستگی ندارد وبرای بسیاری ازموارد, ازهزینه ایجاد یک شبکه زمینی  کمترخواهد بود

ضریب اطمینان *
ارتباط بین دونقطه درشبکه ماهواره ای مخابرات دارای ضریب اطمینانی برابریا بهتراز ارتباط
. از مسیرهای زمینی است

اخیر در دریافت *
( به علت مسافت زیاد ( بین 72000 تا 82000 کیلومتر بین دو پایانه یا ایستگاه ماهواره ای زمینی سیگنال فرستاده شده که با سرعت نور حرکت می کند , حداقل 300 میلی ثانیه بعد به ترمینال  دیگر می رسد

ایجاد اکو *
براثر تبدیل خطوط انتقال ازدو سیم به چهارسیم درقسمتی ازمسیر شبکه زمینی , سیگنال باپدیده اکو روبرو شده , بخشی ازآن بازگشت داده می شود.

برای کاهش این سیگنال ناخواسته . ومزاحم , تجهیزاتی به نام حذف کننده اکو به سیستم اضافه شده است در زمینه مزیتهای بیشتر ماهواره مخابراتی می توان گفت که سیگنال رادیویی منتشرشده ازماهواره مخابراتی به طورهمزمان می تواند توسط چندین ایستگاه زمینی زیرپوشش دریافت شود. همزمانی دریافت سیگنال فقط از راه ماهواره های مخابراتی امکان پذیراست و از راه  کابل یادیگر وسایل ارتباطی میسر نیست
ارتباطات ماهواره ای برای ایجاد ارتباطات بین المللی بین کشورها وارتباطات محلی بین شهرها ومناطق دورافتاده بسیارمناسب است ومی توان بااستفاده ازماهواره مخابراتی یک .شبکه ارتباطی باکیفیت بالا وهزینه کم درسطحی گسترده ایجاد کرد

ماهواره های رادیو تلویزیونی

, شکی نیست که وسایل ارتباط جمعی ازقبیل رادیووتلویزیون درپیشبرد هدفهای اجتماعی اقتصادی, فرهنگی وفنی تاثیر بسزایی دارند. درسالهای اخیرپخش صداوتصویر از طریق ماهواره به عنوان موثرترین وسیله در نیل به هدفهای فوق , توجه همگان را به خود جلب کرده است .استفاده از این ماهواره ها برای پخش برنامه های رادیویی وتلویزیونی است ماهواره ای برفراز قسمتی از زمین قرار داده می شود, برنامه تلویزیونی از یک ایستگاه زمینی به آن فرستاده می شود, سپس ماهواره تصویر فوق راروی یک شعاع باریک که فقط ناحیه مشخص شده ای اززمین رامی پوشاند, برمی گرداند.

ایستگاه زمینی مقابل باآنتنهای  بشقابی شکل , تصویررامی گیردوآن رادوباره پخش می کند به عبارت دیگرمی تواند درآن واحد وبه طورهمزمان مثلا درایران برنامه های تلویزیونی صدا و سیما و مسابقات فوتبال (( دیدنیهای )) خیلی از کشورها را مشاهده کرد. برنامه کشورهای خارجی , نمونه هایی ازکاربردآن هستند.

اینگونه ماهواره هامی توانند ارتباط برنامه های رادیووتلویزیون رابه طورمستقیم بین ماهواره وگیرنده های خانگی ( تلویزیون برقرارکنند.درژاپن وفرانسه تصاویر تلویزیونی مستقیماازماهواره به گیرنده های خانگی که آنتن های کوچک و تقریبا ارزان قیمتی دارند , انتقال پیدا می کند. چنانچه قرار باشد این روش درسطوح وسیع خودبه کارگرفته شود, مسائل بغرنجی درزمینه حقوق فضایی و سیاسی به وجود می آید .

کمیته های تخصصی سازمان ملل متحد مشغول بررسی هستند تاراه حل های مناسبی برای این مسایل پیدا کنندپس درحال حاضردر بسیاری ازکشورها امکان این وجود ندارد که با کمک آنتنهای معمولی , برنامه های تلویزیونی کشورهای . دوردست راگرفت ماهواره های نظامی ایمنی ارتباطات ازجمله مسایل مهمی است که درامورنظامی به آن توجه خاص می شود.

پیدایش عصرفضاوظهور ماهواره های مخابراتی مختلف که همگی برای کاربردهای غیرنظامی طرح ریزی شده بودند, شرایطی را به وجود آورد که دولتهای مختلف صاحب تکنولوژی فضا در صدد تهیه ماهواره هایی صرفا برای ارتباطات نظامی برآیند. ماهواره های نظامی می توانند صدها پیام راکه به رمزفرستاده می شوددریافت وازیکدیگرتفکیک کنند, به همین منظور, بسیارتلاش می شود تا هرماهواره جدید نسبت به ماهواره قبل ازخود, سیستم مقاومتروپیشرفته تری برای جلوگیری . ازدسترسی به اطلاعات درحال مبادله داشته باشد باتوجه به اینکه ماهواره هاازدید ودسترسی کشورهادورهستند, کشورهای برخورداراز تکنولوژی ماهواره ای براحتی می توانند هرموقع که اراده کنند, بافرستادن فرمانی اززمین , دستگاههای جمع آوری اطلاعات خودازقبیل آنتنها ودوربینها را برروی یک کشور یامنطقه فعال کنندوپس از اینکه ماهواره ازروی آ منطقه عبورکرد, اطلاعات جمع آوری شده رابا فرمانی دیگربه نقطه مورد .نظر بفرستد ماهواره های نظامی به چندنوع وسیله شناسایی مانند رادارهای مخصوص , دوربینهای مادون . قرمزودوربینهای عکاسی مخصوصی مجهزند که هریک ازاین سیستم ها مکمل دیگری است برای مثال دوربین عکاسی درروزدوربین مادون قرمزدرشب وسیستمهای راداری درتمام شرایط
به جمع آوری اطلاعات می پردازند. قدرت شناسایی برخی از این ماهواره ها به حدی است که دوربینهای تعبیه شده ازآنها می توانندازارتفاع200کیلومتری زمین ,اشیایی به طول 10سانتیمتررا آشکارکنند. بسیاری از فعالیتهای نظامی ازقبیل جاسوسی , عکسبرداری , استراق سمع ,. هواشناسی و… رامی توان بااستفاده ازسرویسهای ماهواره ای انجام داد
.کشورهای فرانسه ,انگلستان , روسیه ,امریکا, چین وژاپن دارای ماهواره های نظامی هستند

ماهواره های جاسوسی استراق سمع الکترونیکی

به گروهی ازماهواره های نظامی گفته می شودکه بارخنه درسیستمهای ارتباطات نظامی و غیرنظامی , پیامهاراضبط وسپس به مراکززمینی مخابره می کنندکه باتجزیه وتحلیل آن , می توان .به اطلاعات موردنظر دسترسی پیدا کرد

ماهواره های مخابرات دریایی

تنها وسیله ارتباطی کشتیها و از به کاربردن تکنولوژی ماهواره ای در مخابرات دریایی , قبل واحدهای دریایی باساحل ,استفاده ازبی سیم بوده هم اکنون از این سیستم ها به طور وسیعی  استفاده می شود
درشرایطی که ارتباطات دریایی بدون کمک ماهواره ها انجام می شد, کشتیها فقط درپاره ای از
ساعات شبانه روزبه شرط صاف بودن هواوتنها ازراه تلگراف باواسطه , قادربه برقراری ارتباطبودند. با توجه به وسعت آبهای جهان و سفرهای طولانی کشتیهای اقیانوس پیما در مسیرهای . گوناگون , حتی بعضی مواقع امکان برقراری تماس وجود نداشته است
: ماهواره های مخابرات دریایی , تسهیلات ارتباطی زیر رادراختیاردریانوردان می گذارند
ارتباط تلفنی مستقیم با نقاط دیگر , تلکس , تصاویرماهواره ای , تلگراف , مبادلات اطلاعات کامپیوتری باسرعت کم و زیاد, فرستادن پیامهای فوری کمک واعلام خطر و پخش برنامه های

رادیووتلویزیون درکشتی

سیستم ارتباطات دریایی به طورکلی ازسه قسمت زیرتشکیل یافته است
1- قسمت فضایی : اینمارست از تعدادی ماهواره تشکیل یافته که در مدارهای ثابت سنکرون درسه ناحیه اصلی اقیانوسها قرارگرفته اند.این قسمت دارای امکانات (همزمان باگردش زمین ) . کنترل , تنظیم وردیابی ماهواره هااست
2- ایستگاههای زمینی کشتی درآب : این ایستگاهها برروی کشتیها نصب می شودو ارسال و. دریافت پیامها ازطریق آن صورت می گیرد
3- ایستگاههای زمینی ساحلی : این ایستگاههادرسواحل دریاهاقرارداردوبسیاری ازکشورهای . عضو دارای این گونه ایستگاهها هستند

ماهواره های نظارت دریایی

وظیفه این نوع ماهواره ها نظارت وپیگیری منظم نقل وانتقالات شناورهای دریایی است
: روسیه دونوع ازاین ماهواره هارا مورداستفاده قرارداده است که عبارتند از

ماهواره های کاسموس که درمداری به ارتفاع450کیلومتری سطح زمین مستقرند.مانندماهواره های . کاسموس 1094 و 1096 که درسال 1979 میلادی به فضا پرتاب شدندماهواره هایی که برای زیرنظر داشتن فعالیتهای نظامی غرب درآبها به کارگرفته شدهودارای راکتورهای هسته ای هستند که می توانند قرنها درفضاازاین منبع انرژی استفاده کنند.مداراین نوع ماهواره هادر هزارکیلومتری زمین است ونمونه ای ازاین نوع ماهواره هاکاسموس 954 است. که درسال 1978 میلادی براثر سقوط درشمال کانادا جنجالی بین المللی به وجودآورد. ماهواره نظارت دریایی امریکا هم درسال 1976میلادی به فضا پرتاب شد که صرفانظامی است . این ماهواره نیزدرمدار هزارکیلومتری زمین مستقراست