تبلیغات
بانک مقالات علمی و آموزشی و هک - ماهواره چیست و چگونه کار می کند؟

جمعه 19 مهر 1387 نوشته شده توسط حامد

ماهواره چیست و چگونه کار می کند؟

ماهواره یا «قمر مصنوعی» به دستگاه‌های ساخت بشر گفته می‌شود که در مدارهایی در فضا به گرد زمین یا سیارات دیگر می‌چرخند.

نخستین ماهواره اسپوتنیک ۱ بود که در سال ۱۹۵۷ در مدار زمین قرار گرفت.

اهمیت ماهواره‌ها برای مخابرات و بررسی منابع زمینی و پژوهش و کاربردهای نظامی و جاسوسی روزافزون است.

نخستین ماهواره مخابراتی تله ‌استار بود که در سال ۱۹۶۲ در مدار قرار گرفت و ارسال و دریافت برنامه‌های تلویزیونی را بین آمریکا و اروپا ممکن کرد.

ماهواره‌ها از نظر کاربرد به چهار دسته تقسیم بندی می‌‌شوند.

ماهواره‌های جاسوسی یا نظامی

ماهوارهای منابع طبیعی که شامل ماهواره‌های هواشناسی و ماهواره‌های منابع زمینی است.

ماهواره‌های تعیین موقعیت جهانی مانند جی پی اس

ماهواره‌های مخابراتی

ماهواره

ایده استفاده از ماهواره های ساخت دست بشر، برای اولین بار در پایان جنگ جهانی دوم بر سر زبان‌ها افتاد .دانشمند، ریاضی دان و نویسنده مشهور انگلیسی آرتور سی كلارك Arthur C Clarke یكی از بزرگ‌ترین خالقان داستان های تخیلی، برای اولین بار پیشنهاد قرار دادن یك ماهواره ارتباطی را در مدار ژیوسنكرون زمین Geostationary Orbit یا مدار كلارك كه در فاصله تقریبا 36000 كیلومتری سطح زمین و بالای خط استوا (جایی كه قابلیت دسترسی به تقریبا 40٪ سطح زمین در آن مكان وجود دارد) قراردارد، را جهت پوشش سیگنال های رادیویی و تلوزیونی را داد.

ماهواره ای كه در مدار ژیوسنكرون زمین و در بالای خط استوا و هماهنگ با سرعت زمین و با زاویه ای ثابت، حركت می كند، قسمت مشخصی از سطح زمین را بطور ثابت پوشش می دهد.از یك ایستگاه زمینی نیز بصورت یك نقطه ثابت، قابل رویت است .ماه، خورشید، و دیگر ستارگان و سیارات منظومه شمسی باعث تاثیرگذاری بروی ماهواره در مدار خود می ‌شود كه احتمال جا به جایی از مكان خود را دارد. برای جلوگیری از این مسئله، موتور های مخصوصی كه بوسیله ایستگاه های زمینی كنترل می شوند، كمك می كنند كه ماهواره‌ ها در مكان خود ثابت باقی بمانند.

جهت برقراری ارتباط از یك ایستگاه زمینی، معمولاً احتیاج به یك دیش بزرگ كه بنام Uplink Antenna معروف است، می باشد و باعث تمركز اطلاعات ارسالی به ماهواره می‌شود . در ارتباط بین ماهواره و ایستگاه زمینی معمولاً از دو نوع موج و فركانس متفاوت استفاده می‌شود .یكی برای Uplink و دیگری برای Downlink . دیش نصب شده بروی ماهواره، سیگنال ارسالی از ایستگاه زمینی را دریافت كرده و به یك دستگاه گیرنده می رساند و پس از یك سری پردازش، به فرستنده ماهواره انتقال می دهد و از طریق آنتن فرستنده ماهواره، مجدداً به سمت زمین باز تابش داده می‌شود .

سیگنال ارسالی به سطح زمین، بوسیله دیش های معمولی، دریافت و جمع آوری شده و به دستگاه گیرنده ماهواره، از طریق LNB انتقال پیدا می كند .

قدرت سیگنال دریافتی بر روی زمین، نسبت به فاصله و زاویه و …. ماهواره و نقطه گیرندگی، متفاوت بوده و بصورت یك الگوی خاص به نام سایه ماهواره یا footprint معرفی می‌شود .

همیشه قدرت سیگنال ماهواره در مركز سایه، بیشترین مقدار را دارا می باشد و در گوشه ها، از كمترین مقدار، برخوردار است. توجه به این نكته لازم است كه دریافت سیگنال در خارج است سایه، احتیاج به دیش های بزرگ تر، دارد . امواج سانتی متری، جهت ارسال سیگنال ماهواره به زمین، مورد استفاده قرار می گیرد كه محدوده فركانسی آنها بین 3-30 MHz می باشد .

دلیل اصلی استفاده از این امواج رادیویی كوتاه، انتشار راحت امواج و تاثیرات كم نویز و مزاحمت های فركانسی است . البته فركانسهای بالاتر از 15 Ghz، بصورت وحشتناكی بوسیله اكسیژن هواوبخار آب تضعیف می گردند. ماهواره‌ها سیگنالهای ارسالی خود را بصورت قطبی و با دو حالت افقی و عمودی ارسال می كنندو گاهی اوقات نیز بصورت دورانی، چپ گرد و راست گرد. در سیستمهای دیجیتال، امكان ارسال DATA و چندین شبكه تلویزیونی و رادیویی بروی یك فركانس وجود دارد .

لغت ماهواره طبق تعریف , به سفینه ای گفته می‌شود که درمداری به دور یک سیاره معمولاً زمین در حال گردش باشد. در عصری که ما در آن زندگی می کنیم , ماهواره و تکنولوژی وابسته به آن آنچنان درتار و پود جوامع بشری نفوذ کرده و به پیش می تازد که نقش تعیین کننده آن درسیر تحولات تمدن بشری , قابل توجه است .بخشی از تحقیقات و پژوهشهای علمی -تخصصی که درآزمایشگاه های مسقتر در فضا انجام می‌شود , هرگز نمی‌توانست روی کره زمین جنبه عملی به خود گیرد. این تحقیقات که بسیارمتعدد ومتنوع است ,درتخصص های پزشکی , داروسازی , مهندسی مواد, مهندسی ژنتیک و دهها مورد دیگر, تا به حال دستاوردهای بسیار ارزنده ای را به جوامع بشری عرضه کرده است .ماهواره‌ ها که در فضا درحال گردشند, می توانند اطلاعات باارزشی در اختیارانسان قرار دهند که منجربه تحولات شگرفی در زمینه های گوناگون شود. ماهواره های کشف منابع زمینی هواشناسی , مخابراتی , پژوهشی ونظامی ازاین نوعند.

اجزای سیستم ماهواره ای مخابرات

سیستم ماهواره ای مخابرات مجموعه ای است از ایستگاههای فضایی و ایستگاههای زمینی به منظور ایجادارتباطات رادیویی .بخشی ازاین سیستم ماهواره ای می تواند تنها ازیک ماهواره و .ایستگاههای زمینی مربوطه تشکیل می‌شود. این مجموعه , یک (شبکه ماهواره ای) نامیده می‌شود.

ایستگاه های فضایی

ایستگاه فضایی شبکه ماهواره ای مخابرات , از ماهواره (بخش اصلی شبکه) و دستگاههای. جانبی تشکیل شده است.

ساختمان ماهواره

ماهواره از دوبخش تجهیزات مخابراتی وغیرمخابراتی تشکیل شده است. زیرسیستمهای مخابراتی , آنتن ها و تکرار کننده ‌ها هستند. در بخش مخابراتی , دستگاهی وجود دارد که وظیفه تکرار کننده های رله رادیویی را .انجام می دهد و (ترانسپاندر) نام دارد ترانسپاندرها سیگنال های فرستاده شده از زمین را دریافت و پس از تقویت و تغییر فرکانس آنها را به زمین می فرستند. آنتن های مربوط به این ترانسپاندر ها طوری طراحی شده‌اند که فقط قسمت ‌هایی از سطح زمین را که درون شبکه ماهواره ای قرار دارند, پوشش می دهد یک ماهواره معمولاً آنتنی همه جهته دارد که برای دریافت سیگنالهای فرمان صادره از زمین به کار می رود زیرا آنتن های دیگر ماهواره احتمال دارد به سوی زمین نباشند. آنتن همه جهته همچنین برای کنترل سیستمهای فرعی در زمان پرتاب ماهواره و تعیین موقعیت آن به کارمی رود.بخش غیرمخابراتی ماهواره که در واقع قسمت پشتیبانی فنی آن است شامل سیستم کنترل حرارتی , سیستم کنترل موقعیت ومدار, ساختمان مکانیکی ,سیستم منبع تغذیه وموتور اوج است.

سیستم کنترل حرارتی ماهواره

این سیستم باید درجه حرارت دستگاهها و تجهیزات درون ماهواره را در حد متعادل و متعارف .حفظ کند

سیستم کنترل موقعیت ومدار

کنترل موقعیت ماهواره آن است که جهت تابش پرتو فرکانسهای رادیویی آنتن را برای منطقه .موردنظر درروی زمین ثابت نگه می دارد.

ساختمان مکانیکی

ساختمان ماهواره باید به گونه ای طراحی شده باشد که بتواند نیروهایی را که بر اثر فشارهای دینامیکی در هنگام روشن شدن موتور و پرتاب وارد می‌شود , تحمل کند. بدنه ماهواره معمولاً از آلیاژ آلومینیوم سبک ساخته می‌شود که شامل سلولهای خورشیدی و منعکس کننده های آنتن نیز هست .این قسمت ازترکیب موادی مانند فیبرکربن که دارای استحکام وثبات ساختمانی خاصی است .ساخته می‌شود.

سیستم منبع تغذیه

منبع اصلی تغذیه معمولاً سلولهای خورشیدی هستند. انرژی خورشیدی جذب شده برای شارژکردن .باتریهای ذخیره نیزمورداستفاده قرارمی گیرد.این باتریهاازنوع نیکل -کادمیم هستند.

موتوراوج

نقش موتوراوج ایجاد مدار دایره ای شکل وجلوگیری ازانحرافات مداری ماهواره است .بعضی مواقع با استفاده از موتور اوج , ماهواره هارادرمدار ثابت مستقرمی کنند.

ایستگاههای زمینی : ایستگاههای زمینی سیستمهای ماهواره ای مخابرات براساس نوع استفاده ازآنهاعبارت اند از: ایستگاههای ثابت ,ایستگاههای سیار. ایستگاه های زمینی ماهواره معمولاً از چند قسمت تشکیل شده اند. آنتن , فرستنده , گیرنده , سیستمهای کنترل برقراری ارتباط ومنابع تغذیه مورد لزوم ایستگاه هر یک ازاجزای فوق شامل قسمت‌های مختلفی اند که متناسب با نوع ایستگاه زمینی , حجم وتجهیزات آنها متفاوت خواهد بود.

آنتن ایستگاههای زمینی

به طور کلی آنتن فرستنده , انرژی الکتریکی حاصل از یک منبع را در فضا به صورت امواج الکترومغناطیسی پخش می کند. سپس آنتن گیرنده این امواج رامی گیردوبه انرژی الکتریکی تبدیل می کند. در هر سیستم مخابرات رادیویی , آنتن نقش حساس و مهمی دارد, زیرا با انتخاب آنتنهای مناسب ونصب وتنظیم صحیح آنهامی توان تاحدزیادی بازدهی سیستم رابالا برد. علایم و سیگنالهای فرستاده شده از ماهواره توسط آنتنهای بزرگ یا کوچک دریافت می‌شودوسپس به دستگاه تقویت کننده انتقال می یابد. ایستگاههای زمینی دارای دو نوع آنتن فرستنده و گیرنده به صورت بشقابی در اندازه های مختلــــــف هستنــــد. این آنتنها اطــــلاعات را به صورت امواج رادیویی به فضا می فرستند یا از فضا دریافت می کننـــد. آنتن  ایستگاه های زمینی در ابعــــاد بزرگ و ساختمان مکانیکی معینی ساخته می شوند که قطرنوع قدیمی آنها به بیش از 300 تن می رسد. از آنجا که فرکانس مورد نظر برای سرویس ثابت ماهواره درمحدوده فرکانسهای مگا هرتز و گیگا هرتز است.

 

 



بازدیدها [] - نظرات []
< class=downr>

آدرس ما:
صفحه اصلی طراحی لینكدونی ارتباط با ما