ماهواره‌های مخابراتی-قسمت اول
مقدمه
در جهان امروز، فناوری فضایی به عنوان یكی از مهم‌ترین زمینه‌های رقابتی در بین كشورها شناخته می‌شود؛ به‌گونه‌ای كه میزان دستیابی به اشكال گوناگون فناوری فضایی، مبنای دقیقی برای مقایسه كشورها از نظر توسعه اقتصادی و صنعتی محسوب می‌شود. بهره‌برداری از فضا با اهداف مختلفی صورت می‌گیرد كه از آن جمله می‌توان به اكتشافات علمی، استفاده از منابع بیكران فضا، مخابرات، سنجش از دور، آموزش از دور، مكان‌یابی و ناوبری اشاره كرد. با توجه به ویژگی‌ها و كاربردهای منحصربه‌فرد فناوری‌های فضایی، دیگر نمی‌توان زندگی بشر را بدون استفاده از فضا متصور بود.
در این میان، یكی از كاربردهای مهم و حیاتی فضا برای انسان مخابرات است. امروزه، پیشرفت و تكامل جوامع بشری و افزایش روزافزون نیازهای ارتباطی، توسعه شیوه‌های نوین ارتباطی را ضروری كرده است. ماهواره‌های مخابراتی را می‌توان بهترین، كارآمدترین و گاهی تنها راه ایجاد ارتباط بین دو نقطه از كره زمین دانست. مزایای بی‌شمار این فناوری، از جمله سرعت عمل بالا، پوشش مناسب، امكان ارتباط با دورترین و غیرقابل دسترس‌ترین مناطق و به‌صرفه بودن، استفاده از ماهواره‌های مخابراتی را اجتناب‌ناپذیر كرده است.
در مجموع، نقش ارزنده ماهواره‌های مخابراتی در زندگی امروز بشر غیرقابل انكار است. از جمله كاربردهای گوناگون این ماهواره‌ها، می‌توان به پخش انواع برنامه‌های تلویزیونی و رادیویی، شبكه‌های انتقال داده جهانی و منطقه‌ای مانند اینترنت، آموزش از دور، سمینارهای صوتی- تصویری بلادرنگ، ارسال اطلاعات، امداد و نجات و انواع مكالمات تلفنی ثابت و متحرك اشاره كرد. همچنین ماهواره‌های مخابراتی، گامی بزرگ در صنعت تجاری‌سازی فضا محسوب می‌شوند و بهره‌برداری تجاری از این ماهواره‌ها، به‌ویژه پس از جنگ سرد در دهه 90 میلادی، راه را برای گسترش تجارت فناوری فضایی در تمام زمینه‌ها هموار كرد. به دلیل همین كاربردهای ارزشمند، دستیابی به فناوری ساخت، توسعه و پرتاب ماهواره‌های مخابراتی برای تمام كشورهای جهان حیاتی به نظر می‌رسد.
تاریخچه
اسپوتنیك1 شوروی سابق، اولین ساخته دست بشر كه در سال 1957 مرزهای فضا را به روی بشر گشود، نخستین سیگنال‌های رادیویی را برای اولین بار از فضا به زمین مخابره كرد. اولین ارتباط ماهواره‌ای با زمین در قالب پروژه پاون و با ماهواره آمریكایی اِسكور در سال 1958 صورت گرفت كه در آن از یك ضبط‌صوت برای ذخیره و ارسال پیام‌های صوتی استفاده شد. این ماهواره پیام تبریك سال نو میلادی را به زمین مخابره كرد. پس از آن، ناسا ماهواره اِكو را در سال 1960 كه به شكل بالونی آلومینیمی بود، برای بازپخش غیرفعال ارتباطات رادیویی به فضا پرتاب كرد. كوریر1بی كه توسط شركت آمریكایی فیلكو طراحی و در 1960 پرتاب شد، اولین ماهواره بازپخش فعال امواج رادیویی نام گرفت.
ماهواره تِل‌استار متعلق به شركت تلگراف و تلفن آمریكا، اولین ماهواره مخابراتی فعال بازپخش مستقیم بود كه طبق توافقی چندملیّتی برای توسعه ماهواره‌های مخابراتی توسط ناسا در دهم ژوئیه 1962 از كیپ‌كاناورال پرتاب شد. این پرتاب همچنین اولین پرتابی بود كه با سرمایه‌گذاری بخش خصوصی انجام شد.
اولین ماهواره زمین‌آهنگ، ماهواره سینكام2 متعلق به شركت فضایی- مخابراتی هیوز بود كه در 26 ژوئیه 1963 پرتاب شد. این ماهواره با سرعت ثابت، یك بار در روز به دور زمین می‌چرخید، اما به این دلیل كه زاویه میل مداری آن صفر نبود، سایه ماهواره روی زمین نسبت به خط استوا حركتی شمالی- جنوبی داشت و بنابراین برای ردیابی ماهواره تجهیزات خاصی مورد نیاز بود. سینكام3 به عنوان اولین ماهواره زمین‌ثابت، در 19 اوت 1964 به فضا پرتاب شد. قرارگیری در مدار زمین‌ثابت باعث می‌شد تا از دید ناظر زمینی، ماهواره در فضا ثابت به نظر برسد. از این رو، برای ارسال و دریافت سیگنال از ماهواره، به تجهیزات رهگیری نیازی نبود. این ماهواره در موقعیت مداری 180 درجه شرقی قرار داشت و در همان سال برای بازپخش تلویزیونی رقابت‌های المپیك تابستانی 1964 از توكیو به ایالات متحده مورد استفاده قرار گرفت. این رویداد، اولین ارسال برنامه‌های تلویزیونی بر فراز اقیانوس آرام بود.
كمی پس از سینكام3، ماهواره اینتل‌ست1 در ششم آوریل 1965 به عنوان یك ماهواره مخابراتی زمین‌ثابت بر فراز اقیانوس اطلس و در موقعیت مداری 28 درجه غربی قرار گرفت. در نهم نوامبر 1972 نیز، آنیك اِی1 اولین ماهواره زمین‌ثابتی بود كه برای ارائه خدمات مخابراتی به قاره آمریكا، توسط شركت تله‌ست كانادا به فضا پرتاب شد. پس از آن، روند پرتاب ماهواره‌های مخابراتی از اقصی نقاط جهان گسترش روزافزون یافت.
ماهواره‌های مخابراتی زمین‌ثابت (ژئو)
از دید ناظر زمینی، ماهواره‌ای كه در مدار زمین‌ثابت باشد به صورت معلق در فضا به نظر می‌آید. دلیل این امر این است كه ماهواره زمین‌ثابت در هر روز، تنها یك بار به دور زمین می‌چرخد. به بیان دیگر، سرعت ماهواره در چنین مداری برابر با سرعت گردش زمین به دور خود است.
مدار زمین‌ثابت با ارتفاعی حدود 35800 كیلومتر از سطح زمین، برای كاربردهای مخابراتی بسیار مناسب است، زیرا آنتن‌های زمینی كه باید مستقیماً به سمت ماهواره نشانه بروند، در مورد این نوع ماهواره‌ها بدون نیاز به تجهیزات پرهزینه ویژه ردیابی ماهواره می‌توانند عملكرد بالایی داشته باشند. به‌خصوص برای مواردی مانند پخش مستقیم تلویزیونی كه نیاز به تعداد زیادی آنتن زمینی است، صرفه‌جویی در هزینه تجهیزات ایستگاه زمینی در مقابل هزینه‌های پرتاب ماهواره به مدار زمین‌ثابت بسیار چشمگیر است.
ایده اولیه وجود چنین مداری به اندیشه‌ها و تحقیقات كنستانتین تسیلكوفسكی روسی برمی‌گردد. اما كاربردی‌‌ترین پیشنهاد در مورد استفاده از ماهواره‌های مخابراتی زمین‌ثابت عملیاتی را آرتور سی كلارك، نویسنده استرالیایی، طی مقاله‌ای با عنوان رله‌های خارج از زمین در مجله انگلیسی وایرلس ورلد (جهان بی‌سیم)، در اكتبر 1945 مطرح كرد. در این مقاله، اساس به‌كارگیری ماهواره‌ها در مدار زمین‌ثابت به منظور ارسال پیام‌های رادیویی تشریح شده بود. كلارك حتی توان و فركانس‌های مورد نیاز برای چنین ماهواره‌هایی را نیز محاسبه كرد و نشان داد كه چگونه می‌توان كل كره زمین را با سه ماهواره زمین‌ثابت پوشش داد. از این رو اغلب كلارك را به عنوان پدر ماهواره‌های مخابراتی می‌شناسند.
پس از پرتاب ماهواره‌های تل‌استار، سینكام3، آنیك اِی1 و وِستار1، آمریكا ماهواره ست‌كام 1 را در سال 1975 به فضا پرتاب كرد. این ماهواره یك تجربه موفق در پخش برنامه‌های تلویزیونی ماهواره‌ای بود.
تا سال 2000، شركت فضایی- مخابراتی هیوز (كه پس از فروخته شدن به شركت بوئینگ، با عنوان مركز توسعه ماهواره‌ای بوئینگ شناخته می‌شود) كار ساخت حدود چهل درصد از ماهواره‌های مخابراتی سراسر جهان را بر عهده داشت. در حال حاضر، دیگر سازندگان اصلی ماهواره شامل شركت‌های سامانه‌های فضایی لورال (از زیرمجموعه‌های شركت مخابراتی و فضایی لورال آمریكا با مسئولیت محدود)، لاكهیدمارتین، نورتروپ‌گرومن، آلكاتل‌اسپیس و ایدس‌آستریوم هستند.
ادامه دارد...
برگرفته از مجله هوافضا
تهیه کننده: محسن مرادی
