ماهواره: پیامرسانان کوچک در آسمان
ماهواره چیست و چگونه در آسمان میماند؟
به طور ساده، ماهواره یک وسیله یا سفینه است که توسط موشک به فضا پرتاب میشود و سپس با سرعت بسیار زیاد شروع به چرخیدن به دور زمین میکند. تصور کنید یک توپ را محکم به صورت افقی پرتاب کنید. توپ بعد از مدتی به زمین میافتد. حالا اگر این توپ را با سرعت خیلی خیلی بیشتری پرتاب کنید، انحنای زمین باعث میشود توپ قبل از برخورد با زمین، کمی دورتر از افق قرار گیرد. اگر سرعت پرتاب به اندازه کافی بالا باشد، توپ دائماً دور زمین میچرخد و هرگز سقوط نمیکند. ماهواره هم دقیقاً با همین اصل کار میکند؛ سرعت جانبی بسیار زیاد آن باعث میشود در حالی که به سمت زمین سقوط میکند، زمین نیز زیر پایش منحنی شود و در مداری ثابت بماند. این سرعت جادویی را سرعت مداری مینامند.
| نام مدار | ارتفاع تقریبی از زمین | ویژگی و کاربرد اصلی |
|---|---|---|
| مدار پایین زمین (LEO)2 | 180 تا 2000 کیلومتر | نزدیکترین مدار. برای عکسبرداری با وضوح بالا، ایستگاه فضایی بینالمللی و ماهوارههای سنجش از دور3 استفاده میشود. مانند یک هواپیمای خیلی خیلی بلند پرواز! |
| مدار زمینآهنگ (GEO)4 | 36000 کیلومتر | ماهواره در این مدار همزمان با چرخش زمین میچرخد و همیشه بالای یک نقطه ثابت از زمین است. برای پخش تلویزیونی و ماهوارههای مخابراتی ایدهآل است. |
| مدار متوسط زمین (MEO)5 | 2000 تا 36000 کیلومتر | معمولاً ماهوارههای GPS6 یا سامانه موقعیتیاب جهانی در این مدار قرار دارند. آنتن دیش بزرگ روی کشتیها برای دریافت این سیگنالهاست. |
ماهوارهها از چه بخشهایی ساخته شدهاند؟
هر ماهواره مانند یک ربات خودکار و پیچیده است که باید سالها در شرایط سخت فضا کار کند. بخشهای اصلی آن عبارتند از:
۱. بدنه (Bus): اسکلت ماهواره که همه قطعات روی آن نصب میشوند. بسیار محکم و سبک است.
۲. منبع انرژی: بیشتر ماهوارهها پنلهای خورشیدی بزرگ دارند که مثل برگهای گل آفتابگردان، خود را به سمت خورشید میچرخانند و انرژی لازم را تولید میکنند. همچنین باتریهایی برای ذخیره انرژی در زمانی که در سایه زمین هستند.
۳. سیستم کنترل و کامپیوتر مرکزی: مغز ماهواره که دستورها را اجرا و اطلاعات را پردازش میکند.
۴. ابزار علمی و آنتنها: این بخش، هدف اصلی ساخت ماهواره را مشخص میکند. ممکن است دوربینهای قوی، حسگرهای دما، یا آنتنهای بزرگ برای ارسال و دریافت اطلاعات باشد.
۵. پیشران (Propulsion): موتورهای کوچکی که برای اصلاح مسیر یا جلوگیری از سقوط استفاده میشوند.
ماهوارهها چگونه زندگی ما را راحتتر کردهاند؟
شاید فکر کنید ماهواره فناوری دور از دسترسی است، اما هر روز و شاید هر ساعت از خدمات آن استفاده میکنید. در اینجا به چند نمونه ملموس اشاره میکنیم:
پخش تلویزیونی و اینترنت: وقتی برنامهای از یک شبکه ماهوارهای تماشا میکنید، سیگنال برنامه از یک ایستگاه زمینی به ماهوارهای در مدار زمینآهنگ فرستاده میشود و ماهواره آن را به منطقه وسیعی از زمین (مثلاً کل خاورمیانه) پخش میکند. آنتنهای کوچک خانگی شما فقط این سیگنال را دریافت میکنند.
نقشه و مسیریابی (GPS): وقتی در اپلیکیشن «نقشه» گوشی خود آدرسی را جستجو میکنید، گوشی شما سیگنالهای رادیویی را از چندین ماهواره GPS که در مدار متوسط زمین در پروازند، دریافت میکند. با محاسبه زمان رسیدن این سیگنالها، گوشی موقعیت دقیق شما را روی زمین محاسبه میکند.
پیشبینی وضع هوا: تصاویر ابری که در اخبار هواشناسی میبینید، توسط ماهوارههای هواشناسی در مدار پایین زمین گرفته شدهاند. این ماهوارهها با دوربینهای مخصوص، دما، رطوبت و حرکت ابرها را رصد میکنند و به دانشمندان کمک میکنند تا طوفانها یا سردشدن هوا را روزها قبل پیشبینی کنند.
کنترل ترافیک و کشاورزی: ماهوارهها میتوانند تراکم خودروها در جادهها را بررسی کنند. همچنین، با عکسبرداری از مزارع، به کشاورزان میگویند کدام قسمت زمین به آب یا کود بیشتری نیاز دارد.
اشتباهات رایج و پرسشهای مهم
پاسخ: بله! بسیاری از ماهوارهها در مدار پایین زمین، بلافاصله پس از غروب آفتاب یا قبل از طلوع آفتاب، وقتی که زمین در سایه است ولی ماهواره در ارتفاع بالا هنوز نور خورشید را بازتاب میدهد، به صورت نقطههای نورانی متحرک در آسمان دیده میشوند. ایستگاه فضایی بینالمللی یکی از درخشانترین آنهاست که شبیه یک ستاره بسیار پرنور و سریع است که در چند دقیقه از افقی به افق دیگر میرود.
پاسخ: متأسفانه خطر برخورد وجود دارد. بعد از دههها فعالیت فضایی، هزاران تکه از قطعات ماهوارههای از کار افتاده، مراحل جدا شده موشک و حتی ابزارهای گمشده فضانوردان در مدار زمین سرگردانند که به آنها «زباله فضایی»7 میگویند. این زبالهها با سرعت بسیار بالا (حدود 28000 کیلومتر بر ساعت) حرکت میکنند و برخورد حتی یک پیچ کوچک با یک ماهواره فعال میتواند خسارت زیادی ایجاد کند. دانشمندان دائماً مسیر این زبالهها را ردیابی میکنند تا از برخورد جلوگیری کنند.
پاسخ: خیر. حتی در ارتفاعات بالا، مقدار بسیار ناچیزی از جو زمین وجود دارد که مثل یک ترمز بسیار ملایم عمل میکند و سرعت ماهواره را کم میکند. با کاهش سرعت، ماهواره ارتفاع خود را از دست میدهد و پایینتر میآید. در نهایت، اگر کنترل نشود، وارد لایههای غلیظتر جو میشود و در اثر اصطکاک شدید میسوزد. به این پدیده «بازگشت کنترلنشده» میگویند. برای ماهوارههای بزرگ، برنامهریزی میکنند تا در پایان عمر، آنها را به گونهای هدایت کنند که روی اقیانوسهای غیرمسکونی سقوط کنند.
پاورقی
1 ماهواره (Satellite): به معنای همراه یا ملازم. در اخترشناسی به اجسامی که به دور سیارات میچرخند قمر میگویند. ماهوارههای مصنوعی، قمرهای ساخت انسان هستند.
2LEO: مخفف Low Earth Orbit.
3 سنجش از دور (Remote Sensing): علم جمعآوری اطلاعات درباره یک شیء یا منطقه از راه دور، معمولاً با استفاده از ماهواره یا هواپیما.
4GEO: مخفف Geostationary Earth Orbit.
5MEO: مخفف Medium Earth Orbit.
6GPS: مخفف Global Positioning System یا سامانه موقعیتیاب جهانی.
7 زباله فضایی (Space Debris یا Space Junk): به تمام اشیاء مصنوعی غیرفعال در مدار زمین گفته میشود.
