ماهواره:

با پرتاب ماهواره اسپاتنيك (Sputnik) در سال 1957 ميلادي عصر تسخير مدارهاي آسماني توسط انسان آغاز گرديد. اولين ماهواره توسط شوروي سابق پرتاب گرديد. اين ماهواره همانند يك توپ نقره اي بود و كمتر از يك فوت اندازه داشت همچنين داراي آنتهايي بود كه صداي بيپ بيپ را به زمين مخابره مي كرد تا ما متوجه شويم كه آنها اولين ها در فضا هستند. ولي به فاصله بسيار اندكي بعد از آن ماهواره معروف اكسپلورر – 1 (Explorer-1)  توسط آمريكا به فضا پرتاب گرديد. رقابت اين دو كشور موجب گرديدند تا تعداد ماهواره هاي پرتاب شده به شدت افزايش يابند. به تدريج كشورهاي ديگر نيز با كمك دوابر قدرت جهاني موفق به ساخت و پرتاب ماهواره گردند. هم اكنون بالغ بر پنج هزار ماهواره حول زمين در حال گردش هستند و مأموريتهاي مختلفي را انجام مي دهند.

ما همه نوع اطلاعات از ماهواره كسب مي‌كنيم بعضي از مواردي كه براي دستيابي به ‌آنها از ماهواره ها استفاده مي‌كنيم عبارتند از:

-         اطلاعات هواشناسي مانند بارش باران، برف، ابر بودن هوا، درجه حرارت.

-          اطلاعات اقيانوسها مانند دماي آنها، امواج، موقعيت كوههاي يخي شناور.

-   اطلاعات ديگر مانند لايه اوزن و تأثير خورشيد بر روي زمينه مغناطيسي كرة زمين.

-         اطلاعات جاسوسي و عكسبرداري از مناطق مختلف كره زمين.

هر ماهواره با توجه به تجهيزات و پيشرفتگي آن داراي عمري محدود مي با شد. ماهواره هايي كه در مدار پايين جو زمين (LEO) حدوداً چند صد كيلومتر بالاتر از زمين حركت مي‌كنند ممكن است به طور اتفاقي به داخل جو زمين كشيده شوند وسپس بسوزند.

ماهواره هايي كه در قسمت بالاتر قرار دارند ممكن است براي مدت زيادي در آنجا قرار گيرند. فضاپيماهايي مانند ويجر 1و2 كه به قسمت خارج منظومه شمسي فرستاده شده اند، هنوز درحال حركت و جلو رفتن هستند. آنها مظومه شمسي را ترك نكرده اند اما زماني كه اين كار را بكنند به رفتنشان ادامه خواهند داد. چيز زيادي بيرون بين ستارگان وجود ندارد. سرما و تاريكي در آنجا حكمفرماست. انرژي آنها تمام خواهد شد. اما بر روي هر فضا پيمايي يك پلاك به همراه علائم و تصاويري قرار داده شده است.

بنابراين اگر شخصي در آنجا آنها را پيدا كند فضا پيماها داراي نقشه اي هستند كه آن اشخاص بتوانند بيايند و ما را پيدا كنند. هر چند شانس خيلي كمي وجود دارد كه شخصي آنها را پيدا كند.

علاوه بر اين، كشور روسيه تا جايي پيش رفته است كه به پرتاب ماهوارة حامل موجودات زنده به فضا اقدام كرده است. يك موشك روسي ماهواره تحقيقاتي حامل موجودات زنده را براي انجام آزمايشات علمي در يك مأموريت دو هفته اي به مدار فرستاد. ماهوارة Photon حامل موجودات زنده اي چون عقرب، خرچنگ، سمندر آبي و مارمولك مي باشد كه به فضا پرتاب شده و پس از پايان دو هفته مأموريت به زمين باز خواهد گشت. اين ماهواره توسط يك موشك «سايوز» از پايگاه بايكونور در قزاقستان پرتاب شد.

كشور عزيز ما ايران نيز از قافله عقب نماند، و نخستين ماهواره ايران به كمك روسيه از پايگاه روسي پلستسك به مدار زمين فرستاده شد.

ماهوارة سينا يكي از چهار مسافر موشك كاسموس 3 روسيه بود كه به فضا فرستاده شده و در ارتفاع 700 كيلومتري از سطح زمين در مدار معين خود قرار گرفت. روسيه، چين، بريتانيا نيز ماهواره خود را همسفر سينا – 1 كرده بودند. ساخت اين ماهواره 32 ماه به طول انجاميد. اين ماهواره تحقيقاتي و داراي سيستمي مخابراتي و دو دوربين است كه با دقت 250 و 50 متر از منابع طبيعي و محصولات كشاورزي تصوير مي گيرد. همچنين بعد از حوادث طبيعي نظير زلزله مي توان از اين ماهواره براي تسهيل عمليات امداد كمك گرفت. وزن تقريبي اين ماهواره 170 كيلو گرم است.

ايران اكنون چهل و سومين كشوري است كه در فضا ماهواره دارد. ماهوارة مصباح نيز در شرف تكميل شدن و پرتاب قرار دارد. اين ماهواره نيز توسط سازمان فضايي روسيه در مدار قرار مي گيرد. كاربرد ماهوارة مصباح، ذخيره و ارسال اطلاعات است كه كار آن اتصال بين ايستگاه هاي زميني به صورت ذخيره و ارسال، تشخيص منابع و معادن، هواشناسي و كنترل ها سامانه هاي انتقال برق،‌ نفت و گاز است. ارتفاع ماهوارة مذكور 1000 كيلومتر است. در مدار ارتفاع پايين (LEO) قرار مي‌گيرد. وزن آن 75 كيلوگرم و اندازه اش 80*50*50 سانتيمتر مي باشد كه مي توان اين ماهواره را در زمرة ميكرو ماهواره ها قرار داد. تعداد دور آن در شبانه روز 14 دور خواهد بود و 45 دقيقه مي توان آنرا در شبانه روز رويت كرد. طول عمر مفيد اين ماهواره 3 سال است. علاوه بر اين ماهواره: زهر نيز كه يك ماهوارة ملي است در شرف پرتاب قرار دارد.

ماهواره يك سيستم مخابراتي، التكريكي و مكانيكي و ... است. اگرچه عمده ترين وظيفه يك ماهواره دريافت و ارسال اطلاعات از و به ايستگاه زمين است. ولي در اين بين مجموعه هاي ديگري نيز فعاليت مي كنند كه عملكرد صحيح مخابراتي ماهواره وابسته  به صحت و كاربرد آنها نيز مي باشد.

ماهواره ها با توجه به نوع مأموريتي كه انجام مي دهند بر اساس پارامترهاي مختلف به انواع گوناگون دسته بندي مي گردند.

تقسيم بندي ماهواره ها را مي توان به گونه هاي زير نام برد:

1- تقسيم بندي بر اساس وزن

2-  تقسيم بندي بر اساس مأموريت

3-  تقسيم بندي بر اساس مدار حركت

در نوع اول از تقسيم بندي ماهواره ها به انواع زير تقسيم مي شوند.

درنوع دوم از تقسيم بندي، ماهواره ها به ماهواره هاي ناوبري و هدايت، نقشه برداري، تصويري، هواشناسي، تجسسي و چند منظوره كه هر كدام عمليات خاصي را انجام مي دهند تقسيم مي گردند.

در نوع سوم از دسته بندي، مدار ماهواره ها گوناگون مي باشد كه چند نمونه از آنها  مدار ژئو سنكرون، مدار كوتاه يا مدار پايين (LEO) و ... مي باشد.

فلسفه اصلي ظهور و توسعه ماهواره هاي كوچك، راهي براي كاهش هزينه روز افزون ماموريتهاي فضايي و بر چند دليل عمده متكي است. اولين دليل كوچك سازي در صنايع الكترونيك است.

با دقت در روند تكامل محصولات الكترونيكي بويژه در سيستمهاي فضايي مي توان پي برد كه اينگونه محصولات روز به روز كوچكتر، كاراتر و ارزانتر شده اند. امروزه حتي كامپيوتر وحافظه هاي غير فضايي تواناتر از سيستمهاي فضايي گذشته مي‌باشند. دومين عامل ظهور پرتاب كننده هاي كوچك است. كشورهاي داراي تكنولوژي پرتاب از پرتاب كننده هاي كوچك حمايت مي‌كنند. به عنوان مثال روسيه موشكهاي فضايي خود را به منظور بكارگيري، جهت پرتاب ماهواره هاي كوچك اصلاح كرده است. حتي روسيه طرحي فراتر براي موشكهاي نظامي خود نيز ارائه كرده است. دانشمندان فضايي روسيه طرحي را پيشنهاد كرده اند كه بر اساس آن ماهواره هاي كوچك با استفاده از يك موشك جامد سوز كه در زير بال هواپيماي ميگ نصب مي شود راهي مدار گردند. اين موشك ايشيم نام دارد و درحال حاضر يك گروه از دانشمندان روس و قزاق بر روي اجرايي كردن طرح مذكور فعاليت دارند. مكانيزم كار به اين صورت خواهد بود كه هواپيماي ميگ –  31 محموله
(شامل موشك بالابرنده و ماهواره ) را به ارتفاعي در حدود 25 تا 30 هزار متر مي‌رساند و سپس آنر ارها مي سازد و سپس موشك ايشيم به طور مستقل ماهوارة 16 كيلوگرمي را به مداري در حدود 200 كيلومتري خواهد رساند. از ويژگيهاي آن اين است كه به تنها از امنيت بيشتري نسبت به موشكهاي مايع سوز فعلي برخودار است بلكه به لحاظ عدم آلودگي محيط زيست نيز از آنها پيشي مي گيرد. عامل سوم اين است كه به دليل ساده تر بودن خطر پذيري كمتر و هزينه پايينتر بكارگيري ماهواره هاي كوچك در مدار پايين تمايل كشورهاي در حال توسعه به پا نهادن در اين عرصه افزايش چشمگيري يافته است. اگر چه عملكرد ماهواره هاي كوچك در تمام جنبه ها نمي تواند حريف ماهواره هاي بزرگ شود ولي از آنجايي كه در تمام مراحل ساخت و طراحي تحت كنترل مستقيم كشور مربوط قرار دارند از اهميت بالايي برخوردار مي‌باشند.

به طور كلي هر ماهواره از دو قسمت اصلي تشكيل شده است.

1- باس سيستم (System Bus)

2- محموله (Payload)

باس سيستم خود شامل شش زير سيستم مي باشد:

1- سيستم انرژي

2- سيستم كنترل حرارت

3-  سيستم تعيين و كنترل وضعيت

4-  سازه حذف شود ماهواره

5-  سيستم تله متري و فرمان

6-  سيستم پيشرانه و رانشگر

همچنين به تجهيزاتي كه براي انجام مأموريتي خاص برروي ماهواره قرار داده مي‌شود نظير دوربيناي عكسبرداري،‌ آنتنهاي مخابراتي، اسكنرهاي چند طيفي و ... محموله گفته مي شود.

وظيفه باس سيستم بوجود آوردن شرايط لازم براي تحقق مأموريت قرار داده شده بر عهده محموله مي باشد. يكي از اساسي ترين شرايط لازم سمت گيري محموله به طرف يك هدف از پيش تعيين شده است. دقت اين جهت گيري دقت كل ماهواره و به دنبال آن جرم، توان و قيمت زير سيستم تعيين و كنترل وضعيت را مشخص مي‌كند. وظيفه سمت دهي محموله به طرف هدف بر عهده بخش كنترل وضعيت مي باشد كه اين عمل با توجه به محاسبه خطاي وضعيت در هر لحظه از طريق مقايسه وضعيت فعلي با مقدار دلخواه ميزان گشتاور اعمالي مورد نياز به پيكره ماهواره را تعيين مي‌كند.

همانطور كه ديده شد يكي از زير سيستمهاي اساسي در باس سيستم ماهواره مربوط به كنترل وضعيت مي باشد. فعاليت اين زير سيستم بايستي در طول مدت عمر مفيد ماهواره ادامه داشته باشد. چرا كه از دست دادن كنترل وضعيت ماهواره به از كار افتادن ماهواره منجر خواهد شد.

به طور كلي دلايل وجود سيستم كنترل وضعيت را مي توان به صورت زير بيان نمود.

الف – ماهواره هاي مخابراتي نيازمند اين است كه آنتن با دقت زيادي به سمت نقطه خاصي از زمين متمركز شود.

ب – براي مانورهاي مداري، وضعيت دلخواهي بايد فراهم گردد.

ج – سلولهاي خورشيدي بايستي به طرف خورشيد نگه داشته شوند.