ماه‌های‌‌ مصنوعی ‌‌در مدار ‌‌زمین

ماهواره‌ها از نظر مکان قرار گرفتن در فضا به 3 گروه تقسیم می‌شوند. گروه اول ماهواره‌هایی هستند که در ارتفاع پایین نسبت به زمین قرار می‌گیرند و این ارتفاع حداکثر 10هزارکیلومتر است. چنین ماهواره‌هایی مدار گردش کوچکتری نسبت به ماهواره‌های دیگر دارند. گروه دوم ماهواره‌های با مدار متوسطند که در ارتفاعی بین هزار تا 10هزار کیلومتر نسبت به زمین قرار می‌گیرند. سومین گروه از ماهواره‌ها در این نوع تقسیم بندی ماهواره‌هایی هستند که مدار بزرگی دارند و در ارتفاع 36هزار کیلومتری قرار می‌گیرند. روشن است که هرچه مدار ماهواره کوچکتر و ارتفاع کمتر باشد، مدت زمان گردش آن به دور زمین کمتر است. نسبت به ناظر زمینی ماهواره‌های با مدار کوچک و متوسط، متحرک و ماهواره‌های با مدار بزرگ و ارتفاع 36هزار کیلومتر ثابتند. با افزایش ارتفاع از سطح زمین نیروی جاذبه کم می‌شود. هر مدار دایره ای ماهواره سرعت مخصوصی دارد که به آن سرعت پایداری می‌گویند. در این سرعت نیروی جاذبه با نیروی گریز از مرکز در حالت تعادل قرار می‌گیرند. اگر سرعت ماهواره را افزایش دهیم نیروی گریز از مرکز بر نیروی جاذبه غلبه کرده و ماهواره در مدار بالاتر قرار می‌گیرد و اگر سرعت ماهواره را به کمتر از سرعت پایداری کاهش دهیم، نیروی جاذبه بر نیروی گریز از مرکز غلبه کرده و ماهواره به مدار پایین تر و ارتفاع کمتر سقوط خواهد کرد. پس از پایان ماموریت ماهواره، سرعت آن را کاهش می‌دهند تا ارتفاع آن کاهش یابد و وارد جو شود. سرعت بسیار بالای ماهواره در هنگام برخورد به جو، دمای سطح آن را به شدت بالا می‌برد و باعث می‌شود قطعات آن آتش گرفته و بسوزند. به همین دلیل سعی بر این است که مواد سازنده ماهواره‌ها به گونه ای باشند که در هنگام برخورد با جو به طور کامل بسوزند و قطعه‌های آنها برای ماهواره‌های دیگر مشکلی ایجاد نکند.

مطالعه و پژوهش درباره ماهواره‌ها در دنیا سابقه زیادی دارد. در ایران هم تحقیق و فعالیت در این زمینه از سال‌های پیش از انقلاب آغاز شده و ادامه دارد. ماهواره امید، نخستین ماهواره ساخت کشور ایران است. این ماهواره بیش از 10هزار قطعه در اجزای مختلف مثل موتور، بدنه، هدایت و کنترل دارد  که کارشناسان رشته‌های گوناگون دانشگاهی طی  سال گذشته ساخت تمامی‌اجزای آن را بومی‌کرده و اکنون صنایع هوافضای جمهوری اسلامی‌قادر به ساخت کامل آن است.

امید یک ماهواره تحقیقاتی است که در مدار ارتفاع پایین قرار خواهد گرفت. قرار است این ماهواره خرداد امسال توسط صنایع هوا و فضای ایران به فضا پرتاب شود و در مدار زمین قرار گیرد. علاوه براین در سال‌های فعالیت ایران در این زمینه ماهواره‌های دیگری نیز با همکاری برخی کشورهای دیگر در ایران ساخته شده که بعضی به فضا پرتاب شده و بعضی دیگر در آینده پرتاب خواهد شد. در ادامه به 3 نمونه از این ماهواره‌ها اشاره می‌کنیم. 

 ماهواره سینا

ورود ایران به باشگاه فضایی برای نخستین بار دستاورد ماهواره سینا بود. این ماهواره که پروژه آن از 3 بخش فضایی، زمینی و پرتاب تشکیل شده، سال 1384 از پایگاه فضایی روسیه به فضا پرتاب شد. سینا یک ماهواره مطالعاتی-تحقیقاتی است که در بررسی منابع زیرزمینی و عواقب ناشی از حوادث غیرمترقبه به کار می‌رود.
ماهواره سینا 170 کیلوگرم وزن دارد و ماموریت آن سنجش از دور، دریافت، ذخیره و ارسال داده‌های مخابراتی است. همچنین ماهواره سینا برای تبادل اطلاعات میان کاربران زمینی، ارائه سرویس‌های پست الکترونیک و انتقال فایل کاربرد دارد.

عمر مفید ماهواره سینا که در مدار دایره ای و در ارتفاع 700 کیلومتری زمین قرار گرفته، 3 سال است. سینا در کلاس وزنی ماهواره‌های کوچک یعنی ماهواره‌های با وزن کمتر از 200 کیلوگرم- ساخته شده و شامل 2 دوربین می‌شود. این ماهواره تصویرها را در باندهای طیفی مختلف و با دقت‌های هندسی متفاوت به زمین مخابره می‌کند. با دریافت این اطلاعات می‌توان نقشه‌هایی را از سطح زمین تهیه کرد. این نقشه‌ها می‌تواند درباره گسترش شهرها، منابع کشاورزی و آلودگی دریاها و آب‌های سطحی باشد. همچنین با این ماهواره می‌توان اطلاعاتی درباره میزان گسترش بلاهای طبیعی مثل سیل، زلزله و آتش سوزی به دست آورد. ایستگاه دریافت اطلاعات و کنترل ماهواره سینا در  داخل ایران قرار دارد و مدار تعیین شده برای آن زیر هزار کیلومتر است. 

ماهواره مصباح‌

بعد از ماهواره سینا نوبت به ماهواره معروف مصباح می‌رسد. سابقه پروژه ماهواره مصباح در ایران به سال‌های 70 و 71 باز می‌گردد. آن زمان تحقیق‌هایی درباره ماهواره‌های کوچک در مرکز تحقیقات مخابرات انجام و به دنبال آن پیشنهاد ساخت ماهواره ای کوچک تهیه و ارائه شد. دانشمندان ایرانی پژوهش‌های گسترده در این زمینه را سال 73 آغاز کردند و پس از آن ساخت نمونه آزمایشگاهی شروع شد. ساخت نمونه آزمایشگاهی این ماهواره سال 1380 به پایان رسید و پس از آن محققان وارد مرحله بعدی طرح یعنی ساخت نمونه مهندسی و نمونه فضایی شدند. ماهواره مصباح به عنوان یک ماهواره کم ارتفاع ایرانی با هدف آموزش نیروی انسانی متخصص و کسب توانایی پژوهشگران کشور طراحی و ساخته شد.

متخصصان ایرانی مصباح را در کلاس میکرو و با وزنی کمتر از 100 کیلوگرم طراحی کردند و پس از پایان مراحل طراحی نمونه زمینی این ماهواره، برای ساخت نمونه فضایی از تجربه شرکت ایتالیایی CGS  کمک گرفتند ولی ساخت سازه ماهواره با رعایت استانداردهای جهانی در داخل انجام شد. کارخانه ایرانی سازنده این ماهواره، کارخانه صنایع هوایی «پنها» بود.

ماهواره مصباح 75 کیلوگرم وزن دارد و ابعاد آن 50، 50 و 70 سانتیمتر است. عمر مفیدی که در ابتدا برای این ماهواره در نظر گرفته شد 3 سال بود ولی پیش بینی می‌شود تا 5 سال هم قابل استفاده باشد. ساختار ارتباطی ماهواره مصباح غیرهمزمان (Store and Forward) و مدار قرارگیری آن مدار ارتفاع پایین (LEO) در هزار کیلومتری سطح زمین است. این ماهواره 14 بار در شبانه روز به دور زمین می‌چرخد و طول مدت رویت آن در شبانه روز 45 دقیقه است.

مصباح یک ماهواره کوچک پژوهشی و مخابراتی است که برای انتقال اطلاعات از نقطه ای به نقطه دیگر به کار می‌رود. ناحیه اصلی پوشش جغرافیایی این ماهواره، ایران است اما امکان ارائه خدمات در اروپا و آمریکا را نیز دارد. از کاربردهای ماهواره مصباح انتقال داده‌ها میان ایستگاه‌های زمینی به صورت ذخیره و ارسال غیرهمزمان پیام‌های کوتاه، فکس، اطلاعات مربوط به شبکه‌های آب، برق و گاز و قرائت از راه دور کنتور است. علاوه بر این مصباح می‌تواند برای دریافت و ارسال اطلاعات ایستگاه‌های مختلف مانند هواشناسی و زلزله شناسی و نیز دریافت اطلاعات مربوط به کالاها در هنگام نقل و انتقال کاربرد داشته باشد. کارایی دیگر این ماهواره پیش بینی وضعیت آب و هوا، کنترل شبکه‌های انرژی نفت، گاز و برق و مدیریت بحران و حوادث طبیعی است.

ایستگاه‌های اصلی کنترل ماهواره در سازمان پژوهش‌ها و مرکز تحقیقات مخابرات مستقر است و یک ایستگاه کنترل نیز به عنوان پشتیبان در شهر میلان ایتالیا قرار دارد. 

ماهواره زهره‌

تاریخچه ماهواره زهره به سال 1356 می‌رسد. آن زمان ایران از اتحادیه بین المللی مخابرات3(ITU)  نقطه در مدار همزمان زمین (GEO) درخواست کرد که این 3 نقطه در موقعیت‌های 26، 34 و 47 درجه شرقی قرار داشت. سال 1365 این نقاط تحت عنوان زهره 1، 2 و 3 در اتحادیه بین المللی مخابرات به ثبت رسید.

ماهواره زهره یک ماهواره مخابراتی است که قابلیت ارائه خدمات در زمینه ارتباطات تلفن، نمابر و ارتباط‌های رادیو-تلویزیونی در همه نقاط ایران را دارد. کابردهای اصلی این پروژه پوشش کامل تلویزیونی کشور، برقراری ارتباط‌های صوت و داده در نقاط دور افتاده مثل روستاها و جزیره‌ها و نیز ایجاد شبکه‌های اختصاصی ماهواره ای برای موسسه‌های دولتی و خصوصی مانند شبکه‌های آموزش از راه دور، شبکه‌های بانکی و شبکه‌های توزیع اینترنت داخلی است. طول عمر این ماهواره 15 سال پیش بینی شده و 2 ایستگاه در تهران و اصفهان دارد.

با توجه به ویژگی‌های سیستم‌های ماهواره مثل ضریب اطمینان بالا، برقراری ارتباط‌های داده، صدا و تصویر و امنیت ارتباط در زمان اضطرار و بلاهای طبیعی، این ماهواره می‌تواند در کنار شبکه فیبر نوری و رادیویی، یکی از نقاط قابل اتکای شبکه زیرساخت‌های مخابراتی کشور محسوب شود و نقش بستر موقت انتقال برای تلفن همراه را نیز داشته باشد.

سنجش از دور

یکی از کاربردهای مهم ماهواره‌ها سنجش از راه دور است. سنجش از راه دور تکنولوژی کسب اطلاعات و تصویربرداری از زمین با استفاده از تجهیزات هوانوردی مثل هواپیما و بالن یا تجهیزات فضایی مثل ماهواره است. به عبارت دیگر سنجش از راه دور دانش کسب اطلاعات فیزیکی و شیمیایی از پدیده‌های زمینی و جوی بدون تماس مستقیم با پدیده‌های مذکور است. این کار به وسیله ویژگی‌های امواج الکترومغناطیس بازتابی یا منتشر شده از پدیده مذکور انجام می‌شود. نرم افزارهای متعددی برای سنجش از دور وجود دارد که متداول ترین آنها عبارتند از:ERDASImaging, ERMapper, PCIGeomatica,ENVI  و .SOCESET  سنجش از دور در بسیاری از زمینه‌های علمی‌و تحقیقاتی کاربردهای گسترده ای دارد. از جمله کاربردهای این تکنولوژی می‌توان به استفاده از آن در زمین شناسی، آب شناسی، معدن، کارتوگرافی، جغرافیا، هواشناسی، کشاورزی و مطالعات زیست محیطی اشاره کرد. دورسنجی می‌تواند تغییرهای دوره ای پدیده‌های سطح زمین را نشان دهد و در مواردی مثل بررسی تغییر مسیر رودخانه‌ها، تغییر حد و مرز دریاها و اقیانوس‌ها و تغییر مورفولوژی سطح زمین بسیار کارساز است. تکنولوژی سنجش از دور می‌تواند در پیش بینی وضع هوا و اندازه گیری میزان خسارت ناشی از بلاهای طبیعی، کشف آلودگی آب‌ها و لکه‌های نفتی در سطح دریا کاربرد داشته باشد. روشن است که استفاده از فناوری سنجش از دور نه تنها سرعت و دقت انجام مطالعات بیشتر می‌شود، بلکه از نظر هزینه و نیروی انسانی هم باصرفه تر است.
تاریخچه سنجش از راه دور در ایران به سال 1353 می‌رسد. در آن سال به دنبال پرتاب اولین ماهواره مطالعه منابع زمینی آمریکا که بعدها به سری لندست تغییر نام داد، دفتر جمع آوری اطلاعات ماهواره ای در سازمان برنامه و بودجه تاسیس شد. پس از مطالعات اولیه و کسب نتایج مطلوب برای دسترسی مستقیم به تصاویر ماهواره ای، این دفتر به مرکز سنجش از دور تغییر نام داد و در سال 1356 در قالب طرح استفاده از ماهواره اقدام به خرید و نصب یک ایستگاه گیرنده تصاویر ماهواره ای در ماهدشت کرج کرد. در سال 1371 مرکز سنجش از دور ایران در قالب یک شرکت دولتی به وزارت پست و تلگراف و تلفن واگذار شد. پس از آن در سال 1382 همه فعالیتهای مرکز سنجش از دور ایران به سازمان فضایی ایران محول شد و هنوز هم زیر نظر این سازمان مشغول کار است.تاکنون کارهای بسیاری با کمک تکنولوژی دورسنجی در ایران انجام شده که برخی از آنها عبارتند از: بررسی خشکسالی در کشور ، بررسی تغییرات خط ساحلی دریای خزر و پیشروی یا پسروی آب در خشکی، مکانیزاسیون شبکه مخابراتی شهر تهران، بهنگام سازی نقشه‌های 2000/1 تهران با استفاده از تصاویر ماهواره ای، تهیه نقشه‌های درجه حرارت سطح آب دریای خزر، بررسی وضعیت برف در ارتفاعات خارج از ایران مشرف به حوضه‌های آبریز ایران و تهیه نقشه‌های کاربری اراضی استانهای آذربایجان شرقی، آذربایجان غربی، اردبیل، خراسان، گیلان و سمنان.

بنفشه رحمانی‌