ระบบสื่อสารระหว่างดาวเทียมกับภาคพื้นโลก
ดาวเทียมสื่อสาร
ดาวเทียมสื่อสาร (อังกฤษ: communication satellite หรือเรียกสั้นๆ ว่า comsat) เป็นดาวเทียมที่มีจุดประสงค์เพื่อการสื่อสารและโทรคมนาคม จะถูกส่งไปในช่วงของอวกาศเข้าสู่วงโคจรโดยมีความห่างจากพื้นโลกโดยประมาณ 35.786 กิโลเมตร ซึ่งความสูงในระดับนี้จะเป็นผลทำให้เกิดแรงดึงดูดระหว่างโลกกับดาวเทียม ในขณะที่โลกหมุนก็จะส่งแรงเหวี่ยง ทำให้ดาวเทียมเกิดการโคจรรอบโลกตามการหมุนของโลก
ดาวเทียมสื่อสาร พัฒนาขึ้นมาเพื่อหลีกเลี่ยงข้อจำกัดของสถานีรับส่งไมโครเวฟบนผิวโลกโดยเป็นสถานีรับส่งสัญญาณไมโครเวฟบนอวกาศ ในการส่งสัญญาณต้องมีสถานีภาคพื้นดินคอยทำหน้าที่รับและส่งสัญญาณขึ้นไปบนดาวเทียมที่โคจรอยู่สูงจากพื้นโลกประมาณ 35,600 กิโลเมตร โดยดาวเทียมเหล่านั้นจะเคลื่อนที่ด้วยคามเร็วที่เท่ากับการหมุนของโลก จึงเสมือนกับดาวเทียมนั้นอยู่นิ่งกับที่ขณะที่โลกหมุนรอบตัวเอง ทำให้การส่งสัญญาณไมโครเวฟจากสถานีหนึ่งขึ้นไปบนดาวเทียม และการกระจายสัญญาณจากดาวเทียมลงมายังสถานีตามจุดต่างๆ บนผิวโลก เป็นไปอย่างแม่นยำ นอกจากนี้ยังมีการใช้งานดาวเทียมในการระบุตำแหน่งบนพื้นโลกเรียกว่าระบบจีพีเอส โดยบอกพิกัดเส้นรุ้งและเส้นแวงของผู้ใช้งานเพื่อใช้ในการนำทาง
ดาวเทียมสื่อสารหรือเรียกอีกอย่างหนึ่งว่าดาวเทียมโทรคมนาคม เป็นดาวเทียมที่ใช้ประโยชน์ในการสื่อสารภายในและระหว่างประเทศ โดยดาวเทียมของประเทศใดประเทศหนึ่ง มักจะอยู่สูงในระดับประมาณ 36,000 กิโลเมตรเหนือประเทศนั้นๆดาวเทียมสื่อสารจึงเป็นดาวเทียมค้างฟ้าที่อยู่คงที่บนฟ้าของประเทศใดประเทศหนึ่งตลอดเวลา ดาวเทียมไทยคมเป็นดาวเทียมสื่อสารดวงแรกของประเทศไทย ถูกส่งขึ้นสู่อวกาศโดยจรวดอารีอานขององค์การอวกาศยุโรบที่แฟรนกิอานา ที่ตำแหน่งเหนือละติดจุด 7 องศาเหนือและลองจิจุด 78.5 องศาตะวันออก สถานีภาคพื้นดินส่งสัญญาณขึ้นสู่ดาวเทียมอยู่ที่ ถนนรัตนาธิเบศร์ อำเภอเมือง จังหวัดนนทบุรี
ดาวเทียมค้างฟ้า ดาวเทียมค้างฟ้า คือ ดาวเทียมที่อยู่ ณ ตำแหน่งเดิมบนท้องฟ้า เพราะใช้เวลาโคจรรอบโลกครบรอบเท่ากับโลกหมุนรอบตัวเองพอดี เท่ากับ 23 ชั่วโมง 56 นาที ที่ระดับความสูง 35,786 กิโลเมตร เหนือเส้นศูนย์สูตร มีความเร็วในการโคจรประมาณ 3,070 เมตรต่อวินาที การส่งดาวเทียมสื่อสารหรือดาวเทียมโทรคมนาคมจะใช้ยานขนส่งอวกาศหรือจรวดส่งขึ้นไป
เป็นดาวเทียมค้างฟ้าคือปรากฏอยู่นิ่งบนท้องฟ้าเพื่อรับส่งคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นคลื่นวิทยุ โทรทัศน์ โทรศัพท์ โทรสารและอื่นๆ
องค์ประกอบสำคัญของดาวเทียม องค์ประกอบสำคัญของดาวเทียม ประกอบด้วย สายอากาศสื่อสาร เครื่องรับ-ส่งวิทยุ ทำหน้าที่ประมวลสัญญาณที่เข้า-ออก สายอากาศสื่อสารก่อนที่จะส่งต่อไปยังพื้นดิน แผงเซลล์แสงอาทิตย์ทำหน้าที่เปลี่ยนแสงอาทิตย์เป็นพลังงานไฟฟ้า แบตเตอรี่ ทำหน้าที่เก็บพลังงานไฟฟ้าสำหรับใช้ กรณีมีปัญหาไม่ได้รับแสงอาทิตย์ชั่วคราว เช่น ในช่วงเกิดสุริยุปราคา ดวงอาทิตย์ถูกบดบัง กำลังไฟฟ้าสูงสุดอาจถูกใช้ถึง 300-600 วัตต์ เครื่องวัด
แสง ทำหน้าที่ปรับตำแหน่งดาวเทียมกับโลกและดวงอาทิตย์ให้อยู่ในตำแหน่งที่ถูกต้องเสมอ จรวดขนาดเล็กทำหน้าที่รักษาการหมุน และการหันตัวของดาวเทียม
สถานีควบคุมดาวเทียมให้อยู่ในวงโคจรที่ถูกต้อง สถานีภาคพื้นดินชนิดต่างๆ การเชื่อมโยงระหว่างสถานีภาคพื้นดินกับผู้ใช้บริการ การเชื่อมต่อกับเครือข่ายการสื่อสารภาคพื้นดิน
ประวัติ
ผู้ริเริ่มแนวคิดการสื่อสารดาวเทียมคือ อาเธอร์ ซี คลาร์ก (Arthur C. Clarke) นักเขียนนวนิยายและสารคดีวิทยาศาสตร์ผู้มีชื่อเสียงปลายคริสต์ศตวรรษที่ 20 เขาสร้างจินตนาการการสื่อสารดาวเทียมตั้งแต่ปี ค.ศ. 1945 โดยเขียนบทความเรื่อง "Extra Terrestrial Relay" ในนิตยสาร Wireless World ฉบับเดือนตุลาคม 1945 ซึ่งบทความนั้นได้กล่าวถึงการเชื่อมระบบสัญญาณวิทยุจากมุมโลกหนึ่งไปยังอีกมุมโลกหนึ่ง ให้สามารถติดต่อสื่อสารกันได้ตลอด 24 ชั่วโมง โดยใช้สถานีถ่ายทอดวิทยุที่ลอยอยู่ในอวกาศเหนือพื้นโลกขึ้นไปประมาณ 35,786 กิโลเมตร จำนวน 3 สถานี
ในวันที่ 4 ตุลาคม ค.ศ. 1957 ข้อคิดในบทความของอาร์เธอร์ ซี คลาร์ก เริ่มเป็นจริงขึ้นมาเมื่อสหภาพโซเวียตได้ส่งดาวเทียมสปุตนิก ซึ่งเป็นดาวเทียมดวงแรกของโลกขึ้นสู่อวกาศได้สำเร็จ ต่อมาเมื่อวันที่ 18 ธันวาคม ค.ศ. 1958 สหรัฐอเมริกาได้ส่งดาวเทียมเพื่อการสื่อสารดวงแรกที่ชื่อว่า สกอร์ (SCORE) ขึ้นสู่อวกาศ และได้บันทึกเสียงสัญญาณที่เป็นคำกล่าวอวยพรของดไวต์ ดี. โอเซนฮาวร์ ประธานาธิบดีสหรัฐ เนื่องเทศกาลคริสต์มาสจากสถานีภาคพื้นดินแล้วถ่ายทอดสัญญาณจากดาวเทียมลงมาสู่ชาวโลก นับเป็นการส่งวิทยุกระจายเสียงจากดาวเทียมภาคพื้นโลกได้เป็นครั้งแรก
วันที่ 20 สิงหาคม ค.ศ. 1964 ประเทศสมาชิกสหภาพโทรคมนาคมระหว่างประเทศ (ITU) จำนวน 11 ประเทศ ร่วมกันจัดตั้งองค์การโทรคมนาคมทางดาวเทียมระหว่างประเทศ หรือเรียกว่า “อินเทลแซท” ขึ้นที่กรุงวอชิงตัน ดี.ซี. สหรัฐอเมริกาโดยให้ประเทศสมาชิกเข้าถือหุ้นดำเนินการใช้ดาวเทียมเพื่อกิจการโทรคมนาคมพานิชย์แห่งโลก INTELSAT ตั้งคณะกรรมการ INTERIM COMMUNICATIONS SATELLITE COMMITTEE (ICSC) จัดการในธุรกิจต่าง ๆ ตามนโยบายของ ICSC เช่นการจัดสร้างดาวเทียมการปล่อยดาวเทียมการกำหนดมาตรฐานสถานีภาคพื้นดิน การกำหนดค่าเช่าใช้ช่องสัญญาณดาวเทียม เป็นต้น
วันที่ 10 ตุลาคม ค.ศ. 1964 ได้มีการถ่ายทอดโทรทัศน์พิธีเปิดงานกีฬาโอลิมปิกครั้งที่ 18 จากกรุงโตเกียว ผ่านดาวเทียม “SYNCOM III” ไปสหรัฐอเมริกานับได้ว่าเป็นการถ่ายทอดสัญญาณโทรทัศน์ผ่านดาวเทียมครั้งแรกของโลก
วันที่ 6 เมษายน ค.ศ. 1965 COMSAT ส่งดาวเทียม “TELSAT 1” หรือในชื่อว่า EARLY BIRD ส่งขึ้นเหนือมหาสมุทรแอตแลนติก ถือว่าเป็นดาวเทียมเพื่อการสื่อสาร เพื่อการพานิชย์ดวงแรกของโลก ในระยะหลังมีหลายประเทศที่มีดาวเทียมเป็นของตนเอง (DOMSAT) เพื่อใช้ในการสื่อสารภายในประเทศ
- PALAPA ของอินโดนีเซีย
- SAKURA ของญี่ปุ่น
- COMSTAR ของอเมริกา และ THAICOM ของ ประเทศไทย
ดาวเทียมไทยคม เป็นโครงการ ดาวเทียมสื่อสาร เพื่อให้บริการสื่อสารผ่านช่องสัญญาณดาวเทียม ซึ่งกระทรวงคมนาคม (ในขณะนั้น) ต้องการจัดหาดาวเทียมเพื่อรองรับการขยายตัวด้านการสื่อสารของประเทศอย่างรวดเร็ว แต่ในเวลานั้นประเทศไทยยังไม่มีดาวเทียมเป็นของตนเอง และต้องทำการเช่าวงจรสื่อสารจากดาวเทียมของประเทศต่างๆ ทำให้ให้เกิดความไม่สะดวกและสูญเสียเงินออกนอกประเทศเป็นจำนวนมาก แต่เนื่องจากการจัดสร้างดาวเทียมต้องใช้เงินลงทุนสูงมากจึงได้มีการเปิดประมูลเพื่อให้สัมปทานแก่บริษัทเอกชนเข้ามาดำเนินการแทนการใช้งบประมาณจากภาครัฐ และ บริษัท ชินวัตร แซทเทลไลท์ จำกัด (มหาชน) ซึ่งต่อมาได้เปลี่ยนชื่อเป็น บริษัท ชินแซทเทลไลท์ จำกัด (มหาชน) และ บริษัท ไทยคม จำกัด (มหาชน) ตามลำดับ ซึ่งเป็นบริษัทในเครือของ บริษัท ชิน คอร์ปอเรชั่น จำกัด (มหาชน) ได้รับสัมปทานเมื่อ พ.ศ. 2534 เป็นต้นมา เป็นระยะเวลา 30 ปี (ปัจจุบันอำนาจการดูแลสัญญาโอนไปที่กระทรวงเทคโนโลยีสารสนเทศและการสื่อสาร) ชื่อ "ไทยคม" (Thaicom) เป็นชื่อพระราชทาน ที่พระบาทสมเด็จพระปรมินทรมหาภูมิพลอดุลยเดช ทรงพระกรุณาโปรดเกล้าฯ พระราชทาน โดยย่อมาจาก Thai Communications ในภาษาอังกฤษ ปัจจุบัน ดาวเทียมสื่อสารภายใต้ชื่อ ดาวเทียมไทยคม มีทั้งสิ้น 7 ดวง ใช้งานได้จริง 4 ดวง ดังนี้
ไทยคม 1
ไทยคม 1A ดาวเทียมดวงแรกของประเทศไทย เป็นดาวเทียมรุ่น HS-376 สร้างโดย Huges Space Aircraft (บริษัทลูกของ โบอิง) โคจรบริเวณพิกัดที่ 120 องศาตะวันออก ส่งขึ้นสู่วงโคจรเมื่อ 17 ธันวาคม พ.ศ. 2536 มีอายุการใช้งานประมาณ 15 ปี (ถึง พ.ศ. 2551)
เดิมดาวเทียมดวงนี้อยู่ที่พิกัด 78.5 องศาตะวันออก เรียกชื่อว่า ไทยคม 1 เมื่อย้ายมาอยู่ที่ 120 องศาตะวันออก เมื่อเดือนมิถุนายน พ.ศ. 2540 จึงเรียกชื่อใหม่ว่า "ไทยคม 1A"
ประวัติการสื่อสารผ่านดาวเทียมของโลก
- พ.ศ. 2500 รัสเซีย ทดลองระบบวิทยุโดยผ่านดาวเทียม สปุตนิก 1 เป็นดาวเทียมดวงแรกที่มนุษย์ส่งขึ้นไปเคลื่อนรอบโลก
- พ.ศ. 2505 สหรัฐอเมริการ่วมกับอังกฤษ ฝรั่งเศส สื่อสารข้ามมหาสมุทรแอตแลนติกด้วยดาวเทียมเทลสตาร์ 1
- พ.ศ. 2505 รัสเซีย ใช้ดาวเทียมในการส่งสัญญาณโทรทัศน์ติดต่อผ่านดาวเทียมวอลสตอก 3,4
- พ.ศ. 2507 สหรัฐอเมริกาได้ร่วมกันถ่ายทอดสัญญาณโทรทัศน์ในการแข่งขันโอลิมปิกผ่านดาวเทียม ซินคอม 3
- พ.ศ. 2508 องค์การอินเทลแสท ( Intelsat ) ส่งดาวเทียมโทรคมนาคมดวงแรกชื่อว่าเออร์ลี่ เบอร์ด หรืออินเทลแสท 1 เหนือมหาสมุทร แอตแลนติก เพื่อติดต่อระหว่างยุโรบและสหรัฐอเมริกา ส่งโทรศัพท์หรือรายการโทรทัศน์ได้ 240 คู่สาย
- พ.ศ. 2509 ดาวเทียมเทลแสท 2 สู่วงโคจร ประเทศไทยเปิดการติดต่อสื่อวารผ่านดาวเทียมเหนือมหาสมุทรแปซิฟิกกับสหรัฐอเมริกา ในวันที่ 1 เมษายน พ.ศ. 2510
- พ.ศ. 2511 ดาวเทียมอินเทลแสท 3 ขึ้นสู่วงโคจร ประเทศไทยเปิดการติดต่อสื่อสารผ่านดาวเทียมเหนือมหาสมุทรแปซิฟิกและอินเดียเมื่อวันที่ 1 เมษายน พ.ศ. 2513
ประโยชน์ของดาวเทียมสื่อสาร
ดาวเทียมสื่อสารเป็นสถานีรับคลื่นวิทยุโทรทัศน์ โดยใช้คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจากสถานีบนโลกส่งไปยังอีกสถานีหนึ่งซึ่งอยู่ไกล ที่ไม่สามารถสื่อสารถึงกันโดยตรงได้สะดวก ซึ่งดาวเทียมสื่อสารสามารถรับส่งข้อมูลได้ครอบคลุมพื้นที่ทั่วโลก จึงทำให้ดาวเทียมสื่อสารมีหน้าที่รับส่งโทรทัศน์ โทรสาร ข่าวสาร ภาพโทรทัศน์และรายการวิทยุ ตลอดจนข้อมูลข่าวสารคอมพิวเตอร์ไปทั่วโลก โดยดาวเทียมสื่อสารมีประโชน์ที่สำคัญหลายด้าน ดังนี้
- ด้านการสื่อสาร
- ด้านการค้า
- ด้านการทหาร
- ด้านบริการในการปฏิบัติการในอวกาศ
- ด้านอื่นๆ เช่น การอุตุนิยมวิทยา การสำรวจธรรมชาติ การสำรวจดาวเคราะห์ ฯลฯ เป็นต้นดาวเทียม
ดาวเทียม
ดาวเทียม (อังกฤษ: satellite) คือ สิ่งประดิษฐ์ที่มนุษย์คิดค้นขึ้น ที่สามารถโคจรรอบโลก โดยอาศัยแรงดึงดูดของโลก ส่งผลให้สามารถโคจรรอบโลกได้ในลักษณะเดียวกันกับที่ดวงจันทร์โคจรรอบโลก และโลกโคจรรอบดวงอาทิตย์ วัตถุประสงค์ของสิ่งประดิษฐ์นี้เพื่อใช้ ทางการทหาร การสื่อสาร การรายงานสภาพอากาศ การวิจัยทางวิทยาศาสตร์เช่นการสำรวจทางธรณีวิทยาสังเกตการณ์สภาพของอวกาศ โลก ดวงอาทิตย์ ดวงจันทร์ และดาวอื่นๆ รวมถึงการสังเกตวัตถุ และดวงดาว ดาราจักร ต่างๆ
ประวัติ
ดาวเทียมได้ถูกส่งขึ้นไปโคจรรอบโลกครั้งแรกเมื่อปี พ.ศ. 2500 ดาวเทียมดังกล่าวมีชื่อว่า "สปุตนิก (Sputnik)" โดยรัสเซียเป็นผู้ส่งขึ้นไปโคจร สปุตนิกทำหน้าที่ตรวจสอบการแผ่รังสีของชั้นบรรยากาศชั้นไอโอโนสเฟีย ในปี พ.ศ. 2501 สหรัฐได้ส่งดาวเทียมขึ้นไปโคจรบ้างมีชื่อว่า "Explorer" ทำให้รัสเซียและสหรัฐเป็น 2 ประเทศผู้นำทางด้านการสำรวจทางอวกาศ และการแข่งขั้นกันระหว่างทั้งคู่ได้เริ่มขึ้นในเวลาต่อมา
ประเทศที่ยิงดาวเทียม
| อันดับ | ประเทศ | วันที่ปล่อย | ดาวเทียม | จรวด | จุดปล่อย |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 4 ตุลาคม 1957 | ดาวเทียมสปุตนิก 1 | Sputnik-PS | ไบโคนูร์, สหภาพโซเวียต (คาซัคสถานปัจจุบัน) | |
| 2 | 1 กุมภาพันธ์ 1958 | ดาวเทียมเอ็กซ์พลอเรอ 1 | Juno I | แหลมคานาเวอรัล, สหรัฐอเมริกา | |
| 3 | 26 พฤศจิกายน 1965 | Astérix 1 | Diamant A | Hammaguir, แอลจีเรีย | |
| 4 | 11 กุมภาพันธ์ 1970 | ดาวเทียมโอซุมิ | Lambda-4S | อุชิโนอุระ, ญี่ปุ่น | |
| 5 | 24 เมษายน 1970 | ดาวเทียมตงฟังหง 1 | Long March 1 | จิ่วเฉฺวียน, จีน | |
| 6 | 28 ตุลาคม 1971 | Prospero | Black Arrow | วูเมอรา, ออสเตรเลีย | |
| — | องค์การอวกาศยุโรป | 24 ธันวาคม 1979 | แคท-1 | Ariane 1 | คูรู, เฟรนช์เกียนา |
| 7 | 18 กรกฎาคม 1980 | ดาวเทียมโรหิณี 1 | SLV | ศรีหริโคตา, อินเดีย | |
| 8 | 19 กันยายน 1988 | ดาวเทียมโอเฟก 1 | Shavit | พัลมาชิม, อิสราเอล | |
| — | 21 มกราคม 1992 | ดาวเทียมคอสมอส 2175 | Tsyklon-3 | เพลเชสค, รัสเซีย | |
| — | 13 กรกฎาคม 1992 | Strela-3 | Soyuz-U | เพลเชสค, รัสเซีย | |
| 9 | 2 กุมภาพันธ์ 2009 | ดาวเทียมโอมิด | Safir-1A | เซมนาน, อิหร่าน | |
| 10 | 12 ธันวาคม 2012 | ดาวเทียมกวางเมียงซอง-3 เวอร์ชันที่ 2 | Unha-3 | โซแฮ, เกาหลีเหนือ |
ประเทศที่มีดาวเทียมดวงแรก
| ประเทศ | ปีที่ปล่อย | ดาวเทียมดวงแรก |
|---|---|---|
( | 1957 (1992) | ดาวเทียมสปุตนิก 1 (ดาวเทียมคอสมอส 2175) |
| 1958 | ดาวเทียมเอ็กซ์พลอเรอ 1 | |
| 1962 | Ariel 1 | |
| 1962 | Alouette 1 | |
| 1964 | San Marco 1 | |
| 1965 | Astérix 1 | |
| 1967 | WRESAT | |
| 1969 | Azur | |
| 1970 | ดาวเทียมโอซุมิ | |
| 1970 | ดาวเทียมตงฟังหง 1 | |
| 1974 | ANS | |
| 1974 | Intasat | |
| 1975 | Aryabhata | |
| 1976 | Palapa A1 | |
| 1978 | Magion 1 | |
| 1981 | Intercosmos Bulgaria 1300 | |
| 1985 | Arabsat-1A | |
| 1985 | Brasilsat A1 | |
| 1985 | Morelos 1 | |
| 1986 | Viking | |
| 1988 | ดาวเทียมโอเฟก 1 | |
| 1988 | Astra 1A | |
| 1990 | Lusat | |
| 1990 | Badr-1 | |
| 1992 | Kitsat A | |
| 1993 | PoSAT-1 | |
| 1993 | ไทยคม 1 | |
| 1994 | Turksat 1B | |
| 1995 | Sich-1 | |
| 1996 | MEASAT | |
| 1997 | Thor 2 | |
| 1997 | Mabuhay 1 | |
| 1998 | Nilesat 101 | |
| 1998 | FASat-Bravo | |
| 1998 | ST-1 | |
| 1999 | ROCSAT-1 | |
| 1999 | Ørsted | |
| 1999 | SUNSAT | |
| 2000 | Thuraya 1 | |
| 2001 | Maroc-Tubsat | |
| 2002 | Alsat 1 | |
| 2003 | Hellas Sat 2 | |
| 2003 | Hellas Sat 2 | |
| 2003 | Nigeriasat 1 | |
| 2005 | Sina-1 | |
| 2006 | KazSat 1 | |
| 2007 | Libertad 1 | |
| 2007 | Rascom-QAF 1 | |
| 2008 | Vinasat-1 | |
| 2008 | Venesat-1 | |
| 2009 | SwissCube-1 | |
| 2012 | PW-Sat-1 | |
| 2012 | MaSat-1 | |
| 2012 | Goliat | |
| 2012 | BelKA-2 | |
| 2012 | ดาวเทียมกวางเมียงซอง-3 เวอร์ชันที่ 2 | |
| 2013 | Azerspace | |
| 2013 | TUGSAT-1 | |
| 2013 | NEE-01 Pegaso | |
| 2013 | ESTCube-1 | |
| 2013 | O3b-1 | |
| 2013 | Es'hailSat1 | |
| 2013 | PUCPSAT-1 | |
| 2013 | TKSat-1 | |
| 2014 | LituanicaSAT-1 และ LitSat-1 | |
| 2014 | QB50P1 และ QB50P2 | |
| 2014 | Antelsat | |
| 2014 | Tigrisat | |
| 2015 | TurkmenAlem52E/MonacoSAT | |
| 2015 | Lao Sat-1[2] |
ส่วนประกอบดาวเทียม
ดาวเทียมเป็นเครื่องมือทางอิเล็กทรอนิกส์ที่ซับซ้อน มีส่วนประกอบหลายๆ อย่างประกอบเข้าด้วยกันและสามารถทำงานได้โดยอัตโนมัติ สามารถโคจรรอบโลกด้วยความเร็วที่สูงพอที่จะหนีจากแรงดึงดูดของโลกได้ การสร้างดาวเทียมนั้นมีความพยายามออกแบบให้ชิ้นส่วนต่างๆ ทำงานได้อย่างประสิทธิภาพมากที่สุด และราคาไม่แพงมาก ดาวเทียมประกอบด้วยส่วนประกอบเป็นจำนวนมาก แต่ละส่วนจะมีระบบควบคุมการทำงานแยกย่อยกันไป และมีอุปกรณ์เพื่อควบคุมให้ระบบต่างๆ ทำงานร่วมกัน โดยองค์ประกอบส่วนใหญ่ของดาวเทียมประกอบด้วยส่วนต่างๆ ดังนี้
- โครงสร้างดาวเทียม เป็นส่วนประกอบที่สำคัญมาก โครงจะมีน้ำหนักประมาณ 15 - 25% ของน้ำหนักรวม ดังนั้น จึงจำเป็นต้องเลือกวัสดุที่มีน้ำหนักเบา และต้องไม่เกิดการสั่นมากเกินที่กำหนด หากได้รับสัญญาณที่มีความถี่ หรือความสูงของคลื่นมากๆ (amptitude)
- ระบบเครื่องยนต์ ซึ่งเรียกว่า "aerospike" อาศัยหลักการทำงานคล้ายกับเครื่องอัดอากาศ และปล่อยออกทางปลายท่อ ซึ่งระบบดังกล่าวจะทำงานได้ดีในสภาพสุญญากาศ ซึ่งต้องพิจารณาถึงน้ำหนักบรรทุกของดาวเทียมด้วย
- ระบบพลังงาน ทำหน้าที่ผลิตพลังงาน และกักเก็บไว้เพื่อแจกจ่ายไปยังระบบไฟฟ้าของดาวเทียม โดยมีแผงรับพลังงานแสงอาทิตย์ (Solar Cell) ไว้รับพลังงานจากแสงอาทิตย์เพื่อเปลี่ยนเป็นพลังงานไฟฟ้า ให้ดาวเทียม แต่ในบางกรณีอาจใช้พลังงานนิวเคลียร์แทน
- ระบบควบคุมและบังคับ ประกอบด้วย คอมพิวเตอร์ที่เก็บรวมรวมข้อมูล และประมวลผลคำสั่งต่างๆ ที่ได้รับจากส่วนควบคุมบนโลก โดยมีอุปกรณ์รับส่งสัญญาณ (Radar System) เพื่อใช้ในการติดต่อสื่อสาร
- ระบบสื่อสารและนำทาง มีอุปกรณ์ตรวจจับความร้อน ซึ่งจะทำงาน โดยแผงวงจรควบคุมอัตโนมัติ
- อุปกรณ์ควบคุมระดับความสูง เพื่อรักษาระดับความสูงให้สัมพันธ์กันระหว่างพื้นโลก และดวงอาทิตย์ หรือเพื่อรักษาระดับให้ดาวเทียมสามารถโคจรอยู่ได้
- เครื่องมือบอกตำแหน่ง เพื่อกำหนดการเคลื่อนที่ นอกจากนี้ยังมีส่วนย่อยๆ อีกบางส่วนที่จะทำงานหลังจาก ได้รับการกระตุ้นบางอย่าง เช่น ทำงานเมื่อได้รับสัญญาณ สะท้อนจากวัตถุบางชนิด หรือทำงานเมื่อได้รับลำแสงรังสี ฯลฯ
ชิ้นส่วนต่างๆ ของดาวเทียมได้ถูกทดสอบอย่างละเอียด ส่วนประกอบต่างๆ ถูกออกแบบสร้าง และทดสอบใช้งานอย่างอิสระ ส่วนต่างๆ ได้ถูกนำมาประกอบเข้าด้วยกัน และทดสอบอย่างละเอียดครั้งภายใต้สภาวะที่เสมือนอยู่ในอวกาศก่อนที่มัน จะถูกปล่อยขึ้นไปในวงโคจร ดาวเทียมจำนวนไม่น้อยที่ต้องนำมาปรับปรุงอีกเล็กน้อย ก่อนที่พวกมันจะสามารถทำงานได้ เพราะว่าหากปล่อยดาวเทียมขึ้นสู่วงโคจรแล้ว เราจะไม่สามารถปรับปรุงอะไรได้ และดาวเทียมต้องทำงานอีกเป็นระยะเวลานาน ดาวเทียมส่วนมากจะถูกนำขึ้นไปพร้อมกันกับจรวด ซึ่งตัวจรวดจะตกลงสู่มหาสมุทรหลังจากที่เชื้อเพลิงหมด
วงโคจรของดาวเทียม
วงโคจรดาวเทียม (Satellite Orbit) เมื่อแบ่งตามระยะความสูง (Altitude) จากพื้นโลกแบ่งเป็น 3 ระยะคือ
วงโคจรต่ำของโลก (Low Earth Orbit "LEO")
คือระยะสูงจากพื้นโลกไม่เกิน 2,000 กม. ใช้ในการสังเกตการณ์ สำรวจสภาวะแวดล้อม, ถ่ายภาพ ไม่สามารถใช้งานครอบคลุมบริเวณใดบริเวณหนึ่งได้ตลอดเวลา เพราะมีความเร็วในการเคลื่อนที่สูง แต่จะสามารถบันทึกภาพคลุมพื้นที่ตามเส้นทางวงโคจรที่ผ่านไป ตามที่สถานีภาคพื้นดินจะกำหนดเส้นทางโคจรอยู่ในแนวขั้วโลก (Polar Orbit) ดาวเทียมวงโคจรระยะต่ำขนาดใหญ่บางดวงสามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่าในเวลาค่ำ หรือก่อนสว่าง เพราะดาวเทียมจะสว่างเป็นจุดเล็ก ๆ เคลื่อนที่ผ่านในแนวนอนอย่างรวดเร็ว
วงโคจรระยะปานกลาง (Medium Earth Orbit "MEO")
อยู่ที่ระยะความสูงตั้งแต่ 5000-15,000 กม. ขึ้นไป ส่วนใหญ่ใช้ในด้านอุตุนิยมวิทยา และสามารถใช้ในการติดต่อสื่อสารเฉพาะพื้นที่ได้ แต่หากจะติดต่อให้ครอบคลุมทั่วโลกจะต้องใช้ดาวเทียมหลายดวงในการส่งผ่าน...
วงโคจรประจำที่ (Geosynchonus Earth Orbit "GEO")
เป็นดาวเทียมเพื่อการสื่อสารเป็นส่วนใหญ่ อยู่สูงจากพื้นโลก 35,786 กม. เส้นทางโคจรอยู่ในแนวเส้นศูนย์สูตร (Equatorial Orbit) ดาวเทียมจะหมุนรอบโลกด้วยความเร็วเชิงมุมเท่ากับโลกหมุนรอบตัวเองทำให้ดูเหมือนลอยนิ่งอยู่เหนือ จุดจุดหนึ่งบนโลกตลอดเวลา (เรียกทั่ว ๆ ไปว่า "ดาวเทียมค้างฟ้า")
ดาวเทียมจะอยู่กับที่เมื่อเทียบกับโลกมีวงโคจรอยู่ในระนาบเดียวกันกับเส้นศูนย์สูตร อยู่สูงจากพื้นโลกประมาณ 35,768 กม. วงโคจรพิเศษนี้เรียกว่า “วงโคจรค้างฟ้า” หรือ “วงโคจรคลาร์ก” (Clarke Belt) เพื่อเป็นเกียรติแก่นาย อาร์เทอร์ ซี. คลาร์ก ผู้นำเสนอแนวคิดเกี่ยวกับวงโคจรนี้ เมื่อ เดือนตุลาคม ค.ศ. 1945
วงโคจรคลาร์ก เป็นวงโคจรในระนาบเส้นศูนย์สูตร (EQUATOR) ที่มีความสูงเป็นระยะที่ทำให้ดาวเทียมที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วเชิงมุมเท่ากันกับการหมุนของโลก แล้วทำให้เกิดแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางมีค่าพอดีกับค่าแรงดึงดูดของโลกพอดีเป็นผลให้ดาวเทียมดูเหมือนคงอยู่กับที่ ณ ระดับความสูงนี้ ดาวเทียมค้างฟ้าส่วนใหญ่ใช้ในการสื่อสารระหว่างประเทศและภายในประเทศ เช่น ดาวเทียมอนุกรม อินเทลแซต ๆลๆ
ประเภทของดาวเทียม
- ดาวเทียมสื่อสาร เป็นดาวเทียวที่มีตงจุดประสงค์เพื่อการศึกษาและทางการโทรนาคม จะถูกส่งไปในช่วงของอวกาศเข้าสู่วงโคจรโดยมีความห่างจากพื้นโลกประมาณ35.786. กิโลเมตร
- ดาวเทียมสำรวจ เป็นการใช้ดาวเทียมสำรวจทรัพยากรและสภาพแวดล้อมของโลก เป็นการผสมผสานระหว่างเทคโนโลยีการถ่ายภาพ และโทรคมนาคม โดยการทำงานของดาวเทียมสำรวจทรัพยากรจะใช้หลักการ สำรวจข้อมูลจากระยะไกล
- ดาวเทียมพยากรณ์อากาศ เป็นดาวเทียมวงโคจรต่ำทีมีวงโคจรแบบใกล้ขั้วโลก ที่ระยะสูงประมาณ800 กิโลเมตร จึงไม่มีรายละเอียดสูงเท่าภาพถ่ายที่ได้จากดาวเทียมทำแผนที่
- ดาวเทียมทางการทหาร คือดาวเทียมที่แต่ละประเทศมีไว้เพื่อสอดแนมศัตรูหรือข้าศึก
- ดาวเทียมด้านวิทยาศาสตร์
- ดาวเทียมทำแผนที่ เป็นดาวเทียมที่มีวงโคจรต่ำ (LEO) ที่ระดับความสูงไม่เกิน 800 กิโลเมตร เพื่อให้ได้ภาพที่มีรายละเอียดสูง
- ดาวเทียมเพื่อการนำร่อง เป็นระบบบอกตำแหน่งพิกัดภูมิศาสตร์พื้นโลก ซึ่งประกอบด้วยเครือข่าวดาวเทียมจำนวน 32 ดวง
- ดาวเทียมโทรคมนาคม
- ดาวเทียมภารกิจพิเศษ
การทำงานของดาวเทียม
ดาวเทียมจะถูกส่งขึ้นไปลอยอยู่ในตำแหน่ง วงโคจรค้างฟ้า ซึ่งมีระยะห่างจากพื้นโลกประมาณ 36000 - 38000 กิโลเมตร และโคจรตามการหมุนของโลก เมื่อเมื่อเปรียบเทียบกับพื้นโลกจะเสมือนว่าดาวเทียมลอยนิ่งอยู่บนท้องฟ้า และดาวเทียมจะมีระบบเชื้อเพลิงเพื่อควบคุมตำแหน่งให้อยู่ในตำแหน่งองศาที่ได้สัปทานเอาไว้ กับหน่วยงานที่ดูแลเรื่องตำแหน่งวงโคจรของดาวเทียมคือ IFRB (International Frequency Registration Board) ด าวเทียมที่ลอยอยู่บนท้องฟ้า จะทำหน้าที่เหมือนสถานีทวนสัญญาณ คือจะรับสัญญาณที่ยิงขึ้นมาจากสถานีภาคพื้นดิน เรียกสัญญาณนี้ว่าสัญญาณขาขึ้นหรือ (Uplink) รับและขยายสัญญาณพร้อมทั้งแปลงสัญญาณให้มีความถี่ต่ำลงเพื่อป้องกันการรบกวนกันระหว่างสัญญาณขาขึ้นและส่งลงมา โดยมีจานสายอากาศทำหน้าที่รับและส่งสัญญาณ ส่วนสัญญาณในขาลงเรียกว่า (Downlink)[3]
วงโคจรของดาวเทียม(Satellite orbit)
ดาวเทียมเคลื่อนทีเป็นวงรอบโลก เรียกว่า"วงโคจร"สามารถแบ่งได้ 2 ประเภทดังนี้
1.วงโคจรแบบสัมพันธ์กับดวงอาทิตย์ (Sun-synchronous orbit) เป็นวงโคจรในแนวเหนือ-ใต้และผ่านแนวละติจูดหนึ่งๆที่เวลาท้องถิ่นเดียวกันซึ้งส่วนใหญ่เป็นวงโคจรสำหรับดาวเทียมสำรวจทรัพยากร โดยแบ่งเป็น 2 ประเภท
- วงโคจรผ่านขั้วโลก (Polar orbit)
- วงโคจรเอียง (Inclined orbit)
2.วงโคจรระนาบศูนย์กลาง (Equtorial orbit) เป็นวงโคจรในแนวระนาบ มีลักษณะการโคจรเป็นรูปวงกลม โคจรในแนวระนาบกับเส้นผ่านศูนย์สูตร
ความคิดเห็น
แสดงความคิดเห็น