در مورد ماهواره های مخابراتی

 

فهرست مطالب

 

مقدمه : 2

تاریخچه ماهواره 3

امواج مايكروويو چه نوع امواجی هستند؟ 5

فركانس های بالای فركانس مايكروويو چه نوع فركانس هايی هستند؟ 6

تاریخچه ارتباطات ماهواره در ایران 7

1- بخش فضایی 8

2-بخش زمینی: 9

3- ساختمان ماهواره ها 9

4- پوشش ماهواره ها 9

تقسیم بندی ماهواره ها از لحاظ وزن 11

انواع ماهواره ها 11

سير تحولات ماهواره های مخابراتی 12

ماهواره های مخابراتی 15

ويژگيهای ماهواره های مخابرات 18

گسترش منطقه تحت پوشش 18

انعطاف پذيری 19

پهنای باند زياد 19

هزينه کم 19

ضريب اطمينان 20

تاخير در دريافت 20

ايجاد اکو 20

ماهواره های راديو تلويزيونی 21

ماهواره های نظامی 22

ماهواره های جاسوسی استراق سمع الکترونيکی 23

ماهواره های هواشناسی نظامی 23

ماهواره های جاسوسی - عکاسی 23

ماهواره های هشدار دهنده 24

ماهواره های مخابرات دريايی 24

ماهواره های نظارت دريايی 26

ماهواره ها و فركانس های مخابراتی 26

 

مقدمه : 

واژه انگلیسی satellite به معنی ماهواره از کلمه لاتین satelles به معنی همراه ، دنباله رو یا محافظ شخصی گرفته شده است. لغت ماهواره طبق تعریف به سامانه ای گفته می شود که در مداری به دور یک سیاره در حال گردش باشد.انرژی زیادی برای قرار دادن یک ماهواره در مدار مورد نیاز است.این انرژی معمولا با کاربرد راکت به دست می آید. به طوری که راکت ماهواره را با سرعت مورد نیاز بالا برده و در مدار رها میکند در دوره کنونی ،ماهواره و فن آوری های وابسته , آنچنان در تاروپود زندگی بشر نفوز کرده و به پیش می تازد که نقش تعیین کننده آن در دگرگونی تمدن بشری , قابل توجه است.لز این رو فن آوری ماهواره به عنوان شاخه ای مهم در پژوهش های فضایی , جایگاه ویژه ای در زمینه های مختلف ارتباطی پیدا کرده است.هم ااکنون تمامی پهنه جهان از بزرگترین مناطق تا دور افتاده ترین جزایر زیر پوشش شبکه گسترده ماهواره های ارتباطی , مخابراتی و نظامی قرار دارد.فرستادنسیگنال های صدا , سیما , اطلاعات چند رسانه ای و ... به بهترین روش و حداکثر سرعت از طریق همین شبکه ها صورت میگیرد.درواقع از میان فن اوری فضایی, ارتباطات ماهواره بیشتر از همه مورد استفاده بوده.نخست ربای ارتباطات میان قاره ای از آن استفاده شد و امروز ماهواره ها برای ارتباطات بین المللی به کار برده می شوند.هر روز تعداد کشورهایی که برای ارتباطات داخلی از آن استفاده می کنند بیشتر می شود . ماهواره ها توانایی جدیدی برای انجام وظایف دشوار و بزرگ بشر در مقابل سامانه پیچیده اکولوژی(روابط موجودات زنده و محیط) پدید آورده اند. ماهواره ها برای اولین بار در تاریخ بشر , راه حل های جهانی برای مسائل جهانی فراهم ساخته اند. در نتیجه ایجاد سازمان های جهانی برای کاربرد بهینه این امکانات جدید فوریت بیشتری پیدا کرده است. مخابره مستقیم تصویر از ماه نشانه انقلابی در مخابرات بود که اهمیت ان را نبید کمتر از فرود بر روی ماه دانست.میزان مخابره صدا و سیما چنان به سرعت گسترش میابد که دیگر نمی توان مخابره بین فرستنده ها وگیرنده های بیم المللی را با بی سیم های رادیوئی فرکانس بالا یا سامانه کابل های زیر دریایی به خوبی اداره کرد.سال 1965 تاکنون ’اینتل ست’ سامانه مخابراتی ماهواره ای جهان را اداره کرده است.نخستین ماهواره ’ ارلی برد’ که 240 کانال تلفنی دو جانبی گنجایش داشت , یکشبه گنجایش 4 کابل زیر دریایی اقیانوس اطلس را دوبرابر کرد و تسهیلات بین المللی جدیدی در دسترس کشورهای سایرنقاط جهان قرار داد.

 

تاریخچه ماهواره

قبل از قرار دادن ماهواره های ساخت بشر در مدار , از ماه به عنوان یک بازتابش امواج الکترومغناطس استفاده می شد.نخستین آزمایش فرستادن امواج به طرف ماه و بازتابش آن در ژوئیه 1954 صورت گرفت.نیروی دریایی آمریکا در سال های 1956 تا 1959 , آناپولیس و هونولولو از طریق ماه ارتباط برقرار کرد.در این ارتباط قدرت فرستنده درحدود 100کیلووات و قطر آنتن گیرنده 26 متر و فرکانس امواج فرستاده شده در حدود 430مگاهرتز بود. ماهواره هایی نیز به شکل ها و اندازه های مختلف به منظور بازتابیدن امواج به فضا فرستاده میشوند که با وجود سادگی و کارآمدی , کاستی هایی نیز داشت و بازتابش آن ها در مقابل سيگنال های مختلف , متفاوت بود.یعنی به دلیل آنکه فقط امواج را بازتاب می کردند و هیچگونه تقویتی روی سیگنال انجام نمیدادند , نیاز به آنتن های بزرگ برای گیرنده داشت و چون در یک جا ساکن نبودند امکان ردیابی آنها مشکل بود.به این دلیل به انها ماهواره های غیرفعال میگفتند. نخستین ماهواره مصنوعی فعال به نام اسپویتنگ-1 چهار اکتبر 1957 توسط شوروی به فضا پرتاب شد و انقلابی در صنعت فضا به وجود آورد. این ماهواره سیگنال های 20 و 40 مگا هرتزی را می فرستاد که میشد آنها را توسط یک گیرنده ساده دریافت کرد.در سال 1960 میلادی , آمریکایی ها نخستین ماهواره مخابراتی را در مدار قرار دادند.قطر این ماهواره بزرگ 30 متر بود و در ارتفاع 1500 کیلومتری زمین گردش می کرد. این ماهواره مجهز به نوعی آینه بود که امواج را از ایستگاه فرستنده می گرفت و به ایستگاه های گیرنده (که به دلیل کروی بودن زمین نمی توانست این امواج را به طور مستقیم دریافت کند ), بازتاب می کرد. امروزه ماهواره ها با ماموریت های علمی و کاربردی گوناگون در مدار های متفاوت قرار گرفته و خدماتی از قبیل پخش صدا و تصوير , خدمات زمین شناسی , هواشناسی , تحقیقات فضایی , خدمات نظامی , هدایت رادیوئی برای هدایت و ارتباط با کشتی ها و هواپیماها , ارتباطات ثابت ماهواره ای برای ایستگاه های ثابت زمینی و...ارائه میکنند , به گونه ای که اکنون مسائل ترافیک فضلیی ماهواره ها و خطر تصادم آنها و ایجاد زباله های فضایی جزو مسائل جدی عصر ما شده است.

از آنجاييكه ماهواره ها براي جلوگيري از تداخل امواج راديويي بايد جدا از هم باشند لذا شماره مكان هاي مداري در مدار همزمان با زمين كه امكان استفاده آن براي ارتباطات وجود دارد محدود است. از اين رو جاي شگفتي نيست كه وظيفه مديريت در امور دستيابي به مدار و استفاده از فركانس ها براي انواع روز افزون و متنوع كاربردهاي زميني و ماهواره اي بوسيله شمار روزافزوني از كشورها بي نهايت دشوار شده است. از سويي استفاده از ماهواره ها در كش.رهاي متمدن و پيشرفته به عملكرد دقيق و عمليات روز به روز دقيق تر نه تنها از نظر به كارگيري شيوه خودشان بلكه از نظر همسايگانشان در مدار همزمان با زمين نياز مي باشد. برخي از ماهواره ها نيز در مدار ناهمزمان با چرخش زمين non- geosynchronous قرار داده مي شوند.در ماهواره هاي ناهمزمان با مدار زمين ماهواره ديگر در ديد ايستگاه زميني نيست زيرا كه سطح افق زمين را پشت سر مي گذارد و از ديررس خارج مي شود در نتيجه براي اينكه ارسال همواره ادامه يابد به چندين ماهواره از اين نوع نياز است و چون نگهداري و ادامه كار چنين شيوه ارتباطي بسيار پيچيده و گران است لذا كاربران و متخصصان طراحي ماهواره ها بيشتر جذب ماهواره همزمان با زمين مي شود.

 

امواج مايكروويو چه نوع امواجی هستند؟ فركانس هاي بين 3000 تا 12000 مگاهرتز براي رابطهاي در خط مستقيم كه در آن پيام رساني از طريق آنتن هايي بر فراز برجهاي بلند ارسال مي شود به كار مي رود. ايستگاههاي تكرار كننده را كه ساختاري برج مانند دارند نيز در فواصل 40 تا 48 كيلومتري ( معمولا بالاي تپه ها ) كار مي گذارند. اين ايستگاهها امواج را مي گيرند تقويت مي كنند و دوباره به مسير خود مي فرستند. بخش مربوط به امواج مايكروويو براي ارتباط مراكز پرجمعيت بسيار مفيد است چون فركانس بالا به معناي آن است كه امكان حمل باند عريضي از طريق مدولاسيون وجود دارد و اين نيز به اين معني است كه هزاران كانال تلفن را مي توان روي يك فركانس مايكروويو فرستاد. باند عريض اين نوع فركانس اجازه مي دهد كه علائم ارسالي تلويزيون سياه و سفيد و تلويزيون رنگي بر روي يك موج حامل منفرد ارسال شوند و چون اين امواج داراي طول موج بسيار كوتاه هستند براي متمركز كردن علائم رسيده مي توان از بازتابنده هاي بسيار كوچك و اجزاي هدايت مستقيم بهره گرفت.

 

فركانس های بالای فركانس مايكروويو چه نوع فركانس هايی هستند؟

با كشف ليزر براي نخستين بار آن قسمت از محدوده فركانسي كه بالاتر از باند فركانس هاي مايكروويو بودند به منظور حمل پيام هاي بي سيم در نظر گرفته شدند. پرتو هاي ليزري تحت تاثير عواملي مانند مه - غبار -- خرابي وضع هوا و روزهاي بسيار داغ به شدت ضعيف مي شوند. اگر چه ليزر براي حمل اطلاعات تا مسافت هاي كوتاه خط ارتباطي بسيار عالي ايجاد مي كند ولي چون پرتو ليزر خاصيت هدايت شونده بالايي دارد بازداشتن يا سد كردن آن بسيار دشوار است. اين امر سبب مي شود براي ارتش و بعضي از مقاصد نظامي كه شيوه هاي آن ها بايد داراي حفظ اسرار باشد بسيار سودمند است در ضمن دستگاه ليزر براي كاربردهاي ارتباط سيار از سبكي و قابليت حمل خوبي برخوردار است. برخلاف امواج راديويي امواج نوري را نمي توان با عبور دادن جريان هاي متناوب در سيم ها توليد كرد آن ها تنها با فرايند هايي كه داخل اتم روي مي دهد به وجود مي ايند فن آوري تار نوري مشابه موج رسان فلزي مايكروويو براي پرتو تاباني الكترومغناطيسي در ناحيه نور مرئي تعريف شده است. اين شيوه به طور كلي شامل رشته اي شيشه اي با نازكي موي انسان است كه از هدر رفتن انرژي نور در مسافت طولاني جلوگيري مي كند همچنين بر خلاف پرتوي نور معمولي پرتوي نور ليزري تكفام است يعني فقط داراي يك فركانس تنها است. پرتوي ليزر داراي گستره پهن فركانس است كه خاصيت گسيختگي نور را ندارد به همين دليل آن ها را مي توان دقيقا به همان طريق كه با فركانس هاي مايكروويو تعديل مي شوند و تغيير نوسان مي دهند را با پيام هاي تلفني و اطلاعات و علائم تصويري تعديل كرد.

به هر حال چون فركانس آن ها خيلي بالاتر است به تناسب آن مي توان تعداد بيشتري از امواج و كانالها را انتقال دهند. به طور كلي مقايسه بين شيوه هاي مختلف ارسال امكان پذير مي باشد. روابط بين فرستنده و گيرنده خواه انتشار از روي سيم و خواه از هوا به نوع ساخت شيوه ارتباطي بستگي دارد و به همين ترتيب باند به فركانس به كار رفته به شرايط حل مساله ارتباطاتي وابسته است. بيشتر فركانسهاي در دسترس را مقررات ملي و توافق هاي بين المللي تعيين مي كنند. اگر چه تصميمات مربوط به شيوه ها و نحو ارسال امري فني به شمار مي آيد ولي در اكثر اوقات ملاحظات سياسي آن را در بر مي گيرد.

تاریخچه ارتباطات ماهواره در ایران

بهره برداری از ارتباطات ماهواره ای در ایران با گشا یش نخستین ایستگاه زمینی در فاصله 55 کیلومتری همدان از مهرماه 1348 به منظور برقراری ارتباطات تلفنی , تلکس و تلویزیونی با کشور های اروپایی-آمریکایی آغاز شد.این ایستگاه زمینی که بعدها به شهید قندی تغییر نام یافت ابتدا مجهز به آنتن با قطر 30 متر و وزنی درحدود 380 تن بود.این ایستگاه در آغاز فعالیت , توانایی برقراری ارتباطات 8 کانال تلفنی و فرستادن و دریافت یک برنامه تلویزیونی از طریق ماهواره انتل ست را بر فراز اقیانوس اطلس داشت. به علت بیاز به ارتباط با کشورهایی آسیایی , در سال 1353 این ایستگاه به آنتن دیگری به قطر 30 متر و وزن 290 تن مجهز شد که ارتباط ماهواره ای با کشورهای آسیایی و دیگر کشور های اروپایی رااز طریق ماهواره انتل ست –که بر فراز اقیانوس هند قرار داشت برقرار می کرد. با گسترش ارتباطات ماهواره ای و به خاطر به کارگیری فناوری جدید در رفع نیازها , توسعه ارتباطات و کاربرد های مختلف آن , مرکز ارتباطات ماهواره ای بومهن و ایستگاه زمینی اصفهان توسط شرکت مخابرات در سال 1365 نصب و راه اندازی شد.در حا ل حاضر مرکز ارتباطات ماهواره ای بومهن, ایستگاه زمینی شهید قندی و ایستگاه زمینی اصفهان با داشتن آنتن های گیرنده و فرستنده مناسب , ارتباطات ماهواره های ایران را برقرار میکنند. به طور كلي يك سيستم ماهواره اي را در چهار بخش مي توان مورد بررسي قرار داد.

--