ดาวเทียมสื่อสาร
ดาวเทียมสื่อสาร (
อังกฤษ: communication satellite หรือเรียกสั้นๆ ว่า comsat) เป็นดาวเทียมที่มีจุดประสงค์เพื่อการสื่อสารและโทรคมนาคม จะถูกส่งไปในช่วงของอวกาศเข้าสู่วงโคจรโดยมีความห่างจากพื้นโลกโดยประมาณ 35.786 กิโลเมตร ซึ่งความสูงในระดับนี้จะเป็นผลทำให้เกิดแรงดึงดูดระหว่างโลกกับดาวเทียม ในขณะที่โลกหมุนก็จะส่งแรงเหวี่ยง ทำให้ดาวเทียมเกิดการโคจรรอบโลกตามการหมุนของโลก
ระบบสื่อสารดาวเทียมกับภาคพื้นโลก
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 การส่งดาวเทียมสื่อสารหรือดาวเทียมโทรคมนาคมจะใช้ยานขนส่งอวกาศหรือจรวดส่งขึ้นไปเป็นดาวเทียมค้างฟ้าคือปรากฏอยู่นิ่งบนท้องฟ้าเพื่อรับส่งคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นคลื่นวิทยุ โทรทัศน์ โทรศัพท์ โทรสารและอื่นๆ
องค์ประกอบสำคัญของดาวเทียม องค์ประกอบสำคัญของดาวเทียม ประกอบด้วย สายอากาศสื่อสาร เครื่องรับ-ส่งวิทยุ ทำหน้าที่ประมวลสัญญาณที่เข้า-ออก สายอากาศสื่อสารก่อนที่จะส่งต่อไปยังพื้นดิน แผงเซลล์แสงอาทิตย์ทำหน้าที่เปลี่ยนแสงอาทิตย์เป็นพลังงานไฟฟ้า แบตเตอรี่ ทำหน้าที่เก็บพลังงานไฟฟ้าสำหรับใช้ กรณีมีปัญหาไม่ได้รับแสงอาทิตย์ชั่วคราว เช่น ในช่วงเกิดสุริยุปราคา ดวงอาทิตย์ถูกบดบัง กำลังไฟฟ้าสูงสุดอาจถูกใช้ถึง 300-600 วัตต์ เครื่องวัดแสง ทำหน้าที่ปรับตำแหน่งดาวเทียมกับโลกและดวงอาทิตย์ให้อยู่ในตำแหน่งที่ถูกต้องเสมอ จรวดขนาดเล็กทำหน้าที่รักษาการหมุน และการหันตัวของดาวเทียม สถานีควบคุมดาวเทียมให้อยู่ในวงโคจรที่ถูกต้อง สถานีภาคพื้นดินชนิดต่างๆ การเชื่อมโยงระหว่างสถานีภาคพื้นดินกับผู้ใช้บริการ การเชื่อมต่อกับเครือข่ายการสื่อสารภาคพื้นดิน
ส่วนประกอบดาวเทียม
ดาวเทียมเป็นเครื่องมือทาง
อิเล็กทรอนิกส์ที่ซับซ้อน 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 ทำหน้าที่ผลิต
พลังงาน และกักเก็บไว้เพื่อแจกจ่ายไปยังระบบไฟฟ้าของดาวเทียม โดยมีแผงรับพลังงานแสงอาทิตย์ (Solar Cell) ไว้รับพลังงานจากแสงอาทิตย์เพื่อเปลี่ยนเป็น
พลังงานไฟฟ้า ให้ดาวเทียม แต่ในบางกรณีอาจใช้
พลังงานนิวเคลียร์แทน
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 จะถูกปล่อยขึ้นไปใน
วงโคจร ดาวเทียมจำนวนไม่น้อยที่ต้องนำมาปรับปรุงอีกเล็กน้อย ก่อนที่พวกมันจะสามารถทำงานได้ เพราะว่าหากปล่อยดาวเทียมขึ้นสู่วงโคจรแล้ว เราจะไม่สามารถปรับปรุงอะไรได้ และดาวเทียมต้องทำงานอีกเป็นระยะเวลานาน ดาวเทียมส่วนมากจะถูกนำขึ้นไปพร้อมกันกับจรวด ซึ่งตัวจรวดจะตกลงสู่มหาสมุทรหลังจากที่เชื้อเพลิงหมด
วงโคจรของดาวเทียม
วงโคจรดาวเทียม (Satellite Orbit)
เมื่อแบ่งตามระยะความสูง (Altitude) จากพื้นโลกแบ่งเป็น 3 ระยะคือ
1.วงโคจรต่ำของโลก (Low Earth Orbit "LEO")
คือระยะสูงจากพื้นโลกไม่เกิน 2,000 กม. ใช้ในการสังเกตการณ์ สำรวจสภาวะแวดล้อม, ถ่ายภาพ ไม่สามารถใช้งานครอบคลุมบริเวณใดบริเวณหนึ่งได้ตลอดเวลา เพราะมีความเร็วในการเคลื่อนที่สูง แต่จะสามารถบันทึกภาพคลุมพื้นที่ตามเส้นทางวงโคจรที่ผ่านไป ตามที่สถานีภาคพื้นดินจะกำหนดเส้นทางโคจรอยู่ในแนวขั้วโลก (Polar Orbit) ดาวเทียมวงโคจรระยะต่ำขนาดใหญ่บางดวงสามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่าในเวลาค่ำ หรือก่อนสว่าง เพราะดาวเทียมจะสว่างเป็นจุดเล็ก ๆ เคลื่อนที่ผ่านในแนวนอนอย่างรวดเร็ว
2.วงโคจรระยะปานกลาง (Medium Earth Orbit "MEO")
อยู่ที่ระยะความสูงตั้งแต่ 5000-15,000 กม. ขึ้นไป ส่วนใหญ่ใช้ในด้าน
อุตุนิยมวิทยา และสามารถใช้ในการติดต่อสื่อสารเฉพาะพื้นที่ได้ แต่หากจะติดต่อให้ครอบคลุมทั่วโลกจะต้องใช้ดาวเทียมหลายดวงในการส่งผ่าน...
3.วงโคจรประจำที่ (Geosynchonus Earth Orbit "GEO")
เป็นดาวเทียมเพื่อการสื่อสารเป็นส่วนใหญ่ อยู่สูงจากพื้นโลก 35,786 กม. เส้นทางโคจรอยู่ในแนว
เส้นศูนย์สูตร (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
อ้างอิง
