27 مرداد ماه 1388 (مطلب شماره 230)
هیچوقت از دقت بالای ماهواره های ارتباطی شگفت زده نشده اید؟ علت این امر، ثابت بودن آنها در فضاست؛ که همین، به آنتن های زمینی اجازه ارسال و دریافت سیگنال ها را به آسانی می دهد. اما چگونه چنین چیزی ممکن است؟ مگر ماهواره هایی که در مدار قرار می گیرند، گاه به گاه به دلیل شرایط مداری اشان، نبایستی از دیدرس مراکز کنترل زمینی خارج شوند؟ علت آن است که یک ماهواره مخابراتی، اینچنین نیست، چراکه در مدار زمین-ثابت (Geostationary) قرار داده شده است. مدار زمین-ثابت، اصولاً هر مداری در اطراف زمین است که اگر جسمی در آن قرار گیرد، همواره بر بالای نقطه ای خاص بر فراز زمین (که درست متناظر با مکان همان جسم در مدار است) ثابت باقی می ماند. 

تصویر ماهواره MTSAT، یکی از ماهواره های زمین-ثابت متعلق به کشور ژاپن از زمین در صبحگاه روز 22 ژولای سال 2009 به وقت محلی ایران. لکه سیاه رنگی که در سمت چپ، بالای زمین و بر روی مناطق شمال شرق کشور چین مشخص است، سایه ماه است که در جریان خورشید گرفتگی همان روز بر روی زمین افتاد. مرزبندی های سیاسی، بعداً به تصویر اضافه شده اند. همانگونه که مشخص است، علاوه بر کاربری های مخابراتی، ماهواره های زمین-ثابت، در تهیه تصاویر سراسری از زمین که در علم هواشناسی برای ردگیری جریانات هوایی و طوفانها بسیار حائز اهمیت است نیز بسیار مفیدند

تنها یک منطقه در اطراف زمین است که وجود مدارهای زمین-ثابت در اطراف آن امکان پذیر است و آن، مناطق بالای استوای زمین و اندکی پیرامونش است؛ یعنی جایی که از هر دو قطب، به یک فاصله باشد. این مکان ثابت برای ماهواره ها، این امکان را بوجود می آورد تا سرعت چرخش ماهواره به دور زمین، درست با سرعت چرخش زمین به دور خودش منطبق شود؛ یعنی هر بار چرخش ماهواره به دور زمین، در حدود 24 ساعت بطول می انجامد و یا به عبارتی سرعتش 3 متر بر ثانیه است و رسیدن به این سرعت، در مداری با ارتفاع 35,786 کیلومتر میسر است. 

انیمیشنی از نحوه قرارگیری ماهواره های زمین-ثابت، در مدار زمین-ثابت. منبع : دایره المعارف ویکی پدیا

همانگونه که اشاره شد، ماهواره هایی که در مدارهای زمین-ثابت قرار می گیرند، برای مقاصد مخابراتی به کار گرفته می شوند. به دلیل وجود همین ماهواره هاست که می توانید ارتباطات تلفنی با مسافت های فوق العاده دور برقرار کنید و یا به تماشای مستقیم بازیهای المپیک بنشینید. اما این مدار، کاربری های دیگری نیز دارد. ماهواره های زمین-ثابت، همچنین برای جمع آوری اطلاعات هواشناسی از جمله دنبال کردن لحظه به لحظه مسیر طوفان ها و پیش بینی الگوهای آب و هوایی، بسیار مفیدند. هر چند مدار زمین-ثابت از منافع بسیاری برخوردار است، کاستی هایی نیز در آن دیده می شود. مثل همه ماهواره ها، ماهواره های زمین-ثابت نیز در طول زمان از ارتفاع مداری اشان آرام آرام کاسته می شود. دلیل این امر، اعمال نیروی گرانشی از سمت زمین و ماه و کاهش تدریجی سرعت حرکت ماهواره به دور زمین است که نهایتاً به کاهش ارتفاع نیز می انجامد. همین امر باعث می شود تا ماهواره از فراز نقطه هدف روی زمین دور شده و تدریجاً به سمت زمین سقوط کند. کاستی دیگر این نوع از ماهواره ها این است که هیچ دو ماهواره ای نمی تواند دقیقاً در یک مدار زمین-ثابت واقع شود. همین امر، چینش مداری ماهواره ها را برای جلوگیری از تداخل امواج، بسیار سخت می کند. به علاوه، این موضوع باعث نزاع ما بین کشورهایی که است که هرکدام خواهان قرار دادن ماهواره زمین-ثابت خود در فضا هستند. 

به صرفه ترین راه برای پرتاب ماهواره های زمین-ثابت به فضا، پرتاب از روی استواست که از نیروی چرخش زمین کمک گرفته می شود تا ماهواره بدون نیاز به نیروی پیشران زیادی در مدار قرار گیرد. چون هیچ پایگاه پرتابی دقیقاً بر خط استوا واقع نیست، متخصصان سکوی پرتاب شناوری را موسوم به اودیسه طراحی کرده اند که قادر است فواصل زیاد را پیموده و درست بر روی خط استوا قرار بگیرد و از آنجا ماهواره مزبور را در مدار قرار دهد. در هنگام پرتاب، سکوی پرتاب کاملاً از وجود نفرات خالی می شود و همگی به کشتی فرمانده که در فاصله 5 کیلومتری از سکو قرار گرفته است، منتقل می شوند. در این کشتی، دستور پرتاب داده شده و نیز هدایت موشک صوت می گیرد. نام این پروژه، SeaLaunch است. عکس از : Spaceflightnow

مدارهای زمین-ثابت، نقش بسیار حائز اهمیتی را در زمینه ارتباطات انسانی ایفا کرده اند و از ارتباطات سریع تلفنی از دو نقطه مختلف جهان گرفته تا کنترل جهانی اوضاع اقتصاد را برای ما ممکن ساخته اند. ایده مدارهای زمین-ثابت را، سر آرتور سی کلارک، داستان نویس علمی-تخیلی بسیار بنام انگلیسی، پیش از آغاز عصر فضا داد؛ یعنی زمانیکه هنوز حتی پرتاب ماهواره ها به فضا در حد رؤیا بود، او ایده ماهواره های زمین-ثابت را برای ارتباطات آسان بین المللی داد و گفت که تنها با 3 ماهواره زمین-ثابت، می توان ارتباطات مخابراتی کل جهان را پوشش داد. او در سال 2008 میلادی و در سن 90 سالگی درگذشت. 

منبع : Universetoday

***