به گزارش خبرگزاری ایمنا، نخستین ماهواره‌ای که برای عملیات در مدار ژئو (ژئوسنکرون) ساخته شد، «اینترل اسپوتنیک ۱» نام داشت. این ماهواره توسط اتحاد جماهیر شوروی در سال ۱۹۶۵ به فضا پرتاب شد. این ماهواره به‌عنوان یک نقطه عطف در تاریخ فناوری فضایی و ارتباطات محسوب می‌شود، زیرا نخستین بار توانست در مدار ژئوسنکرون قرار بگیرد؛ مداری که امکان همگام‌سازی حرکت ماهواره با چرخش زمین را فراهم می‌آورد. این ویژگی موجب می‌شود که ماهواره همیشه بالای یک نقطه خاص از زمین باقی بماند.
مدار ژئوسنکرون یا ژئوستیشنری که به اختصار «ژئو» نامیده می‌شود، در ارتفاع حدود ۳۶۰۰۰ کیلومتری از سطح زمین قرار دارد. ماهواره‌ها در این مدار برای کاربردهایی همچون مخابرات، پخش تلویزیونی و هواشناسی بسیار مناسب هستند. از آنجا که ماهواره در این مدار با همان سرعتی که زمین می‌چرخد حرکت می‌کند، برای ناظران زمینی به نظر می‌رسد که ماهواره ثابت است. این امر امکان برقراری ارتباطات پایدار و طولانی‌مدت را بدون نیاز به تنظیمات مداوم آنتن‌ها فراهم می‌کند.
اینترل اسپوتنیک ۱ یکی از پروژه‌های فضایی مهم در رقابت فضایی بین شوروی و ایالات متحده آمریکا بود که هدف آن تأمین ارتباطات رادیویی و تلویزیونی در مقیاس جهانی بود. این ماهواره توانست اطلاعات مهمی در زمینه مخابرات فضایی و تکنولوژی‌های مربوطه فراهم آورد و زمینه‌ساز توسعه ماهواره‌های پیشرفته‌تر در دهه‌های بعدی شد.
این موفقیت تکنولوژیک در مدار ژئوسنکرون به تدریج زمینه را برای توسعه زیرساخت‌های مخابراتی جهانی و سیستم‌های ردیابی ماهواره‌ای فراهم کرد. در دهه‌های بعد، کشورهای بیشتری به توانایی ساخت و ارسال ماهواره‌های ژئوسنکرون دست یافتند و امروزه صدها ماهواره در این مدار به ارائه خدمات حیاتی همچون مخابرات، ناوبری و نظارت بر زمین مشغول هستند.
پیشرفت در طراحی و ساخت ماهواره‌های ژئو به توسعه فناوری‌های موشکی و پرتاب‌های فضایی کمک کرد. با افزایش تقاضا برای خدمات مخابراتی و اینترنت پرسرعت، ماهواره‌های ژئو همچنان نقش کلیدی در زیرساخت‌های جهانی ایفا می‌کنند.
ماهواره‌هایی که به مدار ژئو فرستاده می‌شوند، معمولاً ماهواره‌های سنگین با وزن چند تن هستند
علیرضا بیات، پژوهشگر فضایی درباره پرتاب ماهواره در مدار ژئو به خبرنگار ایمنا می‌گوید: تاریخچه مدار ژئو به دوره‌ای دور و تخیلی بازمی‌گردد که به دست یکی از نویسندگان معروف داستان‌های علمی تخیلی، آرتور سی. کلارک، رقم خورد. در سال ۱۹۴۵، او در مقاله‌ای که در مجله‌ای به نام دنیای بی‌سیم منتشر شد، امکان وجود ساختارهایی به نام رله‌های فرازمینی را در مدار اطراف زمین مطرح کرد. این نظریه نویدبخش ایجاد یک شبکه ارتباطی نوین بود که می‌توانست اطلاعات را از یک نقطه به نقطه دیگر زمین منتقل کند. این ایده الهام‌بخش تحولی در تفکر بشر بود و سرآغاز شکل‌گیری مدار ژئو به شمار می‌آید.
وی می‌افزاید: بخش دیگری از تاریخچه این مدار به نخستین باری که از آن استفاده شد، برمی‌گردد. در تاریخ اول آوریل ۱۹۶۰، ایالات متحده آمریکا نخستین ماهواره هواشناسی خود، به نام «تیوس ۱»، را به مدار ژئو فرستاد. این ماهواره توانست به مدت تقریبی ۷۸ روز، زمین را از فضا رصد کند و با جمع‌آوری داده‌ها و تصاویر، اولین پیش‌بینی‌های دقیق آب و هوایی را به زمین ارسال کند.
پژوهشگر فضایی ادامه می‌دهد: این رویدادها نشان‌دهنده تحولی عظیم در علم و فناوری بودند و به ما این امکان را دادند که از فضایی که به دور کره زمین می‌چرخد، برای بهبود کیفیت زندگی و پیش‌بینی وضعیت جوی بهره‌برداری کنیم.
بیات اظهار می‌کند: به‌طور کلی، کره زمین دارای سه مدار اصلی است؛ مدار لئو، مدار مئو و مدار ژئو. مدار لئو، که به‌عنوان پایین‌ترین مدار شناخته می‌شود، از سطح زمین تا ارتفاع تقریباً ۱۰۰ کیلومتر را در بر می‌گیرد. در این محدوده، ما هنوز به فضای واقعی وارد نشده‌ایم، زیرا تا ارتفاع ۱۰۰ کیلومتری، هنوز در آسمان قرار داریم. از ۱۰۰ کیلومتر به بالاتر، که به خط کارمن معروف است، وارد فضای بیرونی می‌شویم.
وی می‌افزاید: از ارتفاع ۱۰۰ تا ۱۶۰ کیلومتر، به این فضا «فضای زیرمداری» می‌گوئیم و هنوز به مدارهای زمین نرسیده‌ایم، اما از ۱۶۰ تا ۲۰۰۰ کیلومتر، به این مدار «مدار لئو» یا مدار پایین زمین می‌گویند که LEO مخفف Low Earth Orbit است. در این مدار، ما با چالش‌هایی مواجه هستیم، از جمله کمربند داخلی ون آلن که به دلیل وجود ذرات باردار خورشیدی آسیب‌زا، قابلیت قرارگیری ماهواره‌ها را محدود می‌کند.
پژوهشگر فضایی ادامه می‌دهد: از ارتفاع ۲۰۰۰۰ کیلومتر، به مدار مئو یا مدار متوسط زمین می‌رسیم. در این مدار، ماهواره‌های GPS و ناوبری قرار دارند. پس از این ارتفاع، دوباره به دلیل وجود کمربند خارجی ون آلن، نمی‌توانیم مدار دیگری داشته باشیم تا فاصله ۳۶۰۰۰ کیلومتری که به مدار ژئو شناخته می‌شود.
بیات می‌گوید: مدار ژئو، یا Geo-stationary Orbit، به این دلیل اهمیت دارد که در آن سرعت گردش ماهواره به دور زمین با سرعت چرخش زمین به دور خودش یکسان می‌شود. به همین دلیل، از دید ناظر زمینی، موقعیت ماهواره نسبت به زمین ثابت باقی می‌ماند و هیچ تغییری در لوکیشن آن مشاهده نمی‌شود. این ویژگی موجب می‌شود که مدار ژئو کاربردهای زیادی داشته باشد که در ادامه به آن‌ها اشاره خواهم کرد.
وی اظهار می‌کند: هر یک از مدارهای ماهواره‌ها ویژگی‌ها و خصوصیاتی خاص خود را دارند. به‌طور کلی، هر چه مدار نزدیک‌تر به سطح زمین باشد، سرعت گردش ماهواره‌ها بیشتر خواهد بود و در نتیجه، آن‌ها سریع‌تر به دور زمین می‌چرخند. به‌عنوان مثال، ماهواره‌هایی که در فاصله تقریبی ۵۰۰ کیلومتری از سطح زمین قرار دارند، حدود ۹۰ تا ۱۰۰ دقیقه زمان نیاز دارند تا یک دور کامل به دور کره زمین بچرخند.
پژوهشگر فضایی اضافه می‌کند: مدار مئو، که در فاصله ۲۰۰۰۰ کیلومتری قرار دارد، به ماهواره‌ها اجازه می‌دهد که تقریباً هر ۱۲ ساعت یک بار یک دوره کامل به دور زمین بچرخند. اما در مدار ژئو، ماهواره‌ها به دلیل هماهنگی سرعت گردششان با چرخش زمین، هر ۲۴ ساعت یک بار دور زمین می‌گردند.
بیات ادامه می‌دهد: ویژگی‌های گفته شده موجب می‌شود که برای مدار ژئو، اگر یک آنتن دریافت‌کننده مناسب داشته باشیم، پس از تنظیم آن به سمت ماهواره، دیگر نیازی به تغییر موقعیت آنتن نخواهیم داشت. این به این معنی است که می‌توانیم به راحتی از اطلاعات دریافتی از ماهواره بهره‌مند شویم، اما در مدارهای پایین‌تر، به دلیل سرعت بالای گردش ماهواره‌ها، لازم است که آنتن به طور مداوم تغییر موقعیت دهد تا ماهواره‌ها را پیدا کنیم.
وی می‌گوید: ماهواره‌هایی که به مدار ژئو فرستاده می‌شوند، معمولاً ماهواره‌های سنگین با وزن چند تن هستند. این مدار عموماً برای کاربردهای مختلفی همچون هواشناسی و مخابرات استفاده می‌شود. به‌عنوان مثال، برای پیش‌بینی آب و هوا، این ماهواره‌ها به دلیل ارائه تصویر ثابت و دائمی از کره زمین، می‌توانند تغییرات جوی را پیش‌بینی کنند و به ما کمک کنند تا طوفان‌ها و الگوهای ابری را شناسایی کنیم.
بیات ادامه می‌دهد: علاوه بر این، ماهواره‌های ژئو برای ارسال سیگنال‌های تلویزیونی نیز کاربرد دارند. در خانه‌هایی که از دیش‌های ماهواره استفاده می‌کنند، این ماهواره‌ها می‌توانند تقریباً یک سوم کره زمین را پوشش دهند و اطلاعات دریافتی از کشورهایی همچون آمریکا را دریافت و پس از تقویت، به نقاط دیگر ارسال کنند، همچنین یک کاربرد دیگر ماهواره‌های ژئو، ارائه خدمات اینترنتی است، اما اینترنت ماهواره‌ای در این مدار با چالش‌هایی نیز همراه است. به دلیل فاصله زیاد ماهواره‌ها از زمین و تأخیر سیگنال‌ها، تقریباً ۵۰۰ میلی‌ثانیه تأخیر (لاتنسی) برای ارسال و دریافت اطلاعات وجود دارد. این موضوع ممکن است برای کاربرانی که به سرعت بالا و بدون تأخیر نیاز دارند، مشکلاتی ایجاد کند.
پژوهشگر فضایی می‌افزاید: متخصصان و دانشمندان به استفاده از اینترنت ماهواره‌ای در مدار لئو روی آورده‌اند. در این مدار، به دلیل نزدیک‌تر بودن ماهواره‌ها، تأخیر به‌طور قابل توجهی کاهش پیدا می‌کند، البته این نیز چالشی به همراه دارد، زیرا برای پوشش یک ناحیه وسیع‌تر، نیاز به تعداد بیشتری ماهواره است. به این ترتیب، باید به جای چند ماهواره، چندین یا حتی چند صد ماهواره داشته باشیم که به آن‌ها منظومه ماهواره‌ای می‌گویند، این موارد همگی نشان‌دهنده پیچیدگی و اهمیت طراحی و انتخاب مدار مناسب برای ماهواره‌ها در راستای تأمین نیازهای مختلف فناوری امروز است.
بیات اضافه می‌کند: نکته‌ای که باید به آن توجه داشته باشیم این است که بیشتر مدارهای موجود، مانند مدار لئو و مدار مئو، نیاز چندانی به دریافت مجوزهای زیاد ندارند، اما تنها مداری که برای قرار دادن ماهواره در آن نیاز به دریافت مجوز دارد، مدار ژئو است. این مدار دقیقاً بالای خط استوا قرار دارد و به همین دلیل، هر کشور و منطقه‌ای محدودیت‌هایی در استفاده از این نوع ماهواره‌ها دارد.
وی اظهار می‌کند: سازمان بین‌المللی ارتباطات (ITU) قوانین خاصی را برای این موضوع وضع کرده است. پیش از قرار دادن ماهواره در مدار ژئو، کشورها باید اطلاعات لازم را ارائه دهند و بخشی از مدار را رزرو کنند تا بتوانند ماهواره خود را در آن قسمت از مدار قرار دهند. این فرآیند برای جلوگیری از تداخلات احتمالی میان ماهواره‌ها و بهینه‌سازی استفاده از این مدار حیاتی است.
پژوهشگر فضایی ادامه می‌دهد: بخش دیگری که کشورهای مختلف از آن بهره‌برداری می‌کنند، سیستم ناوبری است. برخی کشورها یک ماهواره را در مدار ژئو قرار می‌دهند تا بتوانند ناوبری نسبی را به‌طور مؤثری انجام دهند. با وجود اینکه این نوع ناوبری دقت بالایی ندارد، اما می‌تواند برای تعیین موقعیت نسبی در سطح محلی مفید باشد در همین راستا اگر کشورها بخواهند یک سیستم ناوبری دقیق‌تر و مؤثرتر داشته باشند، باید به ایجاد یک منظومه ماهواره‌ای در مدار مئو بپردازند. برای این کار، به‌طور معمول بین ۲۴ تا ۳۲ ماهواره در این مدار نیاز است تا بتوانند دقت کافی را برای موقعیت‌یابی فراهم کنند، بنابراین، با استفاده از یک ماهواره در مدار ژئو، کشورها می‌توانند به‌صورت نسبی موقعیت مکانی خود و کشورهای همسایه را شناسایی کنند و از آن برای کاربردهای مختلف ناوبری بهره‌برداری کنند. این روش به آن‌ها کمک می‌کند تا خدمات بهتری را در زمینه موقعیت‌یابی و ناوبری به شهروندان خود ارائه دهند.
بیات می‌گوید: اکثر ماهواره‌هایی که در مدار ژئو قرار می‌گیرند، به‌طور خاص برای خدمت‌رسانی به کره زمین طراحی شده‌اند. این ماهواره‌ها نقش کلیدی در ایجاد ارتباط با نقاط مختلف زمین ایفا می‌کنند و اطلاعات ارزشمندی را در زمینه‌های گوناگون ارائه می‌دهند، وظیفه این ماهواره‌ها، فراهم‌آوردن آمارهای هواشناسی و تحلیل وضعیت جوی است، به این ترتیب که می‌توانند تغییرات آب و هوایی را به‌طور دقیق پیش‌بینی کنند، همچنین این ماهواره‌ها قادرند موقعیت‌های مختلفی را که در یک نقطه خاص از زمین قرار دارند، به‌طور مستمر رصد و به افرادی که آن‌ها را به فضا فرستاده‌اند، اطلاع‌رسانی کنند.
وی اظهار می‌کند: ویژگی‌های گفته شده موجب می‌شود که ماهواره‌ها به‌عنوان ابزاری حیاتی در عرصه‌های مختلف، از جمله ارتباطات و پیش‌بینی‌های جوی، به شمار آیند و به ما کمک کنند تا بهتر با دنیای اطراف خود ارتباط برقرار کنیم و از آن بهره‌برداری کنیم.
پژوهشگر فضایی می‌گوید: مورد دیگری که درباره مدار ژئو حائز اهمیت است، فرآیند تقسیم‌بندی این مدار توسط سازمان بین‌المللی مخابرات، یا همان ITU است. طبق قوانین این سازمان، هر کشوری که تمایل به قرار دادن ماهواره‌ای در این مدار دارد، باید درخواست رسمی ارائه دهد و بخشی از این مدار را که مربوط به کشور خود و در زاویه خاصی از زمین قرار گرفته، رزرو کند.
بیات ادامه می‌دهد: در این میان، تصاحب نقاط مداری در منطقه خاورمیانه به دلیل رقابت‌های فزاینده به شدت دشوار شده است. در حال حاضر، امارات متحده عربی با رزرو بیش از ۱۲۰ نقطه، ترکیه با نزدیک به ۷۰ نقطه، رژیم صهیونیستی با بیش از ۵۰ نقطه و مصر، پاکستان و قطر با نقاطی در حدود ۱۸، ۱۵ و ۱۳، به ترتیب به وضوح نشان‌دهنده رقابت شدید در این حوزه هستند.
وی اضافه می‌کند: این شرایط موجب می‌شود که ایران با چالش‌های زیادی در تلاش برای قرار دادن ماهواره‌های خود در این نقاط از مدار ژئو مواجه شود. بدین ترتیب، ایران برای دستیابی به موقعیت‌های مداری مورد نظر خود باید تلاش‌های فراوانی را به عمل آورد و در عین حال با محدودیت‌ها و رقابت‌های موجود کنار بیاید.
نظر شما