ดาวเทียม

ดาวเทียม

สถานีบนพื้นโลก

ดาวเทียม (อังกฤษ: satellite) คือ สิ่งประดิษฐ์ที่มนุษย์คิดค้นขึ้น ที่สามารถโคจรรอบโลก โดยอาศัยแรงดึงดูดของโลก ส่งผลให้สามารถโคจรรอบโลกได้ในลักษณะเดียวกันกับที่ดวงจันทร์โคจรรอบโลก และโลกโคจรรอบดวงอาทิตย์ วัตถุประสงค์ของสิ่งประดิษฐ์นี้เพื่อใช้ ทางการทหาร การสื่อสาร การรายงานสภาพอากาศ การวิจัยทางวิทยาศาสตร์เช่นการสำรวจทางธรณีวิทยาสังเกตการณ์สภาพของอวกาศ โลก ดวงอาทิตย์ ดวงจันทร์ และดาวอื่นๆ รวมถึงการสังเกตวัตถุ และดวงดาว ดาราจักร ต่างๆ^[1]

เนื้อหา

• 1 ประวัติ
• 2 ประเทศที่ยิงดาวเทียม
• 3 ประเทศที่มีดาวเทียมดวงแรก
• 4 ส่วนประกอบดาวเทียม
• 5 วงโคจรของดาวเทียม
  • 5.1 วงโคจรต่ำของโลก (Low Earth Orbit "LEO")
  • 5.2 วงโคจรระยะปานกลาง (Medium Earth Orbit "MEO")
  • 5.3 วงโคจรประจำที่ (Geosynchonus Earth Orbit "GEO")
• 6 ประเภทของดาวเทียม
• 7 การทำงานของดาวเทียม
• 8 อ้างอิง
• 9 แหล่งข้อมูลอื่น
  ประวัติ
  ดาวเทียมได้ถูกส่งขึ้นไปโคจรรอบโลกครั้งแรกเมื่อปี พ.ศ. 2500 ดาวเทียมดังกล่าวมีชื่อว่า "สปุตนิก (Sputnik)" โดยรัสเซียเป็นผู้ส่งขึ้นไปโคจร สปุตนิกทำหน้าที่ตรวจสอบการแผ่รังสีของชั้นบรรยากาศชั้นไอโอโนสเฟีย ในปี พ.ศ. 2501 สหรัฐได้ส่งดาวเทียมขึ้นไปโคจรบ้างมีชื่อว่า "Explorer" ทำให้รัสเซียและสหรัฐเป็น 2 ประเทศผู้นำทางด้านการสำรวจทางอวกาศ และการแข่งขั้นกันระหว่างทั้งคู่ได้เริ่มขึ้นในเวลาต่อมา
  ประเทศที่ยิงดาวเทียม
  
  ประเทศที่ยิงดาวเทียมสำเร็จ(แดง), องค์กรณ์ที่ยิงดาวเทียมสำเร็จ(ส้ม), ประเทศที่มีแผนจะยิงดาวเทียม(เขียว)
  
  ดาวเทียมสปุตนิก 1ของสหภาพโซเวียต เป็นดาวเทียมดวงแรกของโลก

อันดับ	ประเทศ	วันที่ปล่อย	ดาวเทียม	จรวด	จุดปล่อย
1	สหภาพโซเวียต	4 ตุลาคม 1957	ดาวเทียมสปุตนิก 1	Sputnik-PS	ไบโคนูร์, สหภาพโซเวียต (คาซัคสถานปัจจุบัน)
2	สหรัฐอเมริกา	1 กุมภาพันธ์ 1958	ดาวเทียมเอ็กซ์พลอเรอ 1	Juno I	แหลมคานาเวอรัล, สหรัฐอเมริกา
3	ฝรั่งเศส	26 พฤศจิกายน 1965	Astérix 1	Diamant A	Hammaguir, แอลจีเรีย
4	ญี่ปุ่น	11 กุมภาพันธ์ 1970	ดาวเทียมโอซุมิ	Lambda-4S	อุชิโนอุระ, ญี่ปุ่น
5	จีน	24 เมษายน 1970	ดาวเทียมตงฟังหง 1	Long March 1	จิ่วเฉฺวียน, จีน
6	สหราชอาณาจักร	28 ตุลาคม 1971	Prospero	Black Arrow	วูเมอรา, ออสเตรเลีย
—	องค์การอวกาศยุโรป	24 ธันวาคม 1979	แคท-1	Ariane 1	คูรู, เฟรนช์เกียนา
7	อินเดีย	18 กรกฎาคม 1980	ดาวเทียมโรหิณี 1	SLV	ศรีหริโคตา, อินเดีย
8	อิสราเอล	19 กันยายน 1988	ดาวเทียมโอเฟก 1	Shavit	พัลมาชิม, อิสราเอล
—	รัสเซีย	21 มกราคม 1992	ดาวเทียมคอสมอส 2175	Tsyklon-3	เพลเชสค, รัสเซีย
—	ยูเครน	13 กรกฎาคม 1992	Strela-3	Soyuz-U	เพลเชสค, รัสเซีย
9	อิหร่าน	2 กุมภาพันธ์ 2009	ดาวเทียมโอมิด	Safir-1A	เซมนาน, อิหร่าน
10	เกาหลีเหนือ	12 ธันวาคม 2012	ดาวเทียมกวางเมียงซอง-3 เวอร์ชันที่ 2	Unha-3	โซแฮ, เกาหลีเหนือ

ประเทศที่มีดาวเทียมดวงแรก

ประเทศที่มีดาวเทียม

  ยิงดาวเทียม และ ดาวเทียมบริการ

  ดาวเทียมบริการ, ได้รับความช่วยเหลือจากต่างประเทศ

  กำลังพัฒนาดาวเทียม

  ยิงดาวเทียม อยู่ในโครงการพัฒนาขีปนาวุธ

ประเทศ	ปีที่ปล่อย	ดาวเทียมดวงแรก
สหภาพโซเวียต ( รัสเซีย)	1957 (1992)	ดาวเทียมสปุตนิก 1 (ดาวเทียมคอสมอส 2175)
สหรัฐอเมริกา	1958	ดาวเทียมเอ็กซ์พลอเรอ 1
สหราชอาณาจักร	1962	Ariel 1
แคนาดา	1962	Alouette 1
อิตาลี	1964	San Marco 1
ฝรั่งเศส	1965	Astérix 1
ออสเตรเลีย	1967	WRESAT
เยอรมนี	1969	Azur
ญี่ปุ่น	1970	ดาวเทียมโอซุมิ
จีน	1970	ดาวเทียมตงฟังหง 1
เนเธอร์แลนด์	1974	ANS
สเปน	1974	Intasat
อินเดีย	1975	Aryabhata
อินโดนีเซีย	1976	Palapa A1
เชโกสโลวาเกีย	1978	Magion 1
บัลแกเรีย	1981	Intercosmos Bulgaria 1300
ซาอุดีอาระเบีย	1985	Arabsat-1A
บราซิล	1985	Brasilsat A1
เม็กซิโก	1985	Morelos 1
สวีเดน	1986	Viking
อิสราเอล	1988	ดาวเทียมโอเฟก 1
ลักเซมเบิร์ก	1988	Astra 1A
อาร์เจนตินา	1990	Lusat
ปากีสถาน	1990	Badr-1
เกาหลีใต้	1992	Kitsat A
โปรตุเกส	1993	PoSAT-1
ไทย	1993	ไทยคม 1
ตุรกี	1994	Turksat 1B
ยูเครน	1995	Sich-1
มาเลเซีย	1996	MEASAT
นอร์เวย์	1997	Thor 2
ฟิลิปปินส์	1997	Mabuhay 1
อียิปต์	1998	Nilesat 101
ชิลี	1998	FASat-Bravo
สิงคโปร์	1998	ST-1
ไต้หวัน	1999	ROCSAT-1
เดนมาร์ก	1999	Ørsted
แอฟริกาใต้	1999	SUNSAT
สหรัฐอาหรับเอมิเรตส์	2000	Thuraya 1
โมร็อกโก	2001	Maroc-Tubsat
แอลจีเรีย	2002	Alsat 1
กรีซ	2003	Hellas Sat 2
ไซปรัส	2003	Hellas Sat 2
ไนจีเรีย	2003	Nigeriasat 1
อิหร่าน	2005	Sina-1
คาซัคสถาน	2006	KazSat 1
โคลอมเบีย	2007	Libertad 1
มอริเชียส	2007	Rascom-QAF 1
เวียดนาม	2008	Vinasat-1
เวเนซุเอลา	2008	Venesat-1
สวิตเซอร์แลนด์	2009	SwissCube-1
โปแลนด์	2012	PW-Sat-1
ฮังการี	2012	MaSat-1
โรมาเนีย	2012	Goliat
เบลารุส	2012	BelKA-2
เกาหลีเหนือ	2012	ดาวเทียมกวางเมียงซอง-3 เวอร์ชันที่ 2
อาเซอร์ไบจาน	2013	Azerspace
ออสเตรีย	2013	TUGSAT-1
เอกวาดอร์	2013	NEE-01 Pegaso
เอสโตเนีย	2013	ESTCube-1
เจอร์ซีย์	2013	O3b-1
กาตาร์	2013	Es'hailSat1
เปรู	2013	PUCPSAT-1
โบลิเวีย	2013	TKSat-1
ลิทัวเนีย	2014	LituanicaSAT-1 และ LitSat-1
เบลเยียม	2014	QB50P1 และ QB50P2
อุรุกวัย	2014	Antelsat
อิรัก	2014	Tigrisat
เติร์กเมนิสถาน	2015	TurkmenAlem52E/MonacoSAT
ลาว	2015	Lao Sat-1[2]

ส่วนประกอบดาวเทียม

ดาวเทียมเป็นเครื่องมือทางอิเล็กทรอนิกส์ที่ซับซ้อน มีส่วนประกอบหลายๆ อย่างประกอบเข้าด้วยกันและสามารถทำงานได้โดยอัตโนมัติ สามารถโคจรรอบโลกด้วยความเร็วที่สูงพอที่จะหนีจากแรงดึงดูดของโลกได้ การสร้างดาวเทียมนั้นมีความพยายามออกแบบให้ชิ้นส่วนต่างๆ ทำงานได้อย่างประสิทธิภาพมากที่สุด และราคาไม่แพงมาก ดาวเทียมประกอบด้วยส่วนประกอบเป็นจำนวนมาก แต่ละส่วนจะมีระบบควบคุมการทำงานแยกย่อยกันไป และมีอุปกรณ์เพื่อควบคุมให้ระบบต่างๆ ทำงานร่วมกัน โดยองค์ประกอบส่วนใหญ่ของดาวเทียมประกอบด้วยส่วนต่างๆ ดังนี้

1.        โครงสร้างดาวเทียม เป็นส่วนประกอบที่สำคัญมาก โครงจะมีน้ำหนักประมาณ 15 - 25% ของน้ำหนักรวม ดังนั้น จึงจำเป็นต้องเลือกวัสดุที่มีน้ำหนักเบา และต้องไม่เกิดการสั่นมากเกินที่กำหนด หากได้รับสัญญาณที่มีความถี่ หรือความสูงของคลื่นมากๆ (amptitude)

2.        ระบบเครื่องยนต์ ซึ่งเรียกว่า "aerospike" อาศัยหลักการทำงานคล้ายกับเครื่องอัดอากาศ และปล่อยออกทางปลายท่อ ซึ่งระบบดังกล่าวจะทำงานได้ดีในสภาพสุญญากาศ ซึ่งต้องพิจารณาถึงน้ำหนักบรรทุกของดาวเทียมด้วย

3.        ระบบพลังงาน ทำหน้าที่ผลิตพลังงาน และกักเก็บไว้เพื่อแจกจ่ายไปยังระบบไฟฟ้าของดาวเทียม โดยมีแผงรับพลังงานแสงอาทิตย์ (Solar Cell) ไว้รับพลังงานจากแสงอาทิตย์เพื่อเปลี่ยนเป็นพลังงานไฟฟ้า ให้ดาวเทียม แต่ในบางกรณีอาจใช้พลังงานนิวเคลียร์แทน

4.        ระบบควบคุมและบังคับ ประกอบด้วย คอมพิวเตอร์ที่เก็บรวมรวมข้อมูล และประมวลผลคำสั่งต่างๆ ที่ได้รับจากส่วนควบคุมบนโลก โดยมีอุปกรณ์รับส่งสัญญาณ (Radar System) เพื่อใช้ในการติดต่อสื่อสาร

5.        ระบบสื่อสารและนำทาง มีอุปกรณ์ตรวจจับความร้อน ซึ่งจะทำงาน โดยแผงวงจรควบคุมอัตโนมัติ

6.        อุปกรณ์ควบคุมระดับความสูง เพื่อรักษาระดับความสูงให้สัมพันธ์กันระหว่างพื้นโลก และดวงอาทิตย์ หรือเพื่อรักษาระดับให้ดาวเทียมสามารถโคจรอยู่ได้

7.        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")[แก้]

คือระยะสูงจากพื้นโลกไม่เกิน 2,000 กม. ใช้ในการสังเกตการณ์ สำรวจสภาวะแวดล้อม, ถ่ายภาพ ไม่สามารถใช้งานครอบคลุมบริเวณใดบริเวณหนึ่งได้ตลอดเวลา เพราะมีความเร็วในการเคลื่อนที่สูง แต่จะสามารถบันทึกภาพคลุมพื้นที่ตามเส้นทางวงโคจรที่ผ่านไป ตามที่สถานีภาคพื้นดินจะกำหนดเส้นทางโคจรอยู่ในแนวขั้วโลก (Polar Orbit) ดาวเทียมวงโคจรระยะต่ำขนาดใหญ่บางดวงสามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่าในเวลาค่ำ หรือก่อนสว่าง เพราะดาวเทียมจะสว่างเป็นจุดเล็ก ๆ เคลื่อนที่ผ่านในแนวนอนอย่างรวดเร็ว

วงโคจรระยะปานกลาง (Medium Earth Orbit "MEO")[แก้]

อยู่ที่ระยะความสูงตั้งแต่ 5000-15,000 กม. ขึ้นไป ส่วนใหญ่ใช้ในด้านอุตุนิยมวิทยา และสามารถใช้ในการติดต่อสื่อสารเฉพาะพื้นที่ได้ แต่หากจะติดต่อให้ครอบคลุมทั่วโลกจะต้องใช้ดาวเทียมหลายดวงในการส่งผ่าน...

วงโคจรประจำที่ (Geosynchonus Earth Orbit "GEO")[แก้]

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

1.        ดาวเทียมสำรวจ เป็นการใช้ดาวเทียมสำรวจทรัพยากรและสภาพแวดล้อมของโลก เป็นการผสมผสานระหว่างเทคโนโลยีการถ่ายภาพ และโทรคมนาคม โดยการทำงานของดาวเทียมสำรวจทรัพยากรจะใช้หลักการ สำรวจข้อมูลจากระยะไกล

2.        ดาวเทียมพยากรณ์อากาศ

3.        ดาวเทียมทางการทหาร

4.        ดาวเทียมด้านวิทยาศาสตร์

การทำงานของดาวเทียม

ดาวเทียมจะถูกส่งขึ้นไปลอยอยู่ในตำแหน่ง วงโคจรค้างฟ้า ซึ่งมีระยะห่างจากพื้นโลกประมาณ 36000 - 38000 กิโลเมตร และโคจรตามการหมุนของโลก เมื่อเมื่อเปรียบเทียบกับพื้นโลกจะเสมือนว่าดาวเทียมลอยนิ่งอยู่บนท้องฟ้า และดาวเทียมจะมีระบบเชื้อเพลิงเพื่อควบคุมตำแหน่งให้อยู่ในตำแหน่งองศาที่ได้สัปทานเอาไว้ กับหน่วยงานที่ดูแลเรื่องตำแหน่งวงโคจรของดาวเทียมคือ IFRB (International Frequency Registration Board) ดาวเทียมที่ลอยอยู่บนท้องฟ้า จะทำหน้าที่เหมือนสถานีทวนสัญญาณ คือจะรับสัญญาณที่ยิงขึ้นมาจากสถานีภาคพื้นดิน เรียกสัญญาณนี้ว่าสัญญาณขาขึ้นหรือ (Uplink) รับและขยายสัญญาณพร้อมทั้งแปลงสัญญาณให้มีความถี่ต่ำลงเพื่อป้องกันการรบกวนกันระหว่างสัญญาณขาขึ้นและส่งลงมา โดยมีจานสายอากาศทำหน้าที่รับและส่งสัญญาณ ส่วนสัญญาณในขาลงเรียกว่า (Downlink)^[3]

อ้างอิง

1.        กระโดดขึ้น ↑ http://53010512079g19.blogspot.com/2012/01/blog-post_5930.html

2.        กระโดดขึ้น ↑ http://www.komchadluek.net/detail/20151119/217151.html

3.        กระโดดขึ้น ↑ http://www.atom.rmutphysics.com/charud/oldnews/0/286/12/3/sattlelite/page4.html