بخشی از مقاله
صنعت و تکنولوژي هوافضا به علت خصوصيات ويژه و کاربردهاي خاص و منحصر به فرد همواره از پراهميت‌ترين و ارزشمندترين صنايع و فناوري‌ها در جهان بوده است به‌طور معمول پيشرفته‌ترين محصولات و فناوري‌ها ابتدا در اين حوزه توليد و يا استفاده شده‌اند فناوري فضايي به‌علت ويژگي‌هايش از فناوري هوايي پيچيده‌تر ودستيابي به آن از لحاظ اقتصادي و نظامي و حتي
سياسي ارزشمند و حائز اهميت مي‌باشد. اما در همين‌جا بايد اين نکته يادآوري شود که چنين صنعت و فناوري پيشرفته‌اي هزينة بسيار زيادي را هم براي صاحبان خود داشته است که اين امر لزوم دقت‌نظر و توجه در تصميم‌گيري‌هاي مربوط به اين صنعت را چند برابر مي‌کند.
فناوري فضا
هر فناوري براي ايجاد و حفظ بقايش نيازمند نيروها و زيرساختهايي مي‌باشد كه در اجزاي تشكيل‌دهندة آن فناوري بايد به بلوغ و پويايي دست يابند تا بتوان از هر فناوري استفاده كرده و آن را توسعه داد. استفاده از فضا نيازمند دستيابي به فناوري لازم در سه عرصة مختلف مي‌باشد
اول: سيستم پرتاب و هدايت براي دستيابي به موقعيت مورد نظر در فضا
دوم: تامين تجهيزات و امکانات مورد نياز در فضا مطابق نياز و كاربرد استفاده كننده
سوم: ايستگاه و پايگاه‌هاي زميني پرتاب و کنترل و استفاده از تجهيزات فرستاده شده به فضا.
در حال حاضر روش پرتاب منحصراً استفاده از موشک‌ها است و روش‌هاي ديگر در مراحل تحقيقاتي هستند. وظيفة موشک‌ها عمدتاً حمل تجهيزات و وسايل موردنياز طبق مأموريت مورد نظر مي‌باشند که قسمت اول را تشکيل مي‌دهند. قسمت دوم تجهيزات و امکانات موردنياز در فضا است که شامل تجهيزات آزمايشگاهي، تحقيقاتي و مخابراتي و تجهيزات مورد نياز انسان‌ها در صورت حضورشان در فضا خواهد بود و قسمت سوم شامل پايگاه‌ها و ايستگاه‌هاي زميني مورد نياز براي پرتاب است كه وظيفة کنترل مسير پرتاب و فرود، هدايت تجهيزات و ارتباط و استفاده از تجهيزات پرتاب‌شده را نيز بر عهده دارند.
در اين گفتار ما به بررسي قسمت دوم از اين سه قسمت مي‌پردازيم زيرا هدف اين صنعت و فناوري در اين قسمت تبلور مي‌يابد. اما همواره بايد توجه داشت که دو قسمت ديگر اجزاي جداناپذير قسمت دوم هستند و در نگاه به حوزه فضا نبايد اين دو قسمت را از نظر دور کرد.
عمدة قسمت دوم به غير از مأموريت‌هاي خاص فضايي همچون خورشيد و کرات منظومه شمسي و سفر به کرة ماه شامل ماهواره‌هايي مي‌شود که به دور زمين در مدارهايي مشخص قرار داده مي‌شوند.
مدارهاي ماهواره‌اي به مرکزيت زمين
ماهوارهها طبق قوانين جاذبة حاكم بر طبيعت هرچه ارتفاع كمتري داشته باشند در مدت زمان كمتري يك دور از مدار خود را طي مي‌نمايند البته به علت وجود هوا در جو زمين، پايداري ماهوارهها در ارتفاع بسيار پايين غيرممكن و يا مقرون به صرفه نمي‌باشد. يک ماهواره با ارتفاع 200 کيلومتر در کمتر از 90 دقيقه يک دور به دور کره زمين خواهد چرخيد و در ارتفاع 3000 کيلومتري اين زمان در حدود 150 دقيقه مي‌باشد. براي درك بهتر موقعيت مكاني ماهوارهها مي‌توان به مطالب ذيل اشاره نمود. بلندترين ارتفاع زمين حدود 9 کيلومتر است و بلندپرواز‌ترين هواپيماها به ارتفاع 30 کيلومتر مي‌رسند؛ لايه ازن در ارتفاع 25 تا 55 کيلومتري زمين واقع شده است و غلظت هوا در ارتفاع 60 کيلومتري به کمتر از يک هزارم سطح زمين مي‌رسد.
در ادامه چند نوع از انواع مدارها به اختصار ذکر مي‌شوند:
1- مدارهاي با ارتفاع کم ( LEO ) که مي‌توان آنها را مدارهايي با ارتفاع کمتر از 3000 کيلومتر در نظر گرفت ضمناً اکثر ماهواره‌هاي موجود در اين محدوده قرار دارند.
2- دوم مدارهاي با ارتفاع متوسط كه شامل ارتفاع 3000 تا 30000 کيلومتري مي‌شود که 24 ماهواره معروف تعيين موقعيت جهاني با ارتفاع تقريبي 17700 کيلومتر از سطح زمين در اين مدار قرار دارند و هر 12 ساعت، يک‌بار به دور زمين مي‌گردند.
3- مدار زمين ثابت در اين مدار سرعت گردش ماهواره به‌دور
زمين دقيقاً به اندازه سرعت گردش زمين به دور خود مي‌باشد که در اين صورت از ديدگاه ناظر زميني، اين ماهواره همواره در جاي ثابتي در آسمان قرار دارد كه مزيت فوق‌العاده‌اي براي اين مدار مي‌باشد. اين مدار به علت ثابت بودن مکان ماهواره در آسمان زمين براي ارتباطهاي مخابراتي بسيار مناسب مي‌باشند. قابل ذكر است كه ماهواره ايراني زهره قرار است از اين مدار استفاده نمايد. ارتفاع اين مدار حدود 35800 کيلومتر مي‌باشد و ماهواره هر 23 ساعت 56 دقيقه و مطابق با جهت سرعت زمين يك بار به دور کره زمين مي‌چرخد البته بعضاً ماهوارهها در اين مدار نسبت به محور چرخش زمين مقداري زاويه دارند که در اين صورت از ديدگاه ناظر زميني مقداري بالا و پايين مي‌روند ولي در بالاي منطقه مورد نظر باقي مي‌مانند.
4- مدار قطبي در اين مدار ماهواره از بالاي دو قطب كره زمين عبور مي‌نمايد. مدار خورشيدآهنگ يك نوع مدار قطبي مي‌باشد كه همواره نسبت به زمين در يک ساعت خاص قرار دارد يعني بطور مثال در اين مدار ماهواره نيمي از مدار در ساعت ده‌ونيم صبح و در نيم ديگر در ساعت ده‌ونيم شب قرار دارد. اين مدار براي ماهواره‌هايي استفاده مي‌شود که ماهواره براي انجام مأموريتش نيازمند يک حالت خاص از نور مي‌باشند و يا مطابق ماموريتشان بايد از بالاي قطبهاي زمين عبور نمايند.
5- مدارهاي ديگر انواعي ديگر از مدارها نيز در منابع ذكر مي‌شوند كه براي اختصار از آنها صرف‌نظر مي‌شود بعضي از اين مدارها بسيار کشيده هستند و يا حتي شکل سهمي و يا هذلولي دارند که در بعضي از مأموريت‌هاي فضايي از آنها استفاده مي‌شود.
کاربرد ماهوارهها
همانطور که ذکر شد ماهوارهها بخش عمدة استفاده از صنعت فضا هستند در اين قسمت انواع ماهوارهها و کاربرد آنها را بررسي مي‌نماييم. در يك دسته‌بندي كلي ماهوارهها را مي‌توان به شش دسته تقسيم نمود:
1. ماهواره‌هاي ارتباطي ( Communications Satellites )
اولين دسته، ماهواره‌هاي ارتباطي هستند كه براي ارتباطات راديويي، تلويزيوني و اينترنتي و كلاً ارتباطات مخابراتي مورد استفاده قرار مي‌گيرند. اولين ماهوارة ارتباطي با نام Echo1 بود كه در سال 1960 توسط يك بالن به هوا رفت و براي انعكاس سيگنال‌هاي راديويي بود و بعد از آن دو ماهواره با نام‌هاي Relay1 و Telstar1 در سال 1962 به فضا پرتاب شدند كه مسؤوليت تقويت سيگنال و ارسال آن به يك نقطه ديگر را برعهده داشتند.
اما اولين ماهواره با مدار زمين ثابت با نام Syncom3 در سال 1964 يعني هفت سال بعد از پرتاب اولين ماهواره به فضا، در مدار قرار گرفت اين ماهواره بازي‌هاي المپيك توكيو همان سال را از فراز اقيانوس‌آرام به آمريكا ارسال كرد و اولين ماهواره تجاري زمين ثابت نيز به نام Intelsat1 در سال 1965 آغاز به كار نمود قابل ذكر است از سال 1979 شبكه بين‌المللي ماهواره‌اي Inmost براي برقراري ارتباط تلفن همراه ماهواره‌اي در سراسر جهان راه‌اندازي شده است كه بيش از 80 كشور جهان در آن عضويت دارند.
دسته دوم از ماهوارهها ماهواره‌هايي هستند براي مطالعات جوي و هواشناسي بكار برده مي‌شوند و بوسيلة داده‌هاي آنها نظير موقعيت ابرها و پروفيل دما و غيره وضعيت هوا براي آينده پيش‌بيني مي‌شود. اولين ماهواره هواشناسي به نام Tiros در سال 1960 به فضا فرستاده شد كه تصوير مادون قرمز از ابرها براي زمين ارسال مي‌كرد و توانايي شناسايي توفان‌ها ومسير آنها را داشت و بعد ازآن سري ماهواره‌هاي Nimbus و Itos نيز به فضا فرستاده شد هم‌اكنون ماهواره‌هاي زمين ثابت ( GOES ) اطلاعات و تصاوير هواشناسي را براي زمين ارسال مي‌كنند ماهواره‌هاي كنوني قابليت تمركز بر يك منطقه و همچنين قدرت مانور در فضا براي بهترين پوشش را دارا هستند.
3. ماهواره‌هاي هدايت و ناوبري ( Navigation Satellites )
اين ماهوارهها براي تعيين موقعيت و كمك به هدايت و ناوبري وسايل نقليه هوايي، دريايي و زميني مورد استفاده قرار مي‌گيرند و با تجاري شدن اين ماهوارهها افراد بطور شخصي نيز از اين قابليت مي‌توانند استفاده نمايند. اولين ماهواره از اين نوع با نام Transit 5A در سال 1963 به فضا پرتاب شد كه سيگنال‌هاي ثابتي را ارسال مي‌كرد و هواپيماها و كشتي‌ها مي‌توانستند به وسيله آن مكان خود را شناسايي نمايند البته اين سري از ماهواره‌هاي Transit به‌علت تعداد كم ومدارهاي قطبي نمي‌توانست همه جاي زمين را در يك زمان پوشش دهند. و به همين علت بعد از مدتي سري ماهواره‌هاي Navstar يا GPS كه شامل 24 ماهواره با فاصله 17700 كيلومتري از زمين در 6 صفحه مداري مختلف به فضا پرتاب شدند بطوريكه استفاده كننده در زمين همواره 5 ماهواره را رؤيت
مي‌كند و قادر است مكان خود را از لحاظ طول وعرض جغرافيايي و همچنين ارتفاع با دقت بسيار خوبي در حدود چند متر معين نمايد. البته شوروي سابق هم نمونه‌‌اي مشابه سيستم GPS را با نام GLONASS را به فضا پرتاب كرده است و هم‌اكنون استفاده از اين سيستم هم ممكن مي‌باشد و اين ماهوارهها هر 12 ساعت يك دور مدار خود را طي مي‌نمايند.
4. ماهواره‌هاي شناسايي ( Reconnaissance Satellites )
همانطور كه از نام اين ماهوارهها پيداست اين دسته توسط سنسورهاي مختلف از اطلاعات گوناگوني را از زمين دريافت و به مراكز كنترل ارسال مي‌نمايند. اين اطلاعات بطور مثال مي‌تواند تصاوير با طيف نوري در محدوده بينايي و يا مادون قرمز و حتي اطلاعات راداري باشد. ماهواره‌هاي Landsat و Spot از جملة اين ماهوارهها هستند كه عكس‌‌هايي با دقت بالا از زمين تهيه مي‌كنند. ماهواره‌هاي شناسايي استفاده‌هاي گسترده‌اي دارند و درجاهاي مختلف از آنها استفاده مي‌شود. در زير به دسته‌بندي كاربردهاي اين دسته از ماهوارهها به‌طور اختصار مي‌پردازيم.
• زمين‌شناسي
در اين كاربرد مشخصه‌هاي زمين‌شناسي بطور مثال مشخصات گسل‌ها و آتشفشان‌ها مشخص مي‌شود؛ با استفاده از اين ماهوارهها تركيب ساختار زمين بررسي و نقشه‌هاي زمين شناسي تهيه مي‌گردد. از اطلاعات بدست آمده در اكتشاف معادن مختلف ازجمله نفت و گاز و زغال‌سنگ و طلا و غيره استفاده مي‌شود.
• منابع آبي
ارزيابي و شناسايي منابع آبي سطحي و حتي كمك براي شناسايي آب‌هاي زيرسطحي، مطالعه شبكه آبراهها و سدها و جزر و مد و پوشش برفها از استفاده‌هاي ماهواره در اين بخش هستند.
• كشاورزي
ارزيابي و شناسايي مناطق زير سطح كشت، وضعيت محصول و همچنين تعيين بافت سطوح زمين از نظر نوع كيفيت براي كشاورزي مقدور مي‌باشد.
• جنگل‌داري و مراتع
استفاده از ماهوارهها براي ارزيابي وشناسايي جنگل‌ها و مراتع و بررسي تراكم و كيفيت جنگل‌ها راه را براي نظارت و تحقيقات مؤثر بر نگل‌ها را فراهم كرده است.
• شيلات و درياشناسي
ارزيابي و مطالعه آب درياها و اقيانو‌س‌ها، بررسي جريان‌هاي آبي و همچنين پيش‌بيني تجمع ماهي‌ها و غيره از ديگر كاربردهاي اين ماهوارهها هستند
• مطالعات زيست محيطي
بررسي ومطالعه در مورد تنوع زيست‌محيطي و زيستگاه‌هاي حيات وحش
• حفاظت از محيط زيست
شناسايي آلودگي‌هاي مواد آلاينده از جمله آلودگي‌هاي نفتي در درياها و غيره كه به كمك ماهوارهها صورت مي‌پذيرد.
• بررسي بلاي‌هاي طبيعي
مطالعه و بررسي وحتي پيش‌بيني بلاي‌هاي طبيعي از جمله طوفان، گردباد، سيل، زلزله و آتش‌سوزي از موارد ديگر اين كاربردها هستند.
• نقشه‌برداري
نقشه‌برداري از كليه سطوح روي زمين حتي درياها توسط ماهوارهها امري سهل‌الوصول شده است كه كيفيت و دقت نقشه‌ها را بسيار افزايش داده است و هزينة انجام آن را نيز كاهش داده است.
• مطالعات شهري
مطالعه و بررسي بر روي مناطق شهري از جمله بافت‌هاي مختلف شهر، فضاي سبز شهرها و غيره از كاربردهاي ماهواره در اين بخش هستند.
• حمل‌ونقل
مطالعه و تهيه راه‌هاي حمل‌ونقل و همچنين مطالعه براي طراحي راه‌هاي جديد جاده‌اي و ريلي
• شناسايي فعاليتهاي نظامي
بررسي و مطالعة فعاليتهاي نظامي از جمله ايجاد استحكامات، تغيير مواضع و فعاليتهاي هسته‌اي كشورها از جملة اين كاربردها است.
5. ماهواره‌هاي تحقيقاتي ( Research Satellites )
اين ماهوارهها اكثراً براي بررسي و اندازه‌گيري خواص مختلف در فضا مورد استفاده قرار مي‌گيرند خواصي مانند ميدان‌هاي مغناطيسي، تشعشعات كيهاني و مشخصه‌هاي اجرام فضايي كه از زمين امكان اندازه‌گيري آنها مقدور نيست. مطالعه انتشار امواج از خورشيد و امواج نوري و راديويي از ستارگان دور و از اتمسفر زمين نمونه‌هاي اين تحقيقات هستند. تلسكوپ فضايي هابل ( Hubble )، ايستگاه‌هاي فضايي سايلوت و مير ( Salyut, Mir ) شوروي و Skylab امريكا و اخيراً ايستگاه فضايي بين‌المللي از جمله ماهواره‌هاي تحقيقاتي هستند.
6. ماهواره‌هاي نظامي ( Military Satellites )
اين ماهوارهها مي‌توانند نقش‌هاي جاسوسي، دفاعي و حتي حمله را بر عهده بگيرند. استفاده‌هايي مثل دريافت و شنود اطلاعات و مكالمات اهداف نظامي، شناسايي حملات موشكي، شناسايي مراكز نظامي، هدايت نيروها، ايجاد اغتشاش در ارتباطات دشمن و حتي حمله به اهداف زميني و يا حتي فضايي دشمن از جمله كاربردهاي ماهواره‌هاي نظامي هستند. البته اطلاعات زيادي از اين ماهوارهها در دنيا منتشر نمي‌شود.
موقعيت كشور
كشور ما كه مدت زيادي از فعاليتهاي فضايي آن نمي‌گذرد با پشت سر گذاشتن يك انقلاب و يك جنگ مدتي است كه در حال شكل‌گيري و سازماندهي مي‌باشد. با بوجود آمدن سازمان فضايي ايران به عنوان متولي اين بخش و محلي كه تصميم‌گيري، اجرا و پاسخگويي در اين مورد را بر عهده دارد، گام بزرگي در اين بخش برداشته شده است. وجود يك دورنما و استراتژي مناسب در مدتي نه‌چندان دور مي‌تواند كشور را به اهداف خود در بدست آوردن فناوري فضايي كمك نمايد. داشتن
ماهواره‌اي مستقل در بخش مخابرات، اولين گام در راه رسيدن به اين فناوري است. داشتن يك ماهوارة مستقل مانند ماهوارة زهره، باعث قطع وابستگي براي استفاده از كاربردهاي مخابراتي آن، حداقل در محدوده غرب آسيا، اروپا و شمال آفريقا مي‌باشد
