ดาวเทียม (Satellite)

ดาวเทียม (Satellite) จัดว่าเป็นยานพาหนะประเภทหนึ่ง ซึ่งมีหน้าที่ในหลักในการใช้งานไม่แตกต่างกับรถยนต์ รถบรรทุก เครื่องบิน หรือว่าเรือ ก็คือมีหน้าที่ในการขนส่งลำเลียงสิ่งของ คนหรือเครื่องจักรเป็นต้น การทำงานของดาวเทียมจะไม่มีคนขับ แต่จะเป็นการควบคุมการทำงานของดาวเทียมผ่านทางการสื่อสารระยะไกล โดยแบ่งออกเป็น 2 ส่วนหลัก คือ

1.Payload
2.Bus หรือ Platfrom

Payload คือเครื่องมือหรืออุปกรณ์ต่างๆที่ใช้ในการดำเนินงานให้บรรลุตามวัตถุประสงค์ของดาวเทียมแต่ละชนิด เช่นดาวเทียมสำรวจทรัพยากรธรรมชาติ เช่น LANDSAT7 SPOT5 IKONOS QUICKBIRD หรือ ดาวเทียม THEOS ที่เป็นดาวเทียมสำรวจทรัพยากรดวงแรกของประเทศไทย Payload ของดาวเทียมเหล่านั้น ก็คือกล้องถ่ายภาพรายละเอียดสูงที่ใช้ในการถ่ายภาพ
Bus หรือ Platfrom คือส่วนประกอบของดาวเทียมที่เช่นตัวถัง เครื่องยนต์ ชุดส่งถ่ายกำลัง ชุดขับเคลื่อน ระบบการควบคุมต่างๆ ระบบขับเคลื่อน ระบบเชื้อเพลิง หรือระบบกลไกอื่นๆ รวมไปถึงคนขับ คำว่า "Bus" นั้นเนศัพท์ทางเทคนิคที่ใช้เรียกกันทั่วไปกับยานอวกาศหรือดาวเทียม

ระบบย่อยของ BUS ดาวเทียม มีดังนี้

1.ระบบสื่อสาร ทำหน้าที่ เชื่อมโยงดาวเทียมกับสถานีควบคุมภาคพื้นดิน และเชื่อมโยงระหว่างดาวเทียมด้วยกัน ข้อมูลต่างๆที่ส่งขึ้นไปจากสถานีควบคุมภาคพื้นดินสูดาวเทียม คือคำสั่งการทำงานของดาวเทียม ส่วนข้อมูลต่างๆที่ดาวเทียมส่งมายังสถานีภาคพื้นดินนั้นเป็นข้อมูลแสดงสถานภาพของดาวเทียมและข้อมูลจาก Payload (กล้องถ่ายภาพรายละเอียดสูง)

2.ระบบโครงสร้าง ทำหน้าที่ รองรับน้ำหนักและยึดส่วนประกอบและอุปกรณ์ทั้งหมดเข้าเป็นตัวดาวเทียม โครงสร้างต้องมีความแข็งแรงมากและต้องมีน้ำหนักเบา สามารถรับแรงกระแทกและการสั่นสะเทือนสูงได้ เพราะช่วงที่ดาวเทียมถูกส่งขึ้นวงโครจรนั้นเป็นช่วงที่ดาวเทียมตั้งรับแรงกระแทกและแรงสั่นสะเทือนสูง

3.ระบบไฟฟ้าต้นกำลัง ทำหน้าที่ เป็นแหล่งจ่ายพลังงานไฟฟ้าให้กับดาวเทียม ในส่วนของPayload และ Bus

ระบบไฟฟ้าต้นกำลังประกอบด้วย 3 ส่วนหลัก คือ

3.1 อุปกรณ์กำเนิดพลังงาน คือแผง Solar Cell ทำหน้าที่เปลี่ยนพลังงานจากแสงอาทิตย์มาเป็นพลังงานไฟฟ้า
3.2 อุปกรณ์สะสมพลังงาน คือ แบตเตอรี่ ดาวเทียมจะหมดอายุการใช้งานทันที่ระบบไฟฟ้าต้นกำลังไม่ทำงาน ซึ่งจะมีผลกระทบต่อการระบบการสื่อสาร Payload และ Bus
3.3 อุปกรณ์แปลงพลังงาน

4.ระบบควบคุมการวางตัว ทำหน้าที่หันตำแหน่งให้กับดาวเทียมเป็นไปตาม ทิศทางที่ต้องการหรือที่ได้กำหนดไว้ โดยเฉพาะในเรื่องการควบคุมให้ Payload หันไปในทิศทางที่ต้องการ เช่นดาวเทียมสำรวจทรัพยากรธรรมชาติ ต้องหันตัวกล้องถ่ายภาพลงมาที่พื้นโลกตลอดเวลาเพื่อทำการถ่ายภาพ

5.ระบบการจัดการข้อมูลและคำสั่ง ทำหน้าที่แปลงหรือถอดรหัสสัญญาณที่ส่งมาจากสถานควบคุมภาคพื้นดิน และกระจายคำสั่งที่ได้รับนั้นไปสู่อุปกรณ์หรือ Payload ที่เยวข้อง และทำหน้าที่รับและบันทึกข้อมูลดาวเทียมจาก Payload แปลงและเข้ารหัสสัญญาณและทำการส่งข้อมูลดังกล่าวลงมาสู่สถานีภาคพื้นดิน ในระบบจัดการข้อมูลบนดาวเทียมนั้นจะใช้ระบบ Computer เป็นหลัก

6.ระบบควบคุมความร้อน ทำหน้าที่รักษาระดับอุณหภูมิในตัวดาวเทียมและ Payload ให้อยู่ในระดับที่เหมาะสม การควบคุมความร้อนทำได้หลายแบบเช่นการหุ้มด้วยฉนวนกันรังสีความร้อน และการใช้อุปกรณ์ถ่ายเทความร้อนจากด้านที่ร้อนไปยังด้านที่เย็นกว่า (จากด้านที่หันเข้าหาดวงอาทิตย์ไปยังด้านอวกาศ)

7.ระบบขับดัน ทำหน้าที่ สร้างแรงขับดันเพื่อใช้ในการเปลี่ยนลักษณะวงโคจร หรือการควบคุมการทรงตัว ซึ่งประกอบด้วย หัวฉีด อุปกรณ์ควบคุม และระบบเชื้อเพลิง โดยเชื้อเพลิงที่ใช้กับดาวเทียมมีหลายแบบ โดยเฉพาะประเภท ไฮดรอซีน และแก็สอัด ไฮดรอกซีนจะใช้เป็นเชื้อเพลิงระบบขับดันขนาดใหญ่ที่ใช้ในการเพิ่มหรือลดความเร็วของดาวเทียมเพื่อเปลี่ยนวงโคจร ส่วนแก็สอัดจะใช้ในการควบคุมการทรงตัวและปรับขนาดวงโคจร

โปรดติดตามตอนต่อไป

แหล่งที่มาอ้างอิงจาก : จดหมายข่าวสำนักกิจการอวกาศแห่งชาติ กระทรวงเทคโนโลยีสารสนเทศและการสื่อสาร,มีนาคม-เมษายน ปี2550 ฉบับที่ 1. รศ.ดร.สุวัฒน์ กุลธนปรีดา,วิศวกรรมดาวเทียม ตอนที่ 1 ระบบดาวเทียม.หน้า 12-14
Website : http://www.space.mict.go.th/

วงโคจรของดาวเทียม

วงโคจรของดาวเทียมมี 4 รูปแบบ

1.วงโคจรระนาบศูนย์สูตร (Equatorial Orbit)
2.วงโคจรผ่านขั้วโลก (Polar Orbit)
3.วงโคจรระนาบเอียง (Inclined Orbit)
4.วงโคจรโมนิยา (Molniya Orbit)

1.วงโคจรระนาบศูนย์สูตร (Equatorial Orbit)

ระนาบการโคจรของดาวเทียมจะอยู่ในระนาบเดียวกับเส้นศูนย์สูตร ซึ่งเอียงทำมุมไม่เกิน 5 องศา ดาวเทียมจะเคลื่อนที่ไปทางเหนือหรือทางได้ได้ไม่ดเกิน 5 องศา อาจดูเหมือนว่าดาวเทียมจะอยู่บริเวณเหนือศูนย์สูตร จะเรียกดาวเทียมที่โคจรในรูปแบบนี้ว่าเป็นดาวเทียมค้างฟ้า (Geostationary Satellite) มีการโคจรที่สัมพันธ์กับโลก (Geo Synchronous Orbit)
ดาวเทียมค้างฟ้า (Geostationary Satellite) จะมีตำแหน่งเสมือนอยู่กับที่แต่ความจริงนั้นดาวเทียมมีการโคจรรอบโลกด้วยความเร็วที่เท่ากับการที่โลกหมุนรอบตัวเองใน 1 รอบ
หมายเหตุ 1 รอบ เท่ากับ 23 ชั่วโมง 56 นาที 04.09054 วินาที หรือเท่ากับ 86164.09 วินาที

2.วงโคจรผ่านขั้วโลก (Polar Orbit)

ระนาบการโคจรของดาวเทียมมีทิศทางในแนวเหนือใต้ มีประโยชน์สำหรับการถ่ายภาพด้วยดาวเทียม ในการสำรวจทรัพยากรธรรมชาติ เพราะว่าเวลาดาวเทียมโคจรจากขั้วโลกเหนือไปทางขั้วโลกใต้ โลกก็มีการหมุนรอบตัวเอง ทำให้แต่ละรอบที่ดาวเทียมโคจรผ่านนั้นมีพื้นที่ที่ต่างกันไป ทำให้ดาวเทียมสามารถโคจรผ่านได้ทุกพื้นที่ของโลก

3.วงโคจรระนาบเอียง (Inclined Orbit)

ระนาบการโคจรของดาวเทียมจะทำมุมกับระนาบศูนย์สูตร 0-180 องศา ดาวเทียมที่ใช้วงโคจรนี้ได้แก่ดาวเทียมสำรวจทรัพยากรธรรมชาติ สามารถถ่ายภาพได้ครอบคลุมทุกพื้นที่ในโลก และสามารถกำหนดวงโคจรให้ทุกครั้งที่ดาวเทียมโคจรผ่านพื้นที่ที่ต้องการในเวลาเดิม เช่น ฝูงดาวเทียม NavStra ที่ใช้งาน GPS ฝูงดาวเทียมดังกล่าวมีวงโคจรระนาบเอียงตัวอย่างดาวเทียมที่มีวงโคจรแบบระนาบเอียงดาวเทียมไทพัฒ มีระนาบทำมุมเอียงกับเส้นศูนย์สูตร 98 องศา ดาวเทียมจึงโคจรผ่านพื้นที่ระหว่าง Lat 82 องศาเหนือ กับ Lat 82 องศาใต้ เมื่อดาวเทียมไทพัฒ โคจรรอบที่ 11 จะผ่านพื้นที่กรุงเทพมหานครโคจรรอบที่ 12 จะผ่านประเทศอินเดีย

4.วงโคจรโมนิยา (Molniya Orbit)

เนื่องจากดาวเทียมค้างฟ้าไม่สามารถให้บริการสื่อสารในบริเวณใกล้ขั้วโลกเหนือและขั้วโลกใต้ได้เนื่องจากความโค้งของโลก การให้บริการในพื้นที่ลักษณะนี้จะต้องใช้ดาวเทียมในวงโคจรพิเศษ คือวงโคจรโมนิยา ซึ่งเป็นดาวเทียมของประเทศรัสเซีย วงโคจรนี้ปลายของวงโคจรทางซีกโลกเหนือจะอยู่ไกลสุดห่างจากผิวซีกโลกเหนือประมาณ 40,000 กิโลเมตร ปลายของวงโคจรทางซีกโลกโต้จะอยู่ห่างจากผิวซีกโลกใต้ประมาณ 450-600 กิโลเมตรเวลาที่ดาวเทียมโคจรทางซีกโลกใต้จะมีความเร็วสูงกว่าทางซีกโลกโลกเหนือ โดยเฉพาะที่ปลายวงรีในทางซีกโลกเหนือดาวเทียมจะมีความเร็วน้อยที่สุด และจะมีดาวเทียม 3 ดวงเคลื่อนที่ตามกัน ทำให้เห็นดาวเทียมอยู่ทางซีกโลกเหนืออยู่ตลอกเวลา เมื่อดาวเทียมดวงหนึ่งเคลื่อนที่ผ่านไป ดวงที่เคลื่อนที่ตามมาก็จะเข้ามาแทนที่ จึงดูเหมือนว่าเป็นดาวเทียมสื่อสารค้างฟ้า และสามารถให้บริการสื่อสารได้ครอบคลุมขั้วโลกเหนือทั้งหมด

ที่มาและแหล่งอ้างอิง : รศ.ดร.สุเจตน์ จันทรังษ์.ความรู้เบื้องต้นด้านวงโคจรดาวเทียม ตอนที่ 2 วงโคจรดาวเทียม.จดหมายข่าวสำนักงานกิจการอวกาศแห่งชาติ กระทรวงเทคโนโลยีสารสนเทศและการสื่อสาร
Website : http://www.space.mict.go.th/