คุณสมบัติของ THEOS

คุณสมบัติของ THEOS

THEOS (Thailand Earth Obser-vation Satellite) ได้รับการออกแบบให้มีอายุการใช้งานอย่างน้อย 5 ปี (Design Life) เช่นเดียวกับดาวเทียมวงโคจรต่ำ (LEO : Low Earth Orbit) แต่อาจมีอายุการใช้งานได้นานกว่าที่ออกแบบไว้ สามารถสำรวจได้ครอบคลุมทั่วโลก บันทึกข้อมูลได้ทั้งในช่วงที่คลื่นตามองเห็น (Visible) สามช่วงคลื่น คือ ช่วงคลื่นแสง สีแดง สีเขียว และสีน้ำเงิน และช่วงคลื่น อินฟราเรดใกล้ (Near Infrared) การโคจรของดาวเทียม ขณะอยู่ในช่วงที่มีแสงสว่างจะมีอุณหภูมิสูงประมาณ 200 องศาเซลเซียส ในขณะที่โคจรกลับมาทางด้านมืดจะมีอุณหภูมิต่ำประมาณ -200 องศาเซลเซียส ส่วนประกอบของดาวเทียมจึงต้องมีสภาพทนทานต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ ดังนั้น จึงใช้ส่วนประกอบที่ผลิตจาก Silicon Carbide ซึ่งมี คุณสมบัติเหมาะสมต่อการทนสภาพอุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลง

ดาวเทียม THEOS มีน้ำหนัก 750 กิโลกรัม โคจร ในระดับความสูง 822 กิโลเมตร ซึ่งเป็นวงโคจรเดียวกับ ดาวเทียม SPOT มีระบบการบันทึกภาพสองระบบ คือ Panchromatic กับระบบ Multispectral โดย Panchromatic จะเป็นระบบที่แสดงภาพเป็นขาว-ดำ รายละเอียดภาพสองเมตร ความกว้างแนวถ่ายภาพ 22 กิโลเมตร ส่วน Multispectral จะแสดงเป็นภาพสี รายละเอียดภาพ 15 เมตร ความกว้างของแนวถ่ายภาพ 90 กิโลเมตร On-board Memory ที่ 51 GB ในกรณีที่ดาวเทียมโคจร ไปในจุดที่ไม่มีสถานีรับสัญญาณก็สามารถที่จะเก็บภาพไว้บนตัวดาวเทียม ซึ่งสามารถเก็บได้ถึง 100 ภาพ

ความพิเศษอีกอย่างหนึ่งของดาวเทียม THEOS คือ สามารถเอียงกล้องได้ ซึ่งต่างจากดาวเทียม LANDSAT โดยดาวเทียมรุ่นใหม่ เช่น SPOT-5, IKONOS และ QUICKBIRD รวมถึงดาวเทียม THEOS เอง สามารถที่จะ เอียงกล้องได้ ประโยชน์ของการเอียงกล้องได้ ยกตัวอย่างเช่น ขณะที่ดาวเทียมโคจรมาอยู่เหนือประเทศไทย แต่ประเทศพม่ามีความต้องการที่จะถ่ายภาพในพื้นที่ของประเทศพม่าเอง ก็สามารถที่จะเอียงกล้องให้ถ่ายภาพในบริเวณที่ต้องการได้ หรือกรณีเกิดภัยพิบัติขึ้นและต้องการข้อมูลด่วน ก็สามารถ เอียงกล้องไปยังจุดที่เกิดเหตุได้มากที่สุด (Maximum) 50 องศา

THEOS satellite
Total mass	750 kg
Dimensions	2.1 x 2.1 x 2.4 m
Solar array	800 W
Nominal lifetime	5 years
Hydrazine	80 kg
Recording capacity	40 Gbit Solid-state memory
Onboard image processing	2.8 or 3.7 compression ratio (DCT)
Image telemetry	120 Mbit/s (X band)
Altitude control	Earth pointing and high agility
Orbit determination	GPS
Payload	1 PAN and 1 MS cameras
Orbit	Sun-synchronous 14+5/26 orbits per day
Inclination	98.7 degree
Altitude at equator	832 km
Period	101.4 min
Local equator crossing time	10:00 am (descending)
Sub-satellite point velocity	6.6 km/s

การบริการข้อมูล & ผลิตภัณฑ์ดาวเทียม THEOS

สำหรับการบริการข้อมูลดาวเทียม THEOS ในประเทศไทย จะไม่คิดค่าข้อมูลในการบริการแก่หน่วยงานต่างๆ แต่จะคิดเฉพาะค่าวัสดุและอุปกรณ์ที่ใช้ในการผลิตเท่านั้น ซึ่งมีราคาต่ำมาก

ดาวเทียม THEOS สามารถผลิตข้อมูลได้ทั้งภาพ ขาว-ดำ และภาพสี ซึ่งภาพขาว-ดำอาจเติมสีได้ โดยใช้วิธีปรับความคมชัด (Pan Sharpening Method) และดาวเทียมสามารถประมวลผลได้หลายระดับ ดังนี้

ระดับ 1A เป็นระดับที่มีการแก้ไขความบิดเบือน คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า เนื่องจากความไม่สม่ำเสมอของอุปกรณ์บันทึกภาพ เหมาะกับผู้ใช้ที่ต้องการแก้ไขเรขาคณิตด้วย ตัวเอง

ระดับ 2A มีการแก้ไขทางเรขาคณิตเนื่องจากตัวระบบ เช่น ผลจากการถ่ายภาพแนวกว้าง ความโค้งและการหมุนของโลก ฯลฯ สามารถแก้ไขความบิดเบือนภายในของข้อมูลภาพ โดยใช้ข้อมูลระยะ มุม พื้นผิว ของบริเวณ Projection ของภาพ ได้แก่ UTM WGS 84 โดยไม่ใช้ Ground Control Point และใช้แบบจำลองภูมิประเทศเพื่อแสดงความสูงเหนือ Ellipsoid อ้างอิง

ทั้งนี้ ดาวเทียม THEOS สามารถประมวลผลระดับ 2A ได้กว่า 30 ภาพ/วัน และใช้เวลาในการประมวลผล น้อยกว่า 30 นาทีต่อหนึ่งซีน

ระดับ 2B เป็นแผนที่ซึ่งมี Projection และ Ground Control Point จากแผนที่อื่นหรือวัดค่า GPS (Global Positioning System) เป็นการแก้ไขระดับความสูงเฉลี่ย โดยใช้ Projection และแผนที่มาตรฐานข้อมูลระดับนี้ เหมาะกับการใช้งานที่พื้นที่ผิวบริเวณนั้นมีการเปลี่ยนแปลง ไม่มากนัก

ที่มา : http://www.engineeringtoday.net/magazine/articledetail.asp?arid=3065&pid=301
ชื่อผู้เขียน : ศันสนีย์ วิมลประดิษฐ์

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/