پیوندها
ورود
نام کاربری :   
کلمه عبور :   
 
متن تصویر:
[عضویت]
صفحه اصلی > کاربردهای فضایی - صفحه داخلی 
ماهواره‌های کوچک1396/06/08

ماهواره‌های کوچک

اولین ماهواره تصویربرداری، حدود ۵۰ سال پیش به فضا پرتاب شد. امروزه تعداد محدودی ماهواره به تصویربرداری از زمین مشغول هستند. با توجه به اینکه هزینه پرتاب ماهواره‌ها به فضا بسیار بالا (در حد چند صد میلیون دلار برای هر پرتاب) است، تاکنون ماهواره‌ها به ندرت به فضا پرتاب می‌شدند و شرکت‌ها سعی می‌کردند تا حد امکان قابلیت‌های بیشتری را در یک ماهواره تعبیه کنند که خود این موضوع باعث بزرگ‌تر و گران‌تر شدن ماهواره‌ها می‌شد. در حال حاضر هریک از این ماهواره‌ها چندین تن وزن داشته و قیمت تمام شده ساخت آن‌ها حدود یک میلیارد دلار است.

ابعاد و قیمت فضاپیماها به کاربرد آنها بستگی دارد. بعضی فضاپیماها در کف دست جا می‌شوند و برخی مانند تلسکوپ فضایی هابل به بزرگی یک اتوبوس هستند. ماهواره‌های کوچک، دسته‌ای از فضاپیماها هستند که در ابعاد تقریبی یک یخچال آشپزخانه و کمتر از ۵۰۰ کیلوگرم جرم دارند. این ماهواره‌ها طی سال‌های اخیر اهمیت روز افزونی یافته‌اند که البته دلایل موجهی نیز برای این امر وجود دارد: به دلیل کوچک بودن، هزینه طراحی آن‌ها پایین‌تر بوده و با استاندارد شدن قطعات ماهواره‌ها تولید انبوهشان آسان‌تر و ارزان‌تر است. علاوه بر این، به دلیل داشتن وزن کم، هزینه پرتاب آنها نیز کمتر است. در عین حال، این ماهواره‌ها توانایی پوشش‌دهی به مناطق وسیع‌تری را داشته و در بعضی کاربردها، مانند جمع‌آوری اطلاعات علمی یا رله سیگنال، موثرتر از ماهواره‌های عادی عمل می‌کنند. از جمله ماموریت‌های اختصاصی که برای ماهواره‌های کوچک تعریف می‌شود می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

- جمع‌آوری داده به طور همزمان از چند نقطه توسط مجموعه‌ای از ماهواره‌های کوچک
- بررسی ماهواره‌های بزرگ‌تر در مدار
- تحقیقات دانشگاهی

چندین ماهواره‌ کوچک را می‌توان به طور همزمان به فضا پرتاب کرد و یا به عنوان محموله دوم در کنار محموله اصلی یک موشک قرار داد تا به همراه آن سفر فضایی خود را آغاز کنند. البته امروزه با پیچیده‌تر شدن ماهواره‌های کوچک و نیاز آن‌ها به مدار و زمان پرتاب ویژه، شرکت‌های مختلفی مانند Virgin Orbit، Rocket Lab و PLD Space برای پرتاب اختصاصی ماهواره‌های کوچک برنامه‌ریزی می‌کنند. هم‌اکنون امکان خرید ماهواره‌های کوچکِ آماده، و پرتاب آن‌ها به فضا با قیمتی بین ۱۲ تا ۱۸ هزار دلار وجود دارد.

در گذشته ماهواره‌های مخابراتی بزرگ در مدار GEO (در فاصله ۳۶ هزار کیلومتری از زمین) قرار می‌گرفتند و با استفاده از ۳ ماهواره تمام نقاط کره زمین پوشش داده می‌شد. ولی به دلیل فاصله زیاد از زمین، انتقال اطلاعات با تاخیر زمانی (Latency) روبرو بود. امروزه ماهواره‌های مخابراتی در حال گذار به منظومه‌های ارتفاع پایین LEO (در فاصله کمتر از ۲ هزار کیلومتری از زمین) هستند. البته در این ارتفاع تعداد ماهواره‌های بیشتری برای پوشش کامل زمین لازم خواهد بود و به همین دلیل این کار توسط مجموعه‌ای از ماهواره‌های کوچک انجام می‌پذیرد. ولی با این روش، سرعت انتقال اطلاعات در فواصل زیاد روی زمین، حتی از فیبرنوری هم بیشتر می‌شود.

هم اکنون به دلیل هزینه بالا، تعداد ماهواره‌های تصویربرداری موجود در فضا محدود بوده و در نتیجه تصاویر گرفته شده از زمین قدیمی هستند. تصاویر ماهواره‌ای از خیلی از نقاط زمین تنها یک بار در سال تهیه شده و در نقاط دیگر تصاویر هر چند ماه یکبار گرفته می‌شوند. با به‌کارگیری ماهواره‌های کوچک‌تر و ارزان‌تر، امکان تهیه عکس‌های بیشتر در فواصل زمانی کمتر مهیا می‌شود و تصویربرداری ماهواره‌ای بهنگام از زمین به شرکت‌های بین‌المللی امکان رصد دارایی‌هایشان را داده و تصاویر با کیفیتی را برای استفاده شرکت‌ها و دولت‌ها فراهم می‌نماید.

دسته‌بندی

ماهواره‌های کوچک از نظر وزنی به دسته‌های زیر تقسیم می‌شوند:

1. Mini satellite, 100-500 kg
2. Micro satellite, 10-100 kg
3. Nano satellite, 1-10 kg
4. Pico satellite, 0.01-1 kg
5. Femto satellite, 0.001-0.01 kg

کیوب‌ست

کیوب‌ست نوعی از نانوماهواره است که دارای ابعاد استاندارد می‌باشد. واحد استاندارد اندازه کیوب‌ست‌ها، 1U است که ۱۰x۱۰x۱۰ سانتی‌متر می‌باشد. البته کیوب‌ست‌های بزرگتری در اندازه‌های 1.5، 2، 3، 6 و 12U هم وجود دارند. کیوب‌ست اولین بار در سال ۱۹۹۹ توسط دانشگاه ایالتی پلی‌تکنیک کالیفرنیا و دانشگاه استنفورد به عنوان پلتفرمی برای آموزش و کاوش فضایی توسعه داده شد. امروزه توسعه کیوب‌ست به یک صنعت تبدیل شده و دولت‌ها، صنایع و دانشگاه‌ها برای افزایش قابلیت‌های کیوب‌ست‌ها با یکدیگر همکاری می‌کنند. منظومه‌ای از کیوب‌ست‌ها یک پلتفرم ارزان‌قیمت برای تحقیقات علمی، اثبات فناوری‌های جدید و ماموریت‌های پیشرفته فراهم می‌آورد.

سرمایه‌گذاری

بین سال‌های ۲۰۰۰ و ۲۰۰۵ کمتر از ۱۵ ماهواره کوچک به فضا پرتاب شدند، در سال ۲۰۱۳ این تعداد به ۹۲ ماهواره رسید و پیش‌بینی می‌شود بین سال‌های ۲۰۱۵ تا ۲۰۱۹ بیش از ۵۰۰ ماهواره کوچک به مدار فرستاده شوند.

با اینکه سرمایه اولیه مورد نیاز برای فعالیت در حوزه فضایی بالاست ولی امکان رشد اقتصادی در این حوزه، بسیار بیشتر از تجارت‌های دیگر است. امروزه شرکت‌های فضایی مثل Planet Labs، Digital Globe، O3B و Skybox (که توسط شرکت گوگل خریداری شد) با موفقیت نسبتا خوبی مواجه شده‌اند و شرکت‌هایی مثل SpaceX دسترسی به فضا را با قیمت مناسب فراهم کرده‌اند. در کنار این موارد، پتانسیل عظیم موجود در اینترنت فضایی و تصویربرداری بهنگام (Real-Time) از زمین، توجه سرمایه‌گذاران را به تجارت فضایی جلب کرده است.

دو شرکت بزرگ OneWeb و Google در طرح‌های جداگانه‌ای قصد دارند امکان اتصال به شبکه جهانی اینترنت را برای مناطق جدید و دورافتاده توسط ماهواره‌های کوچک فراهم آورند. شرکت OneWeb قرار است برای تامین دسترسی به اینترنت در تمام نقاط زمین، از سال آینده ۹۰۰ ماهواره کوچک به فضا بفرستد.

همچنین شرکت Planet Labs با طراحی و ساخت ماهواره‌های کوچک ۵ کیلویی به نام Dove به تصویربرداری از زمین با دقت ۳-۵ متر می‌پردازد. ماموریت این ماهواره‌ها، رصد آب‌و‌هوا، پیش‌بینی محصولات کشاورزی، نقشه‌برداری و مدیریت بحران است. این شرکت در سال ۲۰۱۵ بیش از ۹۰ ماهواره در مدار داشت و در ماه فوریه سال ۲۰۱۷، ۸۸ ماهواره دیگر به فضا ارسال کرد. هدف شرکت Planet Labs تصویربرداری روزانه از تمام سطح زمین است.

چالش‌ها

ماهواره‌های کوچک برای پیشرانش، کنترل وضعیت، ارتباطات و پردازش نیازمند سیستم‌های بروز هستند. به عنوان مثال بر خلاف پیشران‌های پیچیده و حجیم مورد استفاده در ماهواره‌های بزرگ، ماهواره‌های کوچک نیازمند پیشران‌های ساده، کوچک و ارزان هستند. همچنین ماهواره‌های کوچک به دلیل در اختیار داشتن توان کم و ابعاد کوچک، برای ارتباطات نیازمند استفاده از فناوری‌های بروز مینیاتوری می‌باشند.

چالش اصلی که این صنعت را تهدید می‌کند، ظرفیت و قابلیت اطمینان پرتابگرهاست. پرتاب‌های ناموفق گذشته یادآور این مسئله هستند که فضا همچنان یک صنعت خطرپذیر است.

کلیپ ویدیویی: معرفی ماهواره های کوچک ۱

تصاویر ماهواره ای، اطلاعات ما را درباره کره زمین بسیار گسترش داده اند. ولی شرکت Planet Labs ادعا می کند که می تواند با کوچک کردن ابعاد، این کار را بهتر و با سرعت بیشتری به انجام رساند.

کلیپ ویدیویی: معرفی ماهواره های کوچک ۲

سخنرانی Dan Berkenstock، از موسسین شرکت Skybox درباره استفاده از ماهواره های کوچک برای تصویربرداری از زمین.

منابع و مآخذ

https://www.nasa.gov/content/what-are-smallsats-and-cubesats
http://fortune.com/2015/08/04/small-satellites-newspace
https://www.ted.com/talks/dan_berkenstock_the_world_is_one_big_dataset_now_how_to_photograph_it

نمایش: 837بازگشت به صفحه کاربردهای فضایی >>