3.ดาวเทียมคือ?

      ดาวเทียมคือวัตถุอย่างหนึ่งที่มนุษย์สร้างขึ้น และถูกปล่อยในอวกาศให้มีการหมุนวนรอบโลก เหมือนกับดวงจันทร์ที่หมุนวนรอบโลกของเรา วงโคจรของดาวเทียมอาจเป็นวงกลม หรือเป็นวงรีก็ได้ ที่ลอยไปตามลักษณะพื้นผิวของโลก (ข้อน่าสังเกต: โลกมีสัณฐานเป็นทรงกลมแบน) และขนาดของแรงที่ดึงดูดดาวเทียมเอาไว้

เกร็ดความรู้ดาวเทียมเล็ก ๆ น้อย ๆ

Ø ดาวเทียมเดินทางเป็นวงโคจร (Orbit) ในวงโคจรนั้น วงโคจรที่มีระยะไกลสุดจากโลกเรียกว่า “จุดไกลสุดของวัตถุในอวกาศ (Apogee)” และในทางกลับกัน วงโคจรที่มีระยะใกล้โลกที่สุด เราเรียกกว่า “จุดใกล้สุดของวัตถุในอวกาศ (perigee)”

Ø ในการสร้างดาวเทียมออกมาใช้งาน โดยทั่วไปแล้ว จะไม่ผลิตออกมาเป็นจำนวนมาก จะถูกสร้างตามคำสั่งภารกิจที่ได้ถูกกำหนดไว้ เช่น ดาวเทียมที่ใช้ในภารกิจ GPS ในปัจจุบัน จะมีจำนวนดาวเทียมอยู่มากกว่า 20 ดวงในวงโคจร, ดาวเทียมอิริเดียม (Iridium satellite) ในปัจจุบันมีมากกว่า 60 ดวงในวงโคจร

ภาพดาวเทียมสื่อสารอิริเดียม

แนะนำเพื่อให้อ่านได้ต่อเนื่องให้ คลิกขวาเลือก Open link in new window

วิดีโอดาวเทียมอิริเดียม

Ø ในปัจจุบันมีดาวเทียมที่ใช้งานในอวกาศที่มีรายชื่อในสาระบบ มีเกือบถึง 26,000 ดวง และมีดาวเทียมถูกปลดระวางไม่ได้ใช้งานที่เราเรียกว่า “ขยะอวกาศ (Space junk)” มีประมาณ 23,000 ดวง

รูปวาดแสดงให้เห็นถึงขยะอวกาศ

ในดาวเทียมจำนวนมากเหล่านี้ได้ถูกแบ่งประเภทเอาไว้ จำแนกตามปฏิบัติการเฉพาะอย่าง หรือภารกิจที่สำคัญ เราอาจเคยได้ยินคำว่า ดาวเทียมตรวจสภาพอากาศ (Weather satellites) ที่ใช้ในการตรวจสภาพ และการพยากรณ์อากาศ, ดาวเทียมสื่อสาร ที่ใช้ในการติดต่อสื่อสารกันทั้งทางโทรทัศน์ผ่านดาวเทียม และทางโทรศัพท์ผ่านดานดาวเทียม, ดาวเทียมทดลองทางวิทยาศาสตร์ที่ใช้เพื่อความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีการแพทย์ เทคโนโลยีทางวิศวกรรมศาสตร์ ฯลฯ

ส่วนประกอบหลักของดาวเทียม

มีส่วนประกอบหลัก ๆ ของดาวเทียมอยู่ 4 ส่วนดังนี้

1.ระบบเสาอากาศส่งและทรานสปอนเดอร์ภาครับ (Transponder and antenna system) ทรานสปอนเดอร์คือ ภาครับวิทยุความถี่สูง ความถี่เครื่องเปลี่ยนต่ำ และกำลังเครื่องขยาย ซึ่งใช้ส่งสัญญาณดาวลิงค์ (Downlink) ระบบเสาอากาศ มีเสาอากาศ และตำแหน่งกลไกของพวกมันอย่างถูกต้อง เมื่ออยู่ในตำแหน่งที่เหมาะสม พวกมันจะทำหน้าที่แก้ปัญหาที่ยุ่งยากตลอดอายุของดาวเทียม

รูปภาครับ และภาคส่งของระบบดาวเทียม

2.แหล่งจ่ายกำลังงาน (Power package) มันทำหน้าที่เป็นแหล่งจ่ายกระแสไฟฟ้าให้กับดาวเทียม ดาวเทียมต้องได้กำลังไฟฟ้าจากแบตเตอรี่ หรือระบบพลังงานแสงอาทิตย์ ในกรณีของการสื่อสารดาวเทียมในวงโคจรค้างฟ้า (Clarke orbit)*

รูปภาพแสดงโซล่าร์เซลล์ที่เป็นแหล่งจ่ายพลังงานให้กับดาวเทียม

3.ระบบควบคุม และระบบสารสนเทศ (Control and information system) ระบบควบคุม และระบบสารสนเทศ ที่เรียก สถานีเก็บรักษา (Station keeping system) หน้าที่ของสถานีเก็บรักษาเพื่อให้ดาวเทียมอยู่ในวงโคจรที่ถูกต้องพร้อมกับวงโคจรที่ถูกต้องกับเสาอากาศที่ชี้ไปทิศทางที่แน่นอนตามต้องการ

4.ระบบขับดัน (Rocket thruster system) มีไอพ่นขับดัน ซึ่งคอยทำหน้าที่รักษาเส้นทางการโคจรรอบโลกให้ลอยไปตามวงโคจร

รูประบบขับดันของดาวเทียม

*อาเธอร์ ซี คลาร์ก (Arthur c. clarke) เป็นนักเขียนนวนิยาย และสารคดีวิทยาศาสตร์ผู้มีชื่อเสียงในปลายคริสต์ศตวรรษที่ 20 เขาได้สร้างจินตนาการของการสื่อสารดาวเทียมให้เราได้รู้ ตั้งแต่ปี ค.ศ. 1945 (พ.ศ. 2488) โดยเขียนบทความเรื่อง “Extra terestrial relays” ในนิตสาร “Wireless world” ฉบับเดือนตุลาคม ปี ค.ศ. 1945 ซึ่งในบทความได้กล่าวถึงว่า “ถ้ามนุษย์ชาติเรานำเอาสถานีทวนสัญญาณขึ้นไปลอยในอวกาศ เพื่อใช้ในการส่งสัญญาณข่าวสารต่าง ๆ เพื่อใช้ในการสื่อสารระหว่างจุดหนึ่งกับอีกจุดหนึ่ง ในรูปแบบของภาคพื้นดินสู่อวกาศ และจากอวกาศกลับเข้ามาสู่ภาคพื้นดินอีกครั้งหนึ่ง โดยเรียกสถานีทวนสัญญาณนี้ว่า “ดาวเทียม”” โดยดาวเทียมนั้นจะลอยอยู่ในอวกาศ โคจรรอบโลก ในลักษณะการโคจรเป็นแบบวงกลม ที่เรียกว่า “Geostationary orbit” ซึ่งดาวเทียมจะลอยอยู่เหนือเส้นศูนย์สูตร ที่ระดับความสูงประมาณ 35,786 กิโลเมตร วัดจากพื้นโลก ซึ่งวงโคจรนี้จะต้องทำให้ดาวเทียมนั้นโคจรด้วยความเร็วเท่ากับที่โลกหมุนรอบตัวเอง เท่ากับ 24 ชั่วโมง หรือหนึ่งรอบพอดี ดังนั้นเมื่อเรามองไปยังดาวเทียม จึงทำให้เป็นภาพลวงตาซึ่งมองเห็นว่า ดาวเทียมนั้นลอยอยู่กับที่ แท้จริงแล้วมีการเคลื่อนที่อยู่ตลอดเวลา

        แนวคิดนี้เองที่ทำให้ส่งสัญญาณรายการโทรทัศน์ และวิทยุได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงมาก และครอบคลุมพื้นที่ได้อย่างกว้างขวาง แต่มีการลงทุนที่ค่อนข้างต่ำเพราะไม่จำเป็นต้องสร้างสถานีทวนสัญญาณ (Repeater) มากเหมือนการสื่อสารภาคพื้นดินอื่น ๆ ซึ่งทำให้สามารถส่งสัญญาณมายังลูกค้าโดยตรงอย่างที่เรียกกันว่า DTH (Direct to Home)

        นอกจากนี้นายคลาร์ก ยังให้แนวคิดว่า โลกจะทำการสื่อสารผ่านดาวเทียมโดยทั่วโลกได้นั้นจำเป็นต้องมีการนำเอาสถานีทวนสัญญาณที่เรียกว่าดาวเทียม ไปลอยอยู่ในอวกาศเหนือมากสมุทรทั้งสามมหาสมุทรหลัก ๆ คือมหาสมุทรแอตแลนติก, มหาสมุทรแปซิฟิก และมหาสมุทรอินเดีย ซึ่งดาวเทียมทั้งสามจุดนี้จะต้องลอย และโคจรอยู่ในวงโคจรเหนือเส้นศูนย์สูตร ที่มีชื่อเรียกตามสัญญานามว่า Clarke Orbit หรือ “ดาวเทียมค้างฟ้า” ใช้การผสมผสานของกำลังแบตเตอรี่ และพลังงานแสงอาทิตย์ ระบบเซลล์สุริยะ (Solar cell system) จ่ายกำลังงานเพื่อให้วงจรอิเล็กทรอนิกส์ทำงาน และชาร์จแบตเตอรี่ ระหว่างที่โคจรพบกับดวงอาทิตย์

ข้อคิดดี ๆ ที่นำมาฝาก

รางวัลของสิ่งที่เรียกว่ายอดเยี่ยม คือการได้สร้างมันขึ้นมา

"The reward of a good thing well done is to have it done."
                                                                                                         Ralph Waldo Emerson