การสื่อสารผ่านดาวเทียม

ดาวเทียม Satlelite

ดาวเทียม (อังกฤษ: satellite) คือ สิ่งประดิษฐ์ที่มนุษย์คิดค้นขึ้นเป็นสิ่ง ที่สามารถโคจรรอบโลก โดยอาศัยแรงดึงดูดของโลก ส่งผลให้สามารถโคจรรอบโลกได้ในลักษณะเดียวกันกับที่ดวงจันทร์โคจรรอบโลก และโลกโคจรรอบดวงอาทิตย์ วัตถุประสงค์ของสิ่งประดิษฐ์นี้เพื่อใช้ ทางการทหาร การสื่อสาร การรายงานสภาพอากาศ การวิจัยทางวิทยาศาสตร์เช่นการสำรวจทางธรณีวิทยาสังเกตการณ์สภาพของอวกาศ โลก ดวงอาทิตย์ ดวงจันทร์ และดาวอื่น ๆ รวมถึงการสังเกตวัตถุ และดวงดาว ดาราจักร ต่าง ๆ

ส่วนประกอบดาวเทียม

ดาวเทียมเป็นเครื่องมือทางอิเล็กทรอนิกส์ที่ซับซ้อน มีส่วนประกอบหลาย ๆ อย่างประกอบเข้าด้วยกันและสามารถทำงานได้โดยอัตโนมัติ สามารถโคจรรอบโลกด้วยความเร็วที่สูงพอที่จะหนีจากแรงดึงดูดของโลกได้ โดยองค์ประกอบส่วนใหญ่ของดาวเทียมประกอบด้วยส่วนต่าง ๆ ดังนี้

โครงสร้างดาวเทียม เป็นส่วนประกอบที่สำคัญมาก โครงจะมีน้ำหนักประมาณ 15 - 25% ของน้ำหนักรวม
ระบบเครื่องยนต์ ซึ่งเรียกว่า "aerospike" อาศัยหลักการทำงานคล้ายกับเครื่องอัดอากาศ และปล่อยออกทางปลายท่อ
ระบบพลังงาน ทำหน้าที่ผลิตพลังงาน และกักเก็บไว้เพื่อแจกจ่ายไปยังระบบไฟฟ้าของดาวเทียม
ระบบควบคุมและบังคับ ประกอบด้วย คอมพิวเตอร์ที่เก็บรวมรวมข้อมูล และประมวลผลคำสั่งต่าง ๆ ที่ได้รับจากส่วนควบคุมบนโลก
ระบบสื่อสารและนำทาง มีอุปกรณ์ตรวจจับความร้อน ซึ่งจะทำงาน โดยแผงวงจรควบคุมอัตโนมัติ
อุปกรณ์ควบคุมระดับความสูง เพื่อรักษาระดับความสูงให้สัมพันธ์กันระหว่างพื้นโลก และดวงอาทิตย์
เครื่องมือบอกตำแหน่ง เพื่อกำหนดการเคลื่อนที่

ประเภทของดาวเทียม

ดาวเทียมสื่อสาร เป็นดาวเทียมที่มีจุดประสงค์เพื่อการศึกษาและทางการโทรนาคม
ดาวเทียมสำรวจ เป็นการใช้ดาวเทียมสำรวจทรัพยากรและสภาพแวดล้อมของโลก
ดาวเทียมพยากรณ์อากาศ เป็นดาวเทียมวงโคจรต่ำทีมีวงโคจรแบบใกล้ขั้วโลก ที่ระยะสูงประมาณ 800 กิโลเมตร
ดาวเทียมทางการทหาร คือดาวเทียมที่แต่ละประเทศมีไว้เพื่อสอดแนมศัตรูหรือข้าศึก
ดาวเทียมด้านวิทยาศาสตร์
ดาวเทียมทำแผนที่ เป็นดาวเทียมที่มีวงโคจรต่ำ (LEO) ที่ระดับความสูงไม่เกิน 800 กิโลเมตร เพื่อให้ได้ภาพที่มีรายละเอียดสูง
ดาวเทียมเพื่อการนำร่อง เป็นระบบบอกตำแหน่งพิกัดภูมิศาสตร์พื้นโลก ซึ่งประกอบด้วยเครือข่าวดาวเทียมจำนวน 32 ดวง
ดาวเทียมโทรคมนาคม
ดาวเทียมภารกิจพิเศษ

วงโคจรของดาวเทียม

วงโคจรดาวเทียม (Satellite Orbit) เมื่อแบ่งตามระยะความสูง (Altitude) จากพื้นโลกแบ่งเป็น 3 ระยะคือ

วงโคจรต่ำของโลก (Low Earth Orbit "LEO")

คือระยะสูงจากพื้นโลกไม่เกิน 2,000 กม. ใช้ในการสังเกตการณ์ สำรวจสภาวะแวดล้อม, ถ่ายภาพ ไม่สามารถใช้งานครอบคลุมบริเวณใดบริเวณหนึ่งได้ตลอดเวลา เพราะมีความเร็วในการเคลื่อนที่สูง แต่จะสามารถบันทึกภาพคลุมพื้นที่ตามเส้นทางวงโคจรที่ผ่านไป

วงโคจรระยะปานกลาง (Medium Earth Orbit "MEO"

อยู่ที่ระยะความสูงตั้งแต่ 5000-15,000 กม. ขึ้นไป ส่วนใหญ่ใช้ในด้านอุตุนิยมวิทยา และสามารถใช้ในการติดต่อสื่อสารเฉพาะพื้นที่ได้

วงโคจรประจำที่ (Geosynchonus Earth Orbit "GEO")

เป็นดาวเทียมเพื่อการสื่อสารเป็นส่วนใหญ่ อยู่สูงจากพื้นโลก 35,786 กม. เส้นทางโคจรอยู่ในแนวเส้นศูนย์สูตร (Equatorial Orbit) ดาวเทียมจะหมุนรอบโลกด้วยความเร็วเชิงมุมเท่ากับโลกหมุนรอบตัวเองทำให้ดูเหมือนลอยนิ่งอยู่เหนือ จุดจุดหนึ่งบนโลกตลอดเวลา (เรียกทั่ว ๆ ไปว่า "ดาวเทียมค้างฟ้า")

วงโคจรของดาวเทียม ตามการเคลื่อนที่ (Satellite orbit)

ดาวเทียมเคลื่อนทีเป็นวงรอบโลก เรียกว่า"วงโคจร"สามารถแบ่งได้ 2 ประเภทดังนี้

1.วงโคจรแบบสัมพันธ์กับดวงอาทิตย์ (Sun-synchronous orbit) เป็นวงโคจรในแนวเหนือ-ใต้และผ่านแนวละติจูดหนึ่งๆที่เวลาท้องถิ่นเดียวกันซึ้งส่วนใหญ่เป็นวงโคจรสำหรับดาวเทียมสำรวจทรัพยากร โดยแบ่งเป็น 2 ประเภท

- วงโคจรผ่านขั้วโลก (Polar orbit)

- วงโคจรเอียง (Inclined orbit)

2.วงโคจรระนาบศูนย์กลาง (Equtorial orbit) เป็นวงโคจรในแนวระนาบ มีลักษณะการโคจรเป็นรูปวงกลม โคจรในแนวระนาบกับเส้นผ่านศูนย์สูตร

การสื่อสารกับดาวเทียม

การสื่อสารผ่านดาวเทียมเป็นเทคโนโลยีการสื่อสารแบบไร้สายประเภทหนึ่งที่ มีวัตถุประสงค์เพื่อการสื่อสารระยะทางไกลและครอบคลุมพื้นที่กว้าง เช่น ส่งสัญญาณจากฟากหนึ่งไปยังอีกฟากหนึ่งของโลก ก่อให้เกิดการสื่อสารได้อย่างกว้างไกลไร้ขอบเขต แม้ในเขตพื้นที่ห่างไกล เช่น บริเวณหุบเขา มหาสมุทร โดยอาจเป็นสัญญาณโทรทัศน์ สัญญาณโทรศัพท์ ...

ระบบการสื่อสารผ่านดาวเทียมประกอบไปด้วยสองส่วนหลัก คือ

สถานีภาคพื้นดิน (Ground Segment)

สถานีอวกาศ (Space Segment)

โดยที่สถานี ภาคพื้นดินประกอบด้วยสองสถานีคือ

สถานีรับและสถานีส่ง ซึ่งการทำงานของทั้งสองสถานีนี้มีลักษณะคล้ายกัน
สถานีภาคพื้นดิน มีอุปกรณ์หลักอยู่ 4 ชนิดดังรายละเอียดต่อไปนี้

อุปกรณ์จานสายอากาศ (Antenna Subsystem) มีหน้าที่ส่งสัญญาณและรับสัญญาณจากดาวเทียม
อุปกรณ์สัญญาณวิทยุ (Radio Frequency Subsystem) มีหน้าที่รับส่งสัญญาณวิทยุที่ใช้งาน
อุปกรณ์แปลงสัญญาณวิทยุ (RF/IF Subsystem) ประกอบด้วยสถานีส่งสัญญาณและสถานีรับสัญญาณ
อุปกรณ์ผสมสัญญาณและแยกสัญญาณ (Modulator/Demodulator)

ย่านความถี่ที่นิยมใช้งาน

ระบบการส่งสัญญาณผ่านดาวเทียมนั้น มี 2 แบบ

แบบ C - Band

ข้อดี : การใช้ดาวเทียมระบบนี้เหมาะที่จะใช้ในประเทศใหญ่ๆ เพราะครอบคลุมพื้นที่การให้บริการได้หลายประเทศ ซึ่งใช้ดาวเทียมหนึ่งดวง ก็ถ่ายทอดสัญญาณได้ ทั่วประเทศและยังถึงประเทศเพื่อนบ้านใกล้เคียงด้วย เช่น จีน, อินโดนีเซีย, เวียดนาม เป็นต้น
ข้อเสีย : เนื่องจากส่งครอบคลุมพื้นที่กว้างๆ ความเข็มของสัญญาณจะต่ำ จึงต้อง ใช้จาน 4 - 10 ฟุต ขนาดใหญ่รับสัญญาณภาพจึงจะคมชัด

แบบ KU - Band

ข้อดี : ความเข้มของสัญญาณสูงมาก ใช้จานขนาเล็กๆ 60 - 120 เซนติเมตร ก็สามารถรับสัญญาณได้แล้ว เหมาะสำหรับส่งสัญญาณเฉพาะภายในประเทศ
ข้อเสีย : ฟุตปริ้นท์ระบบ KU-Band จะแคบ ส่งเฉพาะจุดที่ต้องการ ครอบคลุมพื้นที่ได้น้อยทำให้เสียค่าใช้จ่ายสูง ปัญหาในการรับสัญญาณภาพ เวลาเกิดฝนตกภาพจะไม่มี สาเหตุเนื่องมาจากความถี่ของ KU-Band จะสูงมากเมื่อผ่านเมฆฝน