ดาวเทียมสำรวจโลก

ดาวเทียมสำรวจโลกคือดาวเทียมที่ออกแบบมาเพื่อ หรือใช้สำหรับสำรวจโลกจากวงโคจร ซึ่งรวมถึงดาวเทียมสอดแนมและอื่น ๆ ที่ใช้สำหรับกิจการพลเรือน เช่น การตรวจสอบสิ่งแวดล้อม อุตุนิยมวิทยา การทำแผนที่ เป็นต้น

ดาวเทียมที่พบมากที่สุดคือดาวเทียมถ่ายภาพโลก ซึ่งถ่ายภาพทางดาวเทียมคล้ายกับการถ่ายภาพทางอากาศ แต่ดาวเทียมสำรวจโลกบางดวงอาจใช้วิธีการรับรู้จากระยะไกลโดยไม่สร้างรูปภาพขึ้นมา เช่น GNSS radio occultation

ดาวเทียมสำรวจด้วยการรับรู้จากระยะไกลเกิดขึ้นครั้งแรกพร้อม ๆ กับการปล่อยดาวเทียมครั้งแรก คือ สปุตนิก 1 ของสหภาพโซเวียตเมื่อวันที่ 4 ตุลาคม ค.ศ. 1957 (พ.ศ. 2500)^[1] โดยสปุตนิก 1 ส่งคลื่นวิทยุกลับมาบนโลก ซึ่งนักวิทยาศาสตร์ใช้ศึกษาไอโอโนสเฟียร์^[2] สำหรับสหรัฐอเมริกา นาซาได้ปล่อยดาวเทียมดวงแรกของอเมริกา คือ en:Explorer 1 เมื่อวันที่ 31 มกราคม ค.ศ. 1958 (พ.ศ. 2501) ซึ่งข้อมูลที่ดาวเทียมส่งกลับมาจากเครื่องตรวจจับรังสีทำให้เกิดการค้นพบแถบรังสีแวนอัลเลนขึ้น^[3] และดาวเทียม TIROS-1 ที่ปล่อยเมื่อวันที่ 1 เมษายน ค.ศ. 1960 (พ.ศ. 2503) ภายใต้โครงการ Television Infrared Observation Satellite (TIROS) ของนาซา ส่งภาพโทรทัศน์ของรูปแบบสภาพอากาศจากอวกาศลงมาครั้งแรก^[1]

จากข้อมูลเมื่อ พ.ศ. 2551^[update] ในวงโคจรของโลกมีเคยดาวเทียมสำรวจมากกว่า 150 ดวงที่เก็บข้อมูลผ่านเครื่องตรวจจับข้อมูลและรับข้อมูลมากกว่า 10 terabits ทุกวัน^[1]

ดาวเทียมสำรวจโลกส่วนมากจะมีเครื่องมือที่เหมาะสมสำหรับการทำงานที่ความสูงอยู่ระดับต่ำ แต่จะหลีกเลี่ยงความสูงที่ต่ำกว่า 500-600 กิโลเมตรเพราะมีแรงต้านสสารที่มากในความสูงระดับต่ำมาก ทำให้ต้องมีการดันความสูงวงโคจรอยู่บ่อยครั้ง เช่น

ดาวเทียม ERS-1, ERS-2 และ Envisat ของ องค์การอวกาศยุโรป รวมถึง MetOp ของ EUMETSAT ทำงานที่ความสูง 800 กิโลเมตรทั้งหมด
ดาวเทียม Proba-1, Proba-2 และ SMOS ของ องค์การอวกาศยุโรป ทำงานที่ความสูงประมาณ 700 กิโลเมตรทั้งหมด
ดาวเทียมสำรวจโลกของสหรัฐอาหรับเอมิเรตส์ DubaiSat-1 และ DubaiSat-2 ทำงานที่ วงโคจรต่ำของโลกเพื่อถ่ายภาพทางดาวเทียมจากหลายๆ ส่วนของโลก^[4]^[5]

ดาวเทียมสำรวจต้องอยู่ที่วงโคจรต่ำและวงโคจรผ่านขั้วโลกเพื่อที่จะให้ครอบคลุม(เกือบ)ทั่วโลก วงโคจรที่ต่ำจะมีคาบการโคจรประมาณ 100 นาทีและในระหว่างนั้นโลกก็หมุนไป 25° ทำให้เส้นทางของดาวเทียมเทียบกับเส้นทางในวงโคจรรอบที่แล้วรอบก่อนขยับไปทางทิศตะวันตก 25° องศาด้วย และทำให้การติดตามยานอวกาศทางภาคพื้นดินเลื่อนไปทางทิศตะวันตก 25° องศา และดาวเทียมส่วนมากจะอยู่ในวงโคจรสัมพันธ์กับดวงอาทิตย์

ยานอวกาศที่มีเครื่องมือสำหรับความสูงที่ 36,000 กิโลเมตรอาจใช้วงโคจรค้างฟ้าแทน ซึ่งวงโคจรระดับนี้ทำให้สามารถเห็นโลกได้มากกว่า 1/3 โดยไม่ถูกขัดจังหวะ ทำให้ยานอวกาศในวงโคจรค้างฟ้า 3 ดวงที่อยู่ห่างกัน 120° สามารถครอบคลุมได้เกือบทั้งโลกยกเว้นส่วนขั้วโลก และดาวเทียมสำรวจสภาพอากาศส่วนมากจะใช้วงโคจรนี้

ประวัติ

Herman Potočnik ศึกษาความคิดในการใช้ยานอวกาศสำหรับการสำรวจภาคพื้นดินอย่างละเอียดทั้งในการทหารและการพลเรือนในหนังสือ The Problem of Space Travel โดยเขาอธิบายว่าสภาพของอวกาศอาจมีประโยชน์ต่อการทดลองทางวิทยาศาสตร์ได้ และหนังสือได้อธิบายดาวเทียมค้างฟ้า (ถูกกล่าวถึงครั้งแรกโดย Konstantin Tsiolkovsky) และอธิบายการสื่อสารระหว่างกันด้วยวิทยุ แต่มิได้คำนึงถึงการใช้ดาวเทียมในการส่งข้อมูลขนาดใหญ่เพื่อเป็นตัวถ่ายทอดข้อมูลโทรคมนาคม^[6]

การใช้งาน

สภาพอากาศ

ดาวเทียมสำรวจสภาพอากาศคือดาวเทียมที่ตรวจสอบลมฟ้าอากาศและภูมิอากาศเป็นหลัก^[7] ดาวเทียมเหล่านี้มิได้แค่สังเกตเมฆอย่างเดียว แต่ยังสามารถตรวจสอบไฟฟ้าในเมือง ไฟ มลพิษ ออโรรา พายุฝุ่น การปกคลุมของหิมะ ทำแผนที่น้ำแข็งบนพื้นโลก หาขอบเขตของกระแสน้ำมหาสมุทร การเคลื่อนที่ของพลังงาน ฯลฯ

ภาพจากดาวเทียมสำรวจสภาพอากาศยังช่วยในการสังเกตเถ้าภูเขาไฟจากภูเขาไฟเซนต์เฮเลนส์และการปะทุของภูเขาไฟอื่น ๆ เช่น Mount Etna^[8] รวมถึงมีการสังเกตการณ์ควันไฟในสหรัฐอเมริกาตะวันตก เช่น ในรัฐโคโลราโด และรัฐยูทาห์

การตรวจสอบสิ่งแวดล้อม

ดาวเทียมด้านสิ่งแวดล้อมอื่น ๆ สามารถช่วยในการตรวจสอบสภาพแวดล้อมได้โดยการตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงของพันธุ์พืชบนโลก ปริมาณก๊าซในชั้นบรรยากาศ สถานะของทะเล สีของมหาสมุทร และทุ่งน้ำแข็ง โดยการตรวจสอบความแล้งสามารถทำได้โดยเทียบการเปลี่ยนแปลงของพันธุ์พืชเมื่อเวลาผ่านไปช่วงหนึ่ง^[9] เช่น เหตุการณ์น้ำมันรั่วไหลในปีพ.ศ. 2545 ได้ถูกติดตามโดยดาวเทียม ENVISAT ของยุโรป โดยแม้ว่าจะมิใช่ดาวเทียมสำรวจสภาพอากาศ แต่ก็มีเครื่องมือที่สามารถสังเกตความเปลี่ยนแปลงของพื้นทะเลได้ ข้อมูลการปล่อยมลพิษทางมานุษยวิทยาสามารถตรวจสอบได้โดยการประมวลข้อมูล NO₂ และ SO₂ ในชั้นบรรยากาศโทรโพสเฟียร์

ดาวเทียมเหล่านี้จะอยู่ในวงโคจรสัมพันธ์กับดวงอาทิตย์เกือบตลอดเวลา โดยวงโคจรสัมพันธ์กับดวงอาทิตย์จะใกล้กับวงโคจรผ่านขั้วโลกมากพอที่จะสามารถครอบคลุมได้ทั่วโลก พร้อมกับการที่ได้รับแสงอาทิตย์ตลอดเวลาทำให้เครื่องมือบนดาวเทียมสามารถใช้งานได้ด้วยประสิทธิภาพสูงสุด

การทำแผนที่

แผนที่ภูมิประเทศสามารถทำจากอวกาศได้โดยใช้ดาวเทียม เช่น Radarsat-1^[10] และ TerraSAR-X

ข้อบังคับระหว่างประเทศ

ตามข้อกำหนดของสหภาพโทรคมนาคมระหว่างประเทศ (ITU) กิจการสำรวจพิภพผ่านดาวเทียม (หรือ: กิจการวิทยุคมนาคมสำรวจพิภพผ่านดาวเทียม) นั้นเป็นไปตามมาตรา 1.51 ของข้อบังคับวิทยุของสหภาพโทรคมนาคมระหว่างประเทศ (ITU RR)^[11] – ได้ให้คำจำกัดความว่า

กิจการซึ่งรับส่งคลื่นวิทยุระหว่างสถานีภาคพื้นดินและสถานีอวกาศหนึ่งสถานีหรือมากกว่า โดยอาจจะรวมไปถึงการเชื่อมโยงระหว่างสถานีอาวกาศ เพื่อการรับส่งข่าสาร ดังนี้
ข้อมูลเกี่ยวกับคุณลักษณะของโลกและปรากฎการณ์ทางธรรมชาติของโลก รวมถึงข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับสภาพของสิ่งแวดล้อมที่ได้มาจากเซ็นเซอร์ทั้งแบบพาสซีฟหรือแอคทีฟบนดาวเทียม

ข้อมูลดังกล่าวผ่านอากาศยานหรือจากภาคพื้นดิน

ข้อมูลดังกล่าวอาจถูกแจกจ่ายไปยังสถานีภาคพื้นดินด้วยระบบที่เกี่ยวข้อง

โดยอาจจะรวมไปถึงการพูดคุยสอบถามกันด้วย
กิจการนี้อาจจะรวมไปถึงเครือข่ายเชื่อมโยงระหว่างโลกและอวกาศ ซึ่งมีความจำเป็นต่อการดำเนินกิจการ

การจัดหมวดหมู่

กิจการวิทยุคมนาคมนี้จัดอยู่ในข้อบังคับวิทยุฯ มาตรา 1 ดังนี้

กิจการประจำที่ผ่านดาวเทียม (Fixed-satellite service) (มาตรา 1.20)
กิจการประจำที่ผ่านดาวเทียม (Fixed-satellite service) (มาตรา 1.21)
กิจการติดต่อระหว่างดาวเทียม (Inter-satellite service) (มาตรา 1.22)
กิจการสำรวจพิภพผ่านดาวเทียม (Earth exploration-satellite service)
- กิจการอุตุนิยมวิทยาผ่านดาวเทียม (Meteorological-satellite service) (มาตรา 1.52)

การจัดสรรคลื่นความถี่

การจัดสรรความถี่วิทยุนั้น ถูกกำหนดตามมาตรา 5 ของข้อบังคับวิทยุของสหภาพโทรคมนาคมระหว่างประเทศ (เพิ่มเติมปี พ.ศ. 2555)^[12]

ในการปรับปรุงการใช้งานความถี่ร่วมกัน การจัดสรรของกิจการต่าง ๆ ส่วนใหญ่ที่มีการระบุไว้ในเอกสารได้ถูกรวบรวมไว้ในตารางการจัดสรรคลื่นความถี่ และการจัดสรรความถี่ระดับชาติ ซึ่งอยู่ในความรับผิดชอบของหน่วยงานที่กำกับดูแลการใช้ความถี่ของชาตินั้น ๆ โดยอาจจะกำหนดให้เป็นความถี่หลัก ความถีรอง ความถี่พิเศษ และความถี่ที่ใช้ร่วมกัน

การจัดสรรความถี่หลัก: ระบุด้วยการเขียนตัวพิมพ์ใหญ่ ในประเทศไทยใช้การขีดเส้นใต้^[13] (ดูตัวอย่างด้านล่าง)
การจัดสรรความที่รอง: ระบุด้วยการเขียนตัวพิมพ์เล็ก ในประเทศไทยใช้การไม่ขีดเส้นใต้^[13]
การจัดสรรเฉพาะหรือใช้งานร่วมกัน: อยู่ในความรับผิดชอบของฝ่ายบริหาร

อย่างไรก็ตาม การใช้งานความถี่ในทางการทหารบนย่านความถี่ที่ใช้งานสำหรับพลเรือน จะเป็นไปตามข้อบังคับวิทยุของสหภาพโทรคมนาคมระหว่างประเทศ

ตัวอย่างการจัดสรรคลื่นความถี่

การจัดสรรกิจการ
เขตภูมิภาคที่ 1	เขตภูมิภาคที่ 2	เขตภูมิภาคที่ 3
401-402 MHz กิจการช่วยอุตุนิยมวิทยา กิจการปฏิบัติการอวกาศ (อวกาศสู่โลก) กิจการสำรวจพิภพผ่านดาวเทียม (โลกสู่อวกาศ) กิจการอุตุนิยมวิทยาผ่านดาวเทียม (โลกสู่อวกาศ) กิจการประจำที่ กิจการเคลื่อนที่ ยกเว้น กิจการเคลื่อนที่ทางการบิน
13.4-13.75 GHz กิจการสำรวจพิภพผ่านดาวเทียม (ใช้งาน) กิจการวิทยุหาตำแหน่ง กิจการวิจัยอวกาศ กิจการความถี่มาตรฐานและสัญญาณเวลาผ่านดาวเทียม (โลกสู่อวกาศ)

อ้างอิง

↑ ^1.0 ^1.1 ^1.2 Tatem, Andrew J.; Goetz, Scott J.; Hay, Simon I. (2008). "Fifty Years of Earth-observation Satellites". American Scientist. 96 (5): 390–398. doi:10.1511/2008.74.390. PMC 2690060. PMID 19498953.
↑ Kuznetsov, V.D.; Sinelnikov, V.M.; Alpert, S.N. (June 2015). "Yakov Alpert: Sputnik-1 and the first satellite ionospheric experiment". Advances in Space Research. 55 (12): 2833–2839. Bibcode:2015AdSpR..55.2833K. doi:10.1016/j.asr.2015.02.033.
↑ "James A. Van Allen". nmspacemuseum.org. New Mexico Museum of Space History. สืบค้นเมื่อ 14 May 2018.
↑ "DubaiSat-2, Earth Observation Satellite of UAE". Mohammed Bin Rashid Space Centre. คลังข้อมูลเก่าเก็บจากแหล่งเดิมเมื่อ 2019-01-17. สืบค้นเมื่อ 2021-02-28.
↑ "DubaiSat-1, Earth Observation Satellite of UAE". Mohammed Bin Rashid Space Centre. คลังข้อมูลเก่าเก็บจากแหล่งเดิมเมื่อ 2016-03-04. สืบค้นเมื่อ 2021-02-28.
↑ "Introduction to satellite". www.sasmac.cn. 2 September 2016. คลังข้อมูลเก่าเก็บจากแหล่งเดิมเมื่อ 2016-09-16. สืบค้นเมื่อ 2021-02-28.
↑ NESDIS, Satellites. เก็บถาวร 2008-07-04 ที่ เวย์แบ็กแมชชีน Retrieved on 4 July 2008 บทความนี้รวมเอาเนื้อความจากแหล่งอ้างอิงนี้ ซึ่งเป็นสาธารณสมบัติ
↑ NOAA. "NOAA Satellites, Scientists Monitor Mt. St. Helens for Possible Eruption". คลังข้อมูลเก่าเก็บจากแหล่งเดิมเมื่อ 2012-09-10. สืบค้นเมื่อ 4 July 2008. บทความนี้รวมเอาเนื้อความจากแหล่งอ้างอิงนี้ ซึ่งเป็นสาธารณสมบัติ
↑ NASA, Drought. เก็บถาวร 19 สิงหาคม 2008 ที่ เวย์แบ็กแมชชีน Retrieved on 4 July 2008 บทความนี้รวมเอาเนื้อความจากแหล่งอ้างอิงนี้ ซึ่งเป็นสาธารณสมบัติ
↑ Grunsky, E.C. The use of multi-beam Radarsat-1 satellite imagery for terrain mapping. Retrieved on 4 July 2008
↑ ITU Radio Regulations, Section IV. Radio Stations and Systems – Article 1.51, definition: earth exploration-satellite service / earth exploration-satellite radiocommunication service
↑ ITU Radio Regulations, CHAPTER II – Frequencies, ARTICLE 5 Frequency allocations, Section IV – Table of Frequency Allocations
↑ ^13.0 ^13.1 ประกาศคณะกรรมการกิจการกระจายเสียง กิจการโทรทัศน์ และกิจการโทรคมนาคมแห่งชาติ เรื่อง แผนแม่บทการบริหารคลื่นความถี่ (พ.ศ. 2562) และที่แก้ไขเพิ่มเติม (PDF). สำนักงานคณะกรรมการกิจการกระจายเสียง กิจการโทรทัศน์ และกิจการโทรคมนาคมแห่งชาติ. 2562.

แหล่งข้อมูลอื่น

[Tatem-1] 1.0 ^1.1 ^1.2 Tatem, Andrew J.; Goetz, Scott J.; Hay, Simon I. (2008). "Fifty Years of Earth-observation Satellites". American Scientist. 96 (5): 390–398. doi:10.1511/2008.74.390. PMC 2690060. PMID 19498953.

[Kuznetsov-2] Kuznetsov, V.D.; Sinelnikov, V.M.; Alpert, S.N. (June 2015). "Yakov Alpert: Sputnik-1 and the first satellite ionospheric experiment". Advances in Space Research. 55 (12): 2833–2839. Bibcode:2015AdSpR..55.2833K. doi:10.1016/j.asr.2015.02.033.

[Allen-3] "James A. Van Allen". nmspacemuseum.org. New Mexico Museum of Space History. สืบค้นเมื่อ 14 May 2018.

[4] "DubaiSat-2, Earth Observation Satellite of UAE". Mohammed Bin Rashid Space Centre. คลังข้อมูลเก่าเก็บจากแหล่งเดิมเมื่อ 2019-01-17. สืบค้นเมื่อ 2021-02-28.

[5] "DubaiSat-1, Earth Observation Satellite of UAE". Mohammed Bin Rashid Space Centre. คลังข้อมูลเก่าเก็บจากแหล่งเดิมเมื่อ 2016-03-04. สืบค้นเมื่อ 2021-02-28.

[6] "Introduction to satellite". www.sasmac.cn. 2 September 2016. คลังข้อมูลเก่าเก็บจากแหล่งเดิมเมื่อ 2016-09-16. สืบค้นเมื่อ 2021-02-28.

[NESDIS-7] NESDIS, Satellites. เก็บถาวร 2008-07-04 ที่ เวย์แบ็กแมชชีน Retrieved on 4 July 2008 บทความนี้รวมเอาเนื้อความจากแหล่งอ้างอิงนี้ ซึ่งเป็นสาธารณสมบัติ

[8] NOAA. "NOAA Satellites, Scientists Monitor Mt. St. Helens for Possible Eruption". คลังข้อมูลเก่าเก็บจากแหล่งเดิมเมื่อ 2012-09-10. สืบค้นเมื่อ 4 July 2008. บทความนี้รวมเอาเนื้อความจากแหล่งอ้างอิงนี้ ซึ่งเป็นสาธารณสมบัติ

[9] NASA, Drought. เก็บถาวร 19 สิงหาคม 2008 ที่ เวย์แบ็กแมชชีน Retrieved on 4 July 2008 บทความนี้รวมเอาเนื้อความจากแหล่งอ้างอิงนี้ ซึ่งเป็นสาธารณสมบัติ

[10] Grunsky, E.C. The use of multi-beam Radarsat-1 satellite imagery for terrain mapping. Retrieved on 4 July 2008

[11] ITU Radio Regulations, Section IV. Radio Stations and Systems – Article 1.51, definition: earth exploration-satellite service / earth exploration-satellite radiocommunication service

[12] ITU Radio Regulations, CHAPTER II – Frequencies, ARTICLE 5 Frequency allocations, Section IV – Table of Frequency Allocations

[:0-13] 13.0 ^13.1 ประกาศคณะกรรมการกิจการกระจายเสียง กิจการโทรทัศน์ และกิจการโทรคมนาคมแห่งชาติ เรื่อง แผนแม่บทการบริหารคลื่นความถี่ (พ.ศ. 2562) และที่แก้ไขเพิ่มเติม (PDF). สำนักงานคณะกรรมการกิจการกระจายเสียง กิจการโทรทัศน์ และกิจการโทรคมนาคมแห่งชาติ. 2562.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]