ดาวเทียม

สถานีบนพื้นโลก

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

ประวัติ

ดาวเทียมได้ถูกส่งขึ้นไปโคจรรอบโลกครั้งแรกเมื่อปี พ.ศ. 2500 ดาวเทียมดังกล่าวมีชื่อว่า "สปุตนิก (Sputnik)" โดยรัสเซียเป็นผู้ส่งขึ้นไปโคจร สปุตนิกทำหน้าที่ตรวจสอบการแผ่รังสีของชั้นบรรยากาศชั้นไอโอโนสเฟีย ในปี พ.ศ. 2501 สหรัฐได้ส่งดาวเทียมขึ้นไปโคจรบ้างมีชื่อว่า "Explorer" ทำให้รัสเซียและสหรัฐเป็น 2 ประเทศผู้นำทางด้านการสำรวจทางอวกาศ และการแข่งขันกันระหว่างทั้งคู่ได้เริ่มขึ้นในเวลาต่อมา

ส่วนประกอบดาวเทียม

ดาวเทียมเป็นเครื่องมือทางอิเล็กทรอนิกส์ที่ซับซ้อน มีส่วนประกอบหลาย ๆ อย่างประกอบเข้าด้วยกันและสามารถทำงานได้โดยอัตโนมัติ สามารถโคจรรอบโลกด้วยความเร็วที่สูงพอที่จะหนีจากแรงดึงดูดของโลกได้ การสร้างดาวเทียมนั้นมีความพยายามออกแบบให้ชิ้นส่วนต่าง ๆ ทำงานได้อย่างประสิทธิภาพมากที่สุด และราคาไม่แพงมาก ดาวเทียมประกอบด้วยส่วนประกอบเป็นจำนวนมาก แต่ละส่วนจะมีระบบควบคุมการทำงานแยกย่อยกันไป และมีอุปกรณ์เพื่อควบคุมให้ระบบต่าง ๆ ทำงานร่วมกัน โดยองค์ประกอบส่วนใหญ่ของดาวเทียมประกอบด้วยส่วนต่าง ๆ ดังนี้

1. โครงสร้างดาวเทียม เป็นส่วนประกอบที่สำคัญมาก โครงจะมีน้ำหนักประมาณ 15 - 25% ของน้ำหนักรวม ดังนั้น จึงจำเป็นต้องเลือกวัสดุที่มีน้ำหนักเบา และต้องไม่เกิดการสั่นมากเกินที่กำหนด หากได้รับสัญญาณที่มีความถี่ หรือความสูงของคลื่นมาก ๆ (amptitude)
2. ระบบเครื่องยนต์ ซึ่งเรียกว่า "aerospike" อาศัยหลักการทำงานคล้ายกับเครื่องอัดอากาศ และปล่อยออกทางปลายท่อ ซึ่งระบบดังกล่าวจะทำงานได้ดีในสภาพสุญญากาศ ซึ่งต้องพิจารณาถึงน้ำหนักบรรทุกของดาวเทียมด้วย
3. ระบบพลังงาน ทำหน้าที่ผลิตพลังงาน และกักเก็บไว้เพื่อแจกจ่ายไปยังระบบไฟฟ้าของดาวเทียม โดยมีแผงรับพลังงานแสงอาทิตย์ (Solar Cell) ไว้รับพลังงานจากแสงอาทิตย์เพื่อเปลี่ยนเป็นพลังงานไฟฟ้า ให้ดาวเทียม แต่ในบางกรณีอาจใช้พลังงานนิวเคลียร์แทน
4. ระบบควบคุมและบังคับ ประกอบด้วย คอมพิวเตอร์ที่เก็บรวมรวมข้อมูล และประมวลผลคำสั่งต่าง ๆ ที่ได้รับจากส่วนควบคุมบนโลก โดยมีอุปกรณ์รับส่งสัญญาณ (Radar System) เพื่อใช้ในการติดต่อสื่อสาร
5. ระบบสื่อสารและนำทาง มีอุปกรณ์ตรวจจับความร้อน ซึ่งจะทำงาน โดยแผงวงจรควบคุมอัตโนมัติ
6. อุปกรณ์ควบคุมระดับความสูง เพื่อรักษาระดับความสูงให้สัมพันธ์กันระหว่างพื้นโลก และดวงอาทิตย์ หรือเพื่อรักษาระดับให้ดาวเทียมสามารถโคจรอยู่ได้
7. เครื่องมือบอกตำแหน่ง เพื่อกำหนดการเคลื่อนที่ นอกจากนี้ยังมีส่วนย่อย ๆ อีกบางส่วนที่จะทำงานหลังจาก ได้รับการกระตุ้นบางอย่าง เช่น ทำงานเมื่อได้รับสัญญาณ สะท้อนจากวัตถุบางชนิด หรือทำงานเมื่อได้รับลำแสงรังสี ฯลฯ

ชิ้นส่วนต่าง ๆ ของดาวเทียมได้ถูกทดสอบอย่างละเอียด ส่วนประกอบต่าง ๆ ถูกออกแบบสร้าง และทดสอบใช้งานอย่างอิสระ ส่วนต่าง ๆ ได้ถูกนำมาประกอบเข้าด้วยกัน และทดสอบอย่างละเอียดครั้งภายใต้สภาวะที่เสมือนอยู่ในอวกาศก่อนที่มัน จะถูกปล่อยขึ้นไปในวงโคจร ดาวเทียมจำนวนไม่น้อยที่ต้องนำมาปรับปรุงอีกเล็กน้อย ก่อนที่พวกมันจะสามารถทำงานได้ เพราะว่าหากปล่อยดาวเทียมขึ้นสู่วงโคจรแล้ว เราจะไม่สามารถปรับปรุงอะไรได้ และดาวเทียมต้องทำงานอีกเป็นระยะเวลานาน ดาวเทียมส่วนมากจะถูกนำขึ้นไปพร้อมกันกับจรวด ซึ่งตัวจรวดจะตกลงสู่มหาสมุทรหลังจากที่เชื้อเพลิงหมด

วงโคจรของดาวเทียม

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

วงโคจรต่ำของโลก (Low Earth Orbit "LEO")

คือระยะสูงจากพื้นโลกไม่เกิน 2,000 กม. ใช้ในการสังเกตการณ์ สำรวจสภาวะแวดล้อม, ถ่ายภาพ ไม่สามารถใช้งานครอบคลุมบริเวณใดบริเวณหนึ่งได้ตลอดเวลา เพราะมีความเร็วในการเคลื่อนที่สูง แต่จะสามารถบันทึกภาพคลุมพื้นที่ตามเส้นทางวงโคจรที่ผ่านไป ตามที่สถานีภาคพื้นดินจะกำหนดเส้นทางโคจรอยู่ในแนวขั้วโลก (Polar Orbit) ดาวเทียมวงโคจรระยะต่ำขนาดใหญ่บางดวงสามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่าในเวลาค่ำ หรือก่อนสว่าง เพราะดาวเทียมจะสว่างเป็นจุดเล็ก ๆ เคลื่อนที่ผ่านในแนวนอนอย่างรวดเร็ว

วงโคจรระยะปานกลาง (Medium Earth Orbit "MEO")

อยู่ที่ระยะความสูงตั้งแต่ 5000-15,000 กม. ขึ้นไป ส่วนใหญ่ใช้ในด้านอุตุนิยมวิทยา และสามารถใช้ในการติดต่อสื่อสารเฉพาะพื้นที่ได้ แต่หากจะติดต่อให้ครอบคลุมทั่วโลกจะต้องใช้ดาวเทียมหลายดวงในการส่งผ่าน...

วงโคจรประจำที่ (Geosynchonus Earth Orbit "GEO")

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

ดาวเทียมจะอยู่กับที่เมื่อเทียบกับโลกมีวงโคจรอยู่ในระนาบเดียวกันกับเส้นศูนย์สูตร อยู่สูงจากพื้นโลกประมาณ 35,768 กม. วงโคจรพิเศษนี้เรียกว่า “วงโคจรค้างฟ้า” หรือ “วงโคจรคลาร์ก” (Clarke Belt) เพื่อเป็นเกียรติแก่นาย อาร์เทอร์ ซี. คลาร์ก ผู้นำเสนอแนวคิดเกี่ยวกับวงโคจรนี้ เมื่อ เดือนตุลาคม ค.ศ. 1945

วงโคจรคลาร์ก เป็นวงโคจรในระนาบเส้นศูนย์สูตร (EQUATOR) ที่มีความสูงเป็นระยะที่ทำให้ดาวเทียมที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วเชิงมุมเท่ากันกับการหมุนของโลก แล้วทำให้เกิดแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางมีค่าพอดีกับค่าแรงดึงดูดของโลกพอดีเป็นผลให้ดาวเทียมดูเหมือนคงอยู่กับที่ ณ ระดับความสูงนี้ ดาวเทียมค้างฟ้าส่วนใหญ่ใช้ในการสื่อสารระหว่างประเทศและภายในประเทศ เช่น ดาวเทียมอนุกรม อินเทลแซต ฯลฯ

ประเภทของดาวเทียม

1. ดาวเทียมสื่อสาร เป็นดาวเทียมที่มีจุดประสงค์เพื่อการศึกษาและทางการโทรนาคม จะถูกส่งไปในช่วงของอวกาศเข้าสู่วงโคจรโดยมีความห่างจากพื้นโลกประมาณ 35.786. กิโลเมตร
2. ดาวเทียมสำรวจ เป็นการใช้ดาวเทียมสำรวจทรัพยากรและสภาพแวดล้อมของโลก เป็นการผสมผสานระหว่างเทคโนโลยีการถ่ายภาพ และโทรคมนาคม โดยการทำงานของดาวเทียมสำรวจทรัพยากรจะใช้หลักการ สำรวจข้อมูลจากระยะไกล
3. ดาวเทียมพยากรณ์อากาศ เป็นดาวเทียมวงโคจรต่ำทีมีวงโคจรแบบใกล้ขั้วโลก ที่ระยะสูงประมาณ 800 กิโลเมตร จึงไม่มีรายละเอียดสูงเท่าภาพถ่ายที่ได้จากดาวเทียมทำแผนที่
4. ดาวเทียมทางการทหาร คือดาวเทียมที่แต่ละประเทศมีไว้เพื่อสอดแนมศัตรูหรือข้าศึก
5. ดาวเทียมด้านวิทยาศาสตร์
6. ดาวเทียมทำแผนที่ เป็นดาวเทียมที่มีวงโคจรต่ำ (LEO) ที่ระดับความสูงไม่เกิน 800 กิโลเมตร เพื่อให้ได้ภาพที่มีรายละเอียดสูง
7. ดาวเทียมเพื่อการนำร่อง เป็นระบบบอกตำแหน่งพิกัดภูมิศาสตร์พื้นโลก ซึ่งประกอบด้วยเครือข่าวดาวเทียมจำนวน 32 ดวง
8. ดาวเทียมโทรคมนาคม
9. ดาวเทียมภารกิจพิเศษ

การทำงานของดาวเทียม

ดาวเทียมจะถูกส่งขึ้นไปลอยอยู่ในตำแหน่ง วงโคจรค้างฟ้า ซึ่งมีระยะห่างจากพื้นโลกประมาณ 36000 - 38000 กิโลเมตร และโคจรตามการหมุนของโลก เมื่อเมื่อเปรียบเทียบกับพื้นโลกจะเสมือนว่าดาวเทียมลอยนิ่งอยู่บนท้องฟ้า และดาวเทียมจะมีระบบเชื้อเพลิงเพื่อควบคุมตำแหน่งให้อยู่ในตำแหน่งองศาที่ได้สัปทานเอาไว้ กับหน่วยงานที่ดูแลเรื่องตำแหน่งวงโคจรของดาวเทียมคือ IFRB (International Frequency Registration Board) ดาวเทียมที่ลอยอยู่บนท้องฟ้า จะทำหน้าที่เหมือนสถานีทวนสัญญาณ คือจะรับสัญญาณที่ยิงขึ้นมาจากสถานีภาคพื้นดิน เรียกสัญญาณนี้ว่าสัญญาณขาขึ้นหรือ (Uplink) รับและขยายสัญญาณพร้อมทั้งแปลงสัญญาณให้มีความถี่ต่ำลงเพื่อป้องกันการรบกวนกันระหว่างสัญญาณขาขึ้นและส่งลงมา โดยมีจานสายอากาศทำหน้าที่รับและส่งสัญญาณ ส่วนสัญญาณในขาลงเรียกว่า (Downlink)

วงโคจรของดาวเทียม(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 โคจรในแนวระนาบกับเส้นผ่านศูนย์สูต

ประเทศที่ยิงดาวเทียม

ประเทศที่ยิงดาวเทียมสำเร็จ(แดง), องค์กรที่ยิงดาวเทียมสำเร็จ(ส้ม), ประเทศที่มีแผนจะยิงดาวเทียม(เขียว)

ดาวเทียมสปุตนิก 1ของสหภาพโซเวียต เป็นดาวเทียมดวงแรกของโลก

รายชื่อการดาวเทียมดวงแรกที่ยิงโดยแต่ละประเทศ

อันดับ	ประเทศ	วันที่ปล่อย	ดาวเทียม	จรวด	จุดปล่อย
1	สหภาพโซเวียต	4 ตุลาคม 1957	ดาวเทียมสปุตนิก 1	Sputnik-PS	ไบโคนูร์, สหภาพโซเวียต (คาซัคสถานปัจจุบัน)
2	สหรัฐ	1 กุมภาพันธ์ 1958	ดาวเทียมเอ็กซ์พลอเรอ 1	Juno I	แหลมคานาเวอรัล, สหรัฐ
3	ฝรั่งเศส	26 พฤศจิกายน 1965	Astérix 1	Diamant A	CIEES/Hammaguir, แอลจีเรีย
4	ญี่ปุ่น	11 กุมภาพันธ์ 1970	ดาวเทียมโอซุมิ	Lambda-4S	อุชิโนอุระ, ญี่ปุ่น
5	จีน	24 เมษายน 1970	ดาวเทียมตงฟังหง 1	Long March 1	จิ่วเฉฺวียน, จีน
6	สหราชอาณาจักร	28 ตุลาคม 1971	Prospero	Black Arrow	วูเมอรา, ออสเตรเลีย
-	องค์การอวกาศยุโรป	24 ธันวาคม 1979	แคท-1	Ariane 1	คูรู, เฟรนช์เกียนา
7	อินเดีย	18 กรกฎาคม 1980	ดาวเทียมโรหิณี 1	SLV	ศรีหริโคตา, อินเดีย
8	อิสราเอล	19 กันยายน 1988	ดาวเทียมโอเฟก 1	Shavit	พัลมาชิม, อิสราเอล
9	รัสเซีย	21 มกราคม 1992	ดาวเทียมคอสมอส 2175	Soyuz-U	เพลเชสค, รัสเซีย
10	ยูเครน	13 กรกฎาคม 1992	Strela	Tsyklon-3	เพลเชสค, รัสเซีย
11	อิหร่าน	2 กุมภาพันธ์ 2009	ดาวเทียมโอมิด	Safir-1A	เซมนาน, อิหร่าน
12	เกาหลีเหนือ	12 ธันวาคม 2012	ดาวเทียมกวางเมียงซอง-3 เวอร์ชันที่ 2	Unha-3	โซแฮ, เกาหลีเหนือ
13	เกาหลีใต้	30 มกราคม 2013	Naro-1	STSAT-2C	นาโร, เกาหลีใต้
14	นิวซีแลนด์	12 พฤศจิกายน 2018	CubeSat	Electron	Mahia Peninsula, นิวซีแลนด์

ดาวเทียมดวงแรกของแต่ละประเทศ

  orbital launch and satellite operation

  satellite operation, launched by foreign supplier

  satellite in development

  orbital launch project at advanced stage or indigenous ballistic missiles deployed

ประเทศ	ปีที่ปล่อย	ดาวเทียมดวงแรก
สหภาพโซเวียต (รัสเซีย)	1957 (1992)	ดาวเทียมสปุตนิก 1 (ดาวเทียมคอสมอส 2175)
สหรัฐ	1958	ดาวเทียมเอ็กซ์พลอเรอ 1
สหราชอาณาจักร	1962	Ariel 1
แคนาดา	1962	Alouette 1
อิตาลี	1964	San Marco 1
ฝรั่งเศส	1965	Astérix 1
ออสเตรเลีย	1967	WRESAT
เยอรมนี	1969	Azur
ญี่ปุ่น	1970	ดาวเทียมโอซุมิ
จีน	1970	ดาวเทียมตงฟังหง 1
เนเธอร์แลนด์	1974	ANS
สเปน	1974	Intasat
อินเดีย	1975	Aryabhata
อินโดนีเซีย	1976	Palapa A1
เชโกสโลวาเกีย	1978	Magion 1
บัลแกเรีย	1981	Intercosmos Bulgaria 1300
ซาอุดีอาระเบีย	1985	Arabsat-1A
บราซิล	1985	Brasilsat A1
เม็กซิโก	1985	Morelos 1
สวีเดน	1986	Viking
อิสราเอล	1988	ดาวเทียมโอเฟก 1
ลักเซมเบิร์ก	1988	Astra 1A
อาร์เจนตินา	1990	Lusat
ฮ่องกง	1990	AsiaSat 1
ปากีสถาน	1990	Badr-1
เกาหลีใต้	1992	Kitsat A
โปรตุเกส	1993	PoSAT-1
ไทย	1993	ไทยคม 1
ตุรกี	1994	Turksat 1B
เช็กเกีย	1995	Magion 4
ยูเครน	1995	Sich-1
มาเลเซีย	1996	MEASAT
นอร์เวย์	1997	Thor 2
ฟิลิปปินส์	1997	Mabuhay 1
อียิปต์	1998	Nilesat 101
ชิลี	1998	FASat-Bravo
สิงคโปร์	1998	ST-1
ไต้หวัน	1999	ROCSAT-1
เดนมาร์ก	1999	Ørsted
แอฟริกาใต้	1999	SUNSAT
สหรัฐอาหรับเอมิเรตส์	2000	Thuraya 1
โมร็อกโก	2001	Maroc-Tubsat
เบลเยียม	2001	PROBA-1
ตองงา	2002	Esiafi 1 (former Comstar D4)
แอลจีเรีย	2002	Alsat 1
กรีซ	2003	Hellas Sat 2
ไซปรัส	2003	Hellas Sat 2
ไนจีเรีย	2003	Nigeriasat 1
อิหร่าน	2005	Sina-1
คาซัคสถาน	2006	KazSat 1
โคลอมเบีย	2007	Libertad 1
มอริเชียส	2007	Rascom-QAF 1
เวียดนาม	2008	Vinasat-1
เวเนซุเอลา	2008	Venesat-1
สวิตเซอร์แลนด์	2009	SwissCube-1
ไอล์ออฟแมน	2011	ViaSat-1
โปแลนด์	2012	PW-Sat-1
ฮังการี	2012	MaSat-1
โรมาเนีย	2012	Goliat
เบลารุส	2012	BelKA-2
เกาหลีเหนือ	2012	ดาวเทียมกวางเมียงซอง-3 เวอร์ชันที่ 2
อาเซอร์ไบจาน	2013	Azerspace
ออสเตรีย	2013	TUGSAT-1
เบอร์มิวดา	2013	Bermudasat 1 (former EchoStar VI)
เอกวาดอร์	2013	NEE-01 Pegaso
เอสโตเนีย	2013	ESTCube-1
เจอร์ซีย์	2013	O3b-1
กาตาร์	2013	Es'hailSat1
เปรู	2013	PUCPSAT-1
โบลิเวีย	2013	TKSat-1
ลิทัวเนีย	2014	LituanicaSAT-1 และ LitSat-1
อุรุกวัย	2014	Antelsat
อิรัก	2014	Tigrisat
เติร์กเมนิสถาน	2015	TurkmenAlem52E/MonacoSAT
ลาว	2015	Lao Sat-1
ฟินแลนด์	2017	Aalto-2
บังกลาเทศ	2017	BRAC Onnesha และ Bangabandhu-1
กานา	2017	GhanaSat-1
มองโกเลีย	2017	Mazaalai
ลัตเวีย	2017	Venta-1
สโลวาเกีย	2017	skCUBE
Asgardia	2017	Asgardia-1
แองโกลา	2017	AngoSat 1
นิวซีแลนด์	2018	Humanity Star
คอสตาริกา	2018	Proyecto Irazú
เคนยา	2018	1KUNS-PF
ภูฏาน	2018	CubeSat Bhutan-1
จอร์แดน	2018	JY1-SAT

การทำลายดาวเทียม

ประเทศที่ยิงขีปนาวุธทำลายดาวเทียมได้สำเร็จ คือ สหรัฐ (ค.ศ. 1959), รัสเซีย (ค.ศ. 1964 โดยอดีตสหภาพโซเวียต), จีน (ค.ศ. 2007), อินเดีย (ค.ศ. 2019)

อ้างอิง

http://www.lesa.biz/space-technology/satellite/types-of-satellites

แหล่งข้อมูลอื่น

• รายละเอียดดาวเทียม
• องค์กรดาวเทียมวิทยุสมัครเล่น หรือ The Radio Amateur Satellite Corporation (AMSAT)