ประวัติความเป็นมาของดาวเทียม


ประวัติความเป็นมาของดาวเทียม
ดาวเทียมเป็นวิวัฒนาการที่มนุษย์ได้คิดประดิษฐ์ขึ้นมา เพื่อใช้ประโยชน์ในด้านการทหารและได้พัฒนามาใช้ในทางด้านพยากรณ์อากาศ การค้นหาทรัพยากรธรณ และการสื่อสารโทรคมนาคม
ดาวเทียมสื่อสาร
นักเขียนนวนิยายและเรื่องราวเกี่ยวกับวิทยาศาสตร์ ผู้ริเริ่มแนวคิดด้านสื่อสารผ่านดาวเทียม คือ นายอาเธอร์  ซี.คลาค ( Arthur  C.Ciarke ) เมื่อปี พ.ศ. 2488 ได้เสนอความคิดที่จะใช้สถานีดาวเทียมซึ่งลอยอยู่กับที่ในอวกาศ เหนือตำแหน่งเส้นศูนย์สูตร ที่ความสูงจากพื้นโลก 35,800 กิโลเมตร การโคจรของดาวเทียมมีความเร็วหนึ่งรอบ 24 ชั่วโมง เท่ากับโลกหมุนรอบตัวเอง 1 รอบ โดยใช้สถานีถ่ายทอดวิทยุที่ลอยในอวกาศเหนือพื้นโลก จำนวน 3 สถานี
วันที่ 4 ตุลาคม ค.ศ. 1957 ใน ที่สุดมีคนนำความคิดนี้มาสานต่อ และเป็นจริงเมื่อสหภาพโซเวียตรัสเซียมีการยิงดาวเทียมขึ้นสู่อวกาศดวงแรกที่ชื่อ สปุทนิก 1 (SPUTNIK 1)  ซึ่งเป็นดาวเทียมดวงแรกของโลก เมื่อปี พ.ศ. 2500 ถือเป็นก้าวแรกแห่งการพัฒนาดาวเทียม แล้วเดือนต่อมาก็ได้ส่ง สปุทนิก 2 (SPUTNIK 2)  ดาวเทียมดวงที่2 ขึ้นสู่ห้วงอวกาศโดยมีสุนัขชื่อ ไลก้า (LAIKA) ขึ้นไปกับดาวเทียม
วันที่31 มกราคม ค.ศ.1958 สหรัฐอเมริกา ได้พัฒนาการส่งดาวเทียม เพื่อไม้ให้น้อยหน้ารัสเซีย จึงได้ส่งดาวเทียมที่ชื่อ เอ็กซ์พอเรอ 1 (EXPLORER) ขึ้งสู่ห้องอวกาศ เป็นประเทศที่สอง หลังจากนั้นรัสเซียและสหรัฐอเมริกาต่างก็ได้ส่งดาวเทียมขึ้นสู่ห้วงอวกาศอีกหลายดวง
วันที่ 20 สิงหาคม ค.ศ.1964 ประเทศสมาชิกสหภาพโทรคมนาคมระหว่างประเทศ จำนวน11ประเทศ ได้ร่วมกันจัดตั้งองค์การโทรคมนาคมทางดาวเทียมระหว่างประเทศ ที่เรียกกันว่า อินเทลแซท (INTELSAT)  ที่กรุงวอชิงตัน ดี.ซี สหรัฐอเมริกา โดยให้สมาชิกถือหุ้นและตั้งคณะกรรมการเป็นผู้จัดการในธุรกิจต่างๆตามนโยบายของ ICSC
วันที่ 10 ตุลาคม ค.ศ.1964 ได้ทีการถ่ายทอดโทรทัศน์พีธีเปิดงานกีฬาโอลิมปิคครั้งที่ 18 จากกรุงโตเกียวผ่านดาวทียม SYNCOM III ไปสหรัฐอเมริกาเป็นการถ่ายทอดสัญญาณดาวโทรทัศน์ผ่านดาวเทียมครั้งแรกของโลก
วันที่ 6 เมษายน ค.ศ.1965 COMSAT ส่งดาวเทียม INTELSAT 1 ส่งขึ้นเหนือมหาสมุทรแอตแลนติก นับได้ว่าเป็นดาวเทียมเพื่อการสื่อสารการพานิชย์ดวงแรกของโลก

ขอบข่ายของระบบการสื่อสารโดยผ่านดาวเทียม
 สามารถครอบคลุมพื้นที่ทั่วโลกโดยใช้ดาวเทียม 3 ดวง ยิงขึ้นไปโคจรเหนือเส้นศูนย์สูตร จากพื้นผิวโลกโดยมีระยะทางประมาณ 35,786 กิโลเมตร ในตำแหน่งที่ทำมุมซึ่งกันและกัน 120 องศา โดยจะโคจรพร้อมไปกับโลกด้วย โดยกำหนดให้ดาวเทียมแต่ละดวงโคจรรอบโลกดังนี้
ดาวเทยีมดวงที 1 โคจรอยู่เหนือ มหาสมุทรแอตแลนติก ที่จุดเส้นรุ้งที่ 335 องศาอี ใช้ติดต่อระหว่างทวีปยุโรป แอฟริกา และอเมริกา ได้แก่ดาวเทียม INTELSAT V ( F – 10 )
ดาวเทยีมดวงที 2 โคจรอยู่เหนือ มหาสมทุรแปซิฟิก ที่จุดเส้นรุ้งที่ 174 องศาอี ใช้ติดต่อระหว่างทวีปเอเชีย ออสเตรเลีย และอเมริกา ได้แก่ดาวเทียม INTELSAT V ( F – 3 )
ดาวเทยีมดวงที 3 โคจรอยู่เหนือ มหาสมุทรรอินเดีย ที่จุดเส้นรุ้งที่  60 องศาอี ใช้ติดต่อระหว่างทวีปเอเชีย ออสเตรเลีย และอเมริกา า ได้แก่ดาวเทียม INTELSAT V - Au ( F – 15 )
ระบบสื่อสารดาวเทียม  
จะต้องมีสถานีคมนาคมภาคพื้นดินตั้งตามจุดต่าง ๆ ตามพื้นโลก เพื่อเป็นสถานีรับส่งสัญญาณระหว่างพื้นโลกกับดาวเทียมโดยจะอยู่ห่าง กันอย่างมากที่สุดเท่ากับ 12,000 กม. หรือ ประมาณ 1 ใน 3 ของพื้นโลก โดยสถานีภาคพื้นดินจะติดต่อสถานีอีกแห่งจะต้องแลเห็นดาวเทียมดวงเดียวกัน ไม่ต่ำกว่ามุมเงย 5 องศาE
ระบบการสื่อสารผ่านดาวเทียม
     ดาวเทียมที่ใช้กันอยู่ที่ใช้กันอยู่ในปัจจุบันนั้นมีด้วยกัน 2 ชนิดคือ จำแนกตามวงโคจรที่ที่มันโคจรอยู่ดังนี้
         1. ดาวเทียมที่อยู่ในวงโคจรทั่วไป มีวงโคจรเป็นรูปวงรีมีระนาบที่แน่นอน ตำแหน่งดาวเทียมเมื่อเทียบกับโลกก็ไม่แน่นอน มักใช้งานในด้านการสำรวจภูมิอากาศ ภูมิประเทศ แหล่งทรัพยากรธรณี และงานจารกรรมทางทหาร
         2. ดาวเทียมค้างฟ้า ( GEOSTATIONARY SATELLITE ) เป็นดาวเทียมที่อยู่กับที่เมื่อเทียบกับโลกมีวงโคจรอยู่ในระนาบเดียวกันกับเส้นศูนย์สูตร อยู่สูงจากพื้นโลกประมาณ 35,786 กม. วงโคจรพิเศษนี้เรียกว่า “ วงโคจรค้างฟ้า ” หรือ “ วงโคจรคลาร์ก ” เพื่อเป็นเกียรติแก่นาย Arthur C. Clarke ผู้คนพบวงโคจรนี้
วงโคจรคลาร์ก เป็นวงโคจรจรในระนาบเส้นสูงศูนย์สูตร ( EQUATOR ) ที่มีความสูงเป็นระยะที่ทำให้ดาวเทียมที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วเชิงมุม เท่ากันกับการหมุนของโลก แล้วทำให้เกิดแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางมีค่าพอดีกับค่าแรงดึงดูดของโลกพอดีเป็นผลให้ดาวเทียมดูเหมือนคงอยู่กับที่ ณ. ระดับความสูงนี้ ดาวเทียมค้างฟ้าส่วนใหญ่ใช้ในการสื่อสารระหว่างประเทศและภายในประเทศ เช่น ดาวเทียมอนุกรม อินเทลแซต ดาวเทียมปาลาปา ของประเทศอินโดนีเซีย และ ดาวเทียมไทยคมของประเทศไทยปัจจุบันมีดาวเทียมค้างฟ้าเป็นร้อย ๆ ดวงที่ปรากฏอยู่ในวงโคจรคลาร์ก
ประเภทของดาวเทียม
ดาวเทียม คือ วัตถุที่เกิดจากการประดิษฐ์คิดค้นโดยมันสมองของมนุษย์ซึ่งมันสามารถจะลอยอยู่ในอวกาศ และโคจรรอบโลก หรือเคลื่อนไปยังจุดหมายปลายทางที่มนุษย์ต้องการได้ โดยอาศัยกฎเกณฑ์ทางวิทยาศาสตร์ต่าง ๆ เช่นแรงดึงดูดของโลก ซึ่งทำให้ดาวเทียมสามารถโคจรรอบโลกได้ในลักษณะเดียวกันกับที่ดวงจันทร์โคจรรอบโลก และโลกโคจรรอบดวงอาทิตย์
การใช้งานดาวเทียมมีมากมายหลายประเภท และสามารถแบ่งประเภทการใช้งานได้ 11 ประเภท ดังนี้
1. ดาวเทียมที่ใช้ในการสื่อสารแบบจุดต่อจุด เช่น ดาวเทียมปาลาปา ดาวเทียมไทยคม
2. ดาวเทียมสื่อสารระหว่างดาวเทียม เช่น ดาวเทียม TDRS
3. ดาวเทียมเพื่อการสื่อสารเคลื่อนที่บนบก ในน้ำ และในอากาศ เช่น ดาวเทียมอินมาร์แซต
4. ดาวเทียมเพื่อการสื่อสารวิทยุกระจายเสียง และวิทยุโทรศัพท์ เช่น ดาวเทียมASTRA
5. ดาวเทียมเพื่อการสำรวจโลก สำรวจทรัพย์ยากรธรรมชาติ เช่น ดาวเทียม LANDSAT
6. ดาวเทียมเพื่อการสำรวจอวกาศ เช่น ดาวเทียม METEOR, ดาวเทียม EXPLORER
7. ดาวเทียมเพื่อการพยากรณ์อากาศ เช่น ดาวเทียม GMS ดาวเทียม NOVA 6-9
8. ดาวเทียมเพื่อการปฏิบัติในห้วงอวกาศ เช่น ดาวเทียม SPAS ดาวเทียม SKYLAB
9. ดาวเทียมเพื่อกิจการวิทยุสมัครเล่น เช่น ดาวเทียม JAS-1 หรือ ดาวเทียม FUJI
10. ดาวเทียมเพื่อการกำหนดตำแหน่ง เช่น ดาวเทียม NAVSTAR
11. ดาวเทียมเพื่อการนำร่องเรือ และ อากาศยาน เช่นดาวเทียม TRANSIT ดาวเทียม COSMOS

ย่านความถึ่ในการส่งสัญญาณ
ดาวเทียมที่ใช้ในการสื่อสารจะมีอุปกรณ์การรับ - ส่งคลื่นวิทยุ ภายในตัวดาวเทียม และอาศัยทำหน้าที่ถ่ายทอดทวนสัญญาณ ( REPEATER ) ไปยังสถานีภาคพื้นดินที่ส่งสัญญาณ และรับสัญญาณการส่งสัญญาความถี่คลื่นไมโครเวฟจากสถานีภาคพื้นดินที่ส่งสัญญาณขาขึ้น เราเรียก “ ว่าการเชื่อมโยงขาขึ้น ” ( Up-link ) ซึ่งจานรับสัญญาณบนตัวดาวเทียม จะรับคลื่นสัญญาณข้อมูลภาพ, เสียง, คอมพิวเตอร์ไว้แล้ว ขยายให้มีความแรงของสัญญาณมากขึ้น แล้วจึงส่งลงมายังสถานีภาคพื้นดินตามต้องการ
ซึ่งการส่งสัญญาณจากดาวเทียมลงมายังสถานีภาคพื้นดินเรียกว่า “ การเชื่อมโยงขาลง ” ( Down – link ) โดยความถี่คลื่นไมโครเวฟขาขึ้นจะแตกต่างกับความถี่ขาลงซึ่งเป็นไปตามหลักของระบบการถ่ายทอดความถี่ และหลีกเลียงการรบกวนของสัญญาณ โดยความถี่ขาขึ้นจะสูงกว่าความถี่ขาลงจากดาวเทียมเสมอ ซึ่งการส่งจะยากกว่าการรับสัญญาณ\
ระบบการส่งสัญญาณครอบคลุมพื้นที่ของดาวเทียม มี 2 แบบ
 1. จานรับดาวเทียมระบบ C-Band สัญญาณคลอบคลุมได้เป็นทวีป เมื่อสัญญาณกว้างกระจาย ทำให้สัญญาณอ่อนกว่าระบบ KU-Band  เวลารับสัญญาณจึงต้องใช้จานที่มีขนาดใหญ่ เวลาฝนตกดูได้
ข้อดี : ระบบ C-Band รับรายการฟรีทีวีจากทั่วโลก โดยไม่ต้องเสียค่าใช้จ่ายรายเดือน ไม่มีข้อจำกัดในเรื่อง     ภูมิอากาศ
ข้อเสีย : ระบบ C-Band ต้องใช้จานขนาดใหญ่ หาที่ติดตั้งได้ยาก
2.จานรับดาวเทียมระบบ KU-Band ระบบนี้จะมีความเข้มสัญญาณสูง ใช้จานขนาดเล็กรับได้ อุปกรณ์ที่สำคัญคือ Satellite Dish จานสะท้อนสัญญาณ , LNB (Low Noise Block down convertor) ตัวรับขยายและเปลี่ยนความถี่, Receiver เครื่องรับสัญญาณดาวเทียม
ข้อดี : ระบบ KU-Band ใช้จานขนาดเล็กก็รับได้ ติดตั้งง่าย มีค่าบริการรายเดือน
ข้อเสีย : ระบบ KU-Band สัญญาณครอบคลุมพื้นที่น้อย ข้อจำกัด มีปัญหาเวลาฝนตก
ชื่อย่านความถี่
Downlink Freq (GHz)
Uplink Freq(GHz)
S BAND
2.555 – 2.635
5.855 – 5.935
Extended C Band (lower)
3.4 – 3.7
5.725 – 5.925
C BAND
3.7 – 4.2
5.925 – 6.425
Extended C Band (Upper)
4.5 – 4.8
6.425 – 7.075
Ku Band
10.7 – 13.25
12.75 – 14.25
Ka Band
18.3 – 22.20
27.0 – 31.0
โดยรวมๆแล้วข้อมูลจากตารางจะเห็นได้ว่าช่วง C-Band คือช่วงความถี่ต่ำระหว่าง 4 – 7 GHz ส่วนช่วง Ku Band จะอยู่ในช่วง 10 – 14 GHz ที่ความถี่สูงจานรับสัญญาณดาวเทียมก็จะมีลักษณะหนาทึบ ในขณะที่ย่าน C-Band จานรับสัญญาณดาวเทียมจะมีลักษณะโปร่งๆ เนื่องจากใช้ความถี่ต่ำกว่า สรุปความแตกต่างได้ดังนี้
จานดาวเทียม C-Band
ความถี่ในการทำงานอยู่ในย่านต่ำ 4 – 8 GHz
ครอบคลุมพื้นที่บนผิวโลกกว้างกว่า
ความเข้มสัญญาณต่ำ
จานรับจะมีลักษณะเป็นตะแกรง มีขนาดใหญ่
ไม่มีปัญหาเวลาฝนตก
จานดาวเทียม Ku-Band
ความถี่ในการทำงานอยู่ในย่านสูง 10 – 12 GHz
สามารถใช้งานที่มีขนาดเล็กลง เช่นขนาด 35 ซมได้
มีปัญหาเวลาฝนตก (Rain Fade)
อุปกรณ์รับ-ส่ง สถานีดามเทียม ประกอบด้วยส่วนปรพกอบที่สำคัญดังนี้
1.       จานสายอากาศ ทำหน้าที่ส่งสัญญาณคลื่นความถี่ดาวเทียม หรือรับสัญญาณดาวเทียม
2.       อุปกรณ์เครื่องส่งกำลังสูง (HPA) ทำหน้าที่ขยายสัญญาณความถี่สูง ส่งไปยังดาวเทียม

3.       LNA อุปกรณ์ที่ทำหน้าที่ขยายสัญญาณที่มีอัตราการขยายสูงและมีสัญญาณรบกวนต่ำ

ไม่มีความคิดเห็น:

แสดงความคิดเห็น