ดาวเทียม และ ระบบของดาวเทียม

ดาวเทียม
ดาวเทียมเป็นเครื่องยนต์กลไกที่ซับซ้อนมาก ส่วนประกอบแต่ละส่วนถูกออกแบบอย่างประณีต และมี
ราคาแพง ดาวเทียมดวงหนึ่ง ๆ จะต้องทางาน โดยไม่มีคนควบคุม โคจรด้วยความเร็วที่สูงพอที่จะหนีจากแรงดึงดูดของโลกได้ ผู้สร้างดาวเทียมจะพยายามออกแบบให้ชิ้นส่วนต่าง ๆ ทางานได้อย่างประสิทธิภาพที่สุด และราคาไม่แพงมาก ดาวเทียมมีส่วนประกอบมากมาย แต่ละส่วนจะมีระบบควบคุมการทางานแยกย่อยกันไป ดาวเทียมจะมีอุปกรณ์เพื่อควบคุมให้ระบบต่าง ๆ ทางานร่วมกัน ระบบย่อย ๆ แต่ละอย่างต่างก็มีหน้าที่การทางานเฉพาะ เช่น
1. โครงสร้างดาวเทียม เป็นส่วนประกอบที่สาคัญมาก โครงจะมีน้าหนักประมาณ 15 - 25% ของน้าหนัก
รวม ดังนั้น จึงจาเป็นต้องเลือกวัสดุที่มีน้าหนักเบา และต้องไม่เกิดการสั่นมากเกินที่กาหนด หากได้รับสัญญาณที่มีความถี่ หรือความสูงของคลื่นมาก ๆ (Amplitude)
2. ระบบเครื่องยนต์ ซึ่งเรียกว่า "Aero Spike" อาศัยหลักการทางานคล้ายกับเครื่องอัดอากาศ และปล่อยออกทางปลายท่อ ซึ่งระบบดังกล่าวจะทางานได้ดีในสภาพสูญญากาศ ซึ่งต้องพิจารณาถึงน้าหนักบรรทุกของดาวเทียมด้วย
3. ระบบพลังงาน ทาหน้าที่ผลิตพลังงาน และกักเก็บไว้เพื่อแจกจ่ายไปยังระบบไฟฟ้าของดาวเทียม โดยมีแผงรับพลังงาน (Solar Cell) ไว้รับพลังงานจากแสงอาทิตย์เพื่อเปลี่ยนเป็นพลังงานไฟฟ้าให้ดาวเทียม แต่ในบางกรณีอาจใช้พลังงานนิวเคลียร์แทน
4. ระบบควบคุมและบังคับ ประกอบด้วย คอมพิวเตอร์ที่เก็บรวมรวมข้อมูล และประมวลผลคาสั่งต่างๆ
ที่ได้รับจากส่วนควบคุมบนโลก โดยมีอุปกรณ์รับส่งสัญญาณ (Radar System) เพื่อใช้ในการติดต่อสื่อสาร

5. ระบบสื่อสารและนาทาง มีอุปกรณ์ตรวจจับความร้อน ซึ่งจะทางาน โดยแผงวงจรควบคุมอัตโนมัติ
6. อุปกรณ์ควบคุมระดับความสูง เพื่อรักษาระดับความสูงให้สัมพันธ์กันระหว่างพื้นโลก และดวงอาทิตย์
หรือเพื่อรักษาระดับให้ดาวเทียมสามารถโคจรอยู่ได้
7. เครื่องมือบอกตาแหน่ง เพื่อกาหนดการเคลื่อนที่ นอกจากนี้ยังมีส่วนย่อยๆ อีกบางส่วนที่จะทางาน
หลังจากได้รับการกระตุ้นบางอย่าง เช่น ทางานเมื่อได้รับสัญญาณสะท้อนจากวัตถุบางชนิด หรือทางานเมื่อได้รับลำแสง รังสี ฯลฯ
     ชิ้นส่วนต่าง ๆ ของดาวเทียมได้ถูกทดสอบอย่างละเอียด ส่วนประกอบต่าง ๆ ถูกออกแบบสร้างและ
ทดสอบใช้งานอย่างอิสระ ส่วนต่าง ๆ ได้ถูกนามาประกอบเข้าด้วยกันและทดสอบอย่างละเอียดทุกครั้งภายใต้สภาวะที่เสมือนอยู่ในอวกาศก่อนที่มันจะถูกปล่อยขึ้นไปโคจร ดาวเทียมจานวนไม่น้อยที่ต้องนามาปรับปรุงอีกเล็กน้อย ก่อนที่พวกมันจะสามารถทางานได้ เพราะว่าหากปล่อยดาวเทียมขึ้นสู่วงโคจรแล้ว เราจะไม่สามารถปรับปรุงอะไรได้ และดาวเทียมต้องทางานอีกเป็นระยะเวลานาน ดาวเทียมส่วนมากจะถูกนาขึ้นไปพร้อมกันกับจรวด ซึ่งตัวจรวดจะตกลงสู่มหาสมุทรหลังจากที่เชื้อเพลิงหมด 

ดาวเทียม

ส่วนประกอบดาวเทียม

(ที่มา : http://www.rmutphysics.com/charud/naturemystery/sci3/space1/tracediagram.gif)

  ระบบเก็บข้อมูลของดาวเทียม
                 ดาวเทียมแลนด์แซด มี 2 ระบบ (สำนักงานพัฒนาเทคโนโลยีอวกาศและภูมิสารสนเทศ. 2546 : 18) คือ

 1. ระบบ MSS (Multispectral Scanner) มี 4 ช่วงคลื่น คือ แบนค์ 4 และ 5 ให้รายละเอียดเกี่ยวกับลักษณะภูมิประเทศทางน้ำถนนแหล่งชุมชน การใช้ที่ดิน และการเปลี่ยนแปลงของพืชพรรณ ป่าไม้พื้นที่เพาะปลูก และธรณีโครงสร้าง ข้อมูล MSS 1 ภาพครอบคลุมพื้นที่ 185x80 ตารางกิโลเมตรมีรายละเอียดข้อมูล (resolution) 80x80 เมตร
  2. ระบบที่ได้รับการปรับปรุงให้รายละเอียดดีกว่า MSS คือระบบ TM (Thematic Mapper) มีการบันทึกข้อมูลใน 7 ช่วงคลื่น โดยช่วงคลื่นที่ 1 – 3 หรือ แบนด์ 1 – 3 เหมาะสำหรับทำแผนที่บริเวณชายฝั่ง และจำแนกความแตกต่างระหว่างดินกับพืชพรรณ แบนด์ 4 ใช้กำหนดปริมาณของมวชีวภาพ(biomass) และจำแนกแหล่งน้ำ แบนด์ 5 ให้ข้อมูลเกี่ยวกับความชื้นของดิน ความแตกต่างระหว่างเมฆกับหิมะ แบนด์ 6 ให้หาแหล่งความร้อน แบนด์ 7 ใช้จำแนกชนิดของหิน และการทำแผนที่แสดงบริเวณ hydrothermal มีรายละเอียดข้อมูล 30x30 เมตร (ยกเว้นแบนด์ 6 มีรายละเอียด 120x120 เมตร) ปัจจุบันดาวเทียมแลนด์แซด 7 ได้ถูกส่งขึ้นไปปฏิบัติงานเมื่อ 15 เมษายน 2542 โดยมีระบบบันทึกข้อมูลที่เรียว่าETM(Enhance Thematic Mapper Plus) ซึ่งเป็นระบบที่พัฒนาจาก TM โดยในแบนด์ 6 ช่วงคลื่นความร้อน ได้รับการพัฒนาให้มีรายละเอียดสูงถึง 60 เมตร และได้เพิ่ม แบนด์ Panchromatic รายละเอียด 15 เมตร เข้าไปอีก 1 แบนด์

ข้อมูลเกี่ยวกับดาวเทียมสำรวจทรัพยากรธรรมชาติแลนด์แซด(Landsat)

 1. ลักษณะของดาวเทียมแลนด์แซด 1 – 2 และ 3 

                - มีขนาดเล็ก รูปร่างคล้ายผีเสื้อ มีน้ำหนักประมาณ 953 กิโลกรัม สูงประมาณ 3 เมตร กว้างประมาณ 1.5 เมตร มีแผงรับพลังงานจากดวงอาทิตย์คล้ายปีกสองข้าง มีความกว้างประมาณ 4 เมตร (ภาพที่ 1) วงโคจรสูงประมาณ 900 กิโลเมตร และความเร็ว 6.5 กิโลเมตร
                - ระบบเก็บข้อมูล ระบบ MSS (Multispectral Scanner) มี 4 ช่วงคลื่น 

ภาพที่1

 2. ดาวเทียมแลนด์แซด 4 – 5 (ภาพที่ 2) ได้รับการออกแบบให้มีความซับซ้อนกว่าดาวเทียมแลนด์แซด 1 – 2 และ 3               
                - รูปร่างถูกดัดแปลงเพื่อปรับปรุงทางด้านความสามารถในการควบคุมวิถีโคจรของดาวเทียมเพิ่มขึ้น มีความสามารถที่เหนือกว่าดาวเทียมแลนด์แซด 1 – 2 และ 3 คือการใช้สื่อสารระบบ Tracking and Data Relay Satellite (TDRS) ที่สามารถถ่ายทอดข้อมูลจากดาวเทียมไปสู่โลกในเวลาที่ใกล้เคียงกับเวลาบันทึกภาพ (Real time) ช่วยลดปัญหาเครื่องบันทึกเทปที่มีข้อจำกัดด้านอายุการใช้งาน
                - ระบบเก็บข้อมูล ระบบ TM (Thematic Mapper) มีการบันทึกข้อมูลใน 7 ช่วงคลื่น 

ภาพที่2

3. ดาวเทียมแลนด์แซด 6 ที่ได้สูญหายไปจากวงโคจร (ภาพที่ 3)

ภาพที่3

4. ปัจจุบันดาวเทียมแลนด์แซด 7 (ภาพที่ 4) ได้ถูกส่งขึ้นไปปฏิบัติงานเมื่อ 15 เมษายน 2542 โดยมีระบบบันทึกข้อมูลที่เรียกว่า ETM+ (Enhance Thematic Mapper Plus) ซึ่งเป็นระบบที่พัฒนาจาก TM โดยในแบนด์ 6 ช่วงคลื่นความร้อน ได้รับการพัฒนาให้มีรายละเอียดสูงถึง 60 เมตร และได้เพิ่ม แบนด์ Panchromatic รายละเอียด 15 เมตร เข้าไปอีก 1 แบนด์

ภาพที่4