ماهواره ی مصنوعی

ماهواره ی مصنوعی

ماهواره ی مصنوعی شی ایست که توسط انسان ساخته شده و به طور مداوم در حال حرکت در مداری حول زمین یا اجرام دیگری در فضا می باشد. بیشتر ماهواره های ساخته شده تاکنون حول کره زمین در حرکتند و در مواردی چون مطالعه کائنات، ایستگاه های هوا شناسی، انتقال تماس های تلفنی از فراز اقیانوس ها، ردیابی و تعیین مسیر کشتی ها و هواپیماها و همینطور امور نظامی به کار می روند.

ماهواره هایی نیز وجود دارند که دور ماه، خورشید، اجزام نزدیک به زمین و سیاراتی نظیر زهره، مریخ و مشتری در حال گردش می باشند. این ماهواره ها اغلب اطلاعات مربوط به جرم آسمانی که حول آن در گردشند را جمع آوری می کنند.

به جز ماهواره های مصنوعی مذکور اشیای در حال گردش دیگری نیز در فضا وجود دارند از جمله فضا پیما ها، کپسول های فضایی و ایستگاه های فضایی که به آنها نیز ماهواره می گوییم. البته اجرام دیگری نیز در فضا وجود دارند به نام زباله های فضایی شامل بالابرنده های مستهلک راکت ها، تانک های خالی سوخت و … که به زمین سقوط نکرده اند و در فضا در حرکتند. در این مقاله به این اجرام نمی پردازیم.

اتحادیه جماهیر شوروی پرتاب کننده اولین ماهواره مصنوعی، اسپاتنیک 1، در سال 1957 بود. از آن زمان ایالات متحده و حدود 40 کشور دیگر سازنده و پرتاب کننده ماهواره به فضا بوده اند.

امروزه قریب به 3000 ماهواره فعال و 6000 زباله فضایی در حال گردش به دور زمینند.

انواع مدارها
مدارهای ماهواره ها اشکال گوناگونی دارند. برخی دایره شکل و برخی به شکل بیضی می باشند. مدارها از لحاظ ارتفاع (فاصله از جرمی که ماهواره حول آن در گردش است) نیز با یکدیگر تفاوت دارند. برای مثال بعضی از ماهواره در مداری دایره شکل حول زمین خارج از اتمسفر در ارتفاع 250 کیلومتر(155 مایل) در حرکتند و برخی در مداری حرکت می کنند که بیش از 32200 کیلومتر (20000 مایل) از زمین فاصله دارد. ارتفاع بیشتر مدار برابر است با دوره گردش ( مدت زمانیکه ماهواره یک دور کامل در مدار خود حرکت می کند) طولانی تر.
یک ماهواره زمانی در مدار خود باقی می ماند که بین شتاب ماهواره ( سرعتی که ماهواره می تواند در طی یک مسیر مستقیم داشته باشد ) و نیروی گرانش ناشی از جرم آسمانی که ماهواره تحت تاثیر آن می باشد و دور آن در گردش است تعادل وجود داشته باشد. چنانچه شتاب ماهواره ای بیشتر از گرانش زمین باشد ماهواره در یک مسیر مستقیم از زمین دور می شود و چنانچه این شتاب کمتر باشد ماهواره به سمت زمین برخواهد گشت.
برای درک بهتر تعادل بین گرانش و شتاب، جسم کوچکی را در نظر بگیرید که به انتهای یک رشته طناب متصل و در حال چرخش است. اگر طناب پاره شود جسم متصل به آن در یک مسیر صاف به زمین می افتد. طناب در واقع کار گرانش را انجام می دهد تا شی بتواند به چرخش خود ادامه دهد. ضمنا وزن شی و طناب میتوانند نشانگر رابطه بین ارتفاع ماهواره و دوره گردش آن باشد. طناب بلند مانند ارتفاع بلند است. هر چه طناب بلندتر باشد زمان بیشتری نیاز است تا شی متصل به آن یک دور کامل بچرخد. طناب کوتاه مانند ارتفاع کوتاه است و در زمان کمتری شی مذکور یک دور کامل در مدار خود گردش خواهد کرد.

انواع گوناگونی از مدارها وجود دارند اما اغلب ماهواره هایی که حول زمین در گردشند در یکی از این چهار گونه مدار حرکت میکنند. (1) ارتفاع بلند، ﮋئوسینکرنوس. (2) ارتفاع متوسط. (3) سان سینکرنوس، قطبی. (4) ارتفاع کوتاه . شکل اغلب این گونه مدارها دایره ایست.
مدارهای ارتفاع بلند، ﮋئوسینکرنوس بر فراز استوا و در ارتفاع 35900 کیلومتر(22300 مایل) قرار دارند. ماهواره های اینگونه مدارها حول محور عمودی زمین با سرعت و جهت برابر حرکت زمین حرکت می کنند. بنابراین هنگام رصد آنها از روی زمین همواره در نقطه ای ثابت به نظر می رسند. برای پرتاب و ارسال این ماهواره ها انرﮋی بسیار فراوانی لازم است.
ارتفاع یک مدار متوسط حدود 20000 کیلومتر (12400 مایل) و دوره گردش ماهواره های آن 12 ساعت است . مدار خارج از اتمسفر زمین و کاملا پایدار است. امواج رادیویی که از ماهواره های موجود در این مدارها ارسال می گردد در مناطق بسیارزیادی از زمین قابل دریافت است. پایداری و وسعت مناطق تحت پوشش این گونه مدارها آنها را برای ماهواره های ردیاب مناسب می نماید.
مدارهای سان سینکرنوس، قطبی، ارتفاع نسبتا کوتاهی دارند. آنها تقریبا از فراز هر دو قطب زمین عبور می کنند.مکان این مدارها متناسب با حرکت زمین به دور خورشید در حرکت است به گونه ایکه ماهواره ی این مدار خمواره در یک ساعت محلی ثابت از استوا عبور می کند. از آنجاییکه این ماهواره ها از همه عرض های جغرافی زمین می گذرند قادرند که اطلاعات را از تمامی سطح زمین دریافت نمایند. در اینجا می توان ماهواره TERRA را به عنوان مثال نام برد. وظیفه این ماهواره مطالعه اثرات چرخه ها ی طبیعی و فعالیت های انسان بر روی آب و هوای کره زمین است. ارتفاع مدار این ماهواره 705 کیلومتر (438 مایل) و دوره گردش آن 99 دقیقه است. زمانیکه این ماهواره از استوا عبور می کند ساعت محلی همیشه 10:30 صبح و یا 10:30 شب است.
یک مدار ارتفاع کوتاه درست بر فراز جو زمین قرار دارد جاییکه تقریبا هوایی برای ایجاد تماس و اصطکاک وجود ندارد. برای ارسال ماهواره به این نوع مدارها انرﮋی کمتری نسبت به سه نوع مدار مذکور دیگر لازم است. ماهواره ها ی مطالعاتی که مسئول دریافت اطلاعات از اعماق فضا می باشند غالبا در این مدارها در حرکتند. برای مثال تلسکوپ هابل که در ارتفاع 610 کیلومتر(380 مایل) با دوره گردش 97 دقیقه در حرکت است.

انواع ماهواره ها

ماهواره های مصنوعی بر اساس ماموریت هایشان طبقه بندی می شوند. شش نوع اصلی ماهواره وجود دارند. (1) تحقیقات علمی، (2) هواشناسی، (3) ارتباطی، (4) ردیاب، (5) مشاهده زمین، (6) تاسیسات نظامی.
ماهواره های تحقیقات علمی اطلاعات را به منظور بررسی های کارشناسی جمع آوری می کنند. این ماهواره ها اغلب به منظور انجام یکی از سه ماموریت زیر طراحی و ساخته می شوند. (1) جمع آوری اطلاعات مربوط به ساختار، ترکیب و تاثیرات فضای اطراف کره زمین. (2) ثبت تغییرات در سطح و جو کره زمین. این ماهواره ها اغلب در مدارهای قطبی در حرکتند. (3) مشاهده سیارات، ستاره ها و اجرام آسمانی در فواصل بسیار دور. بیشتر این ماهواره ها در ارتفاع کوتاه در حرکتند. ماهواره های مخصوص تحقیقات علمی حول سیارات دیگر، ماه و خورشید نیز حضور دارند.

ماهواره های هواشناسی به دانشمندان برای مطالعه بر روی نقشه های هواشناسی و پیش بینی وضعیت آب و هوا کمک می کنند. این ماهواره ها قادر به مشاهده وضعیت اتمسفر مناطق گسترده ای از زمین می باشند.

بعضی از ماهواره های هواشناسی در مدارهای سان سینکرنوس، قطبی، در حرکتند که توانایی مشاهده بسیار دقیق تغییرات در کل سطح کره زمین را دارند. آنها می توانند مشخصات ابرها، دما، فشار هوا، بارندگی و ترکیبات شیمیایی اتمسفر را اندازه گیری نمایند. از آنجا که این ماهواره ها همواره هر نقطه از زمین را در یک ساعت مشخص محلی مشاهده می کنند دانشمندان با اطلاعات به دست آمده قادر به مقایسه دقیق تر آب و هوای مناطق مختلفند. ضمنا شبکه جهانی ماهواره های هواشناسی که در این مدارها در حرکتند می توانند نقش یک سیستم جستجو و نجا ت را بر عهده گیرند. آنها تجهیزات مربوط به شناسایی سیگنال های اعلام خطر در همه هواپیما ها و کشتی های خصوصی و غیر خصوصی را دارا هستند.
بقیه ماهواره های هواشناسی در ارتفاع های بلند تر در مدارهای ژئوسینکرنوس قرار دارند. از این مدارها، آنها می توانند تقریبا نصف کره زمین و تغییرات آب و هوایی آن را در هر زمان مشاهده کنند. تصاویر این ماهواره ها مسیر حرکت ابرها و تغییرات آنها را نشان می دهد. آنها همینطور تصاویر مادون قرمز نیز تهیه می کنند که گرمای زمین و ابرها را نشان می دهد.

ماهواره های ارتباطی در واقع ایستگاه های تقویت کننده سیگنال ها هستند، از نقطه ای امواج را دریافت و به نقطه ای دیگر ارسال می کنند. یک ماهواره ارتباطی می تواند در آن واحد هزاران تماس تلفنی و جندین برنامه شبکه تلوزیونی را تحت پوشش قرار دهد. این ماهواره ها اغلب در ارتفاع های بلند، مدار ﮋئوسینکرنوس و بر فراز یک ایستگاه در زمین قرار داده می شوند.

یک ایستگاه در زمین مجهز به آنتنی بسیار بزرگ برای دریافت و ارسال سیگنال ها می باشد. گاهی چندین ماهواره که دریک شبکه و درمدارهای کوتاهترقرار گرفته اند، امواج را دریافت و با انتقال دادن سیگنال ها به یکدیگر آنها را به کاربران روی زمین در اقصی نقاط آن می رسانند. سازمانهای تجاری مانند تلوزیون ها و شرکت های مخابراتی در کشورهای مختلف از کاربران دائمی این نوع ماهواره ها هستند.

به کمک ماهواره های ردیاب، کلیه هواپیماها، کشتی ها و خودروها بر روی زمین قادربه مکان یابی با دقت بسیار زیاد خواهند بود. علاوه بر خودروها و وسایل نقلیه اشخاص عادی نیز میتوانند از شبکه ماهواره های ردیاب بهره مند شوند.در واقع سیگنال های این شبکه ها در هر نقطه ای از زمین قابل دریافتند.

دستگاه های دریافت کننده، سیگنال ها را حداقل از سه ماهواره فرستنده دریافت و پس از محاسبه کلیه سیگنال ها، مکان دقیق را نشان می دهند.

ماهواره های مخصوص مشاهده زمین به منظور تهیه نقشه و بررسی کلیه منابع سیاره زمین و تغییرات ماهیتی چرخه های حیاتی در آن، طراحی و ساخته می شوند. آنها در مدارهای سان سینکرنوس قطبی در حرکتند. این ماهواره ها دائما در شرایط تحت تابش نور خورشید مشغول عکس برداری از زمین با نور مرئی و پرتوهای نا مرئی هستند.

رایانه ها در زمین اطلاعات به دست آمده را بررسی و مطالعه می کنند. دانشمندان به کمک این ماهواره معادن و مراکز منابع در زمین را مکان یابی وظرفیت آنها را مشخص می کنند.همینطور می توانند به مطالعه بر روی منابع آبهای آزاد و یا مراکز ایجاد آلودگی و تاثیرات آنها و یا آسیب های جنگل ها و مراتع بپردازند.
ماهواره های تاسیسات نظامی مشتمل از ماهواره های هواشناسی، ارتباطی، ردیاب و مشاهده زمین می باشند که برای مقاصد نظامی به کار می روند.برخی از این ماهواره ها که به ماهواره های جاسوسی نیز شهرت دارند قادر به تشخیص دقیق پرتاب موشکها، حرکت کشتی ها در مسیر های دریایی و جابجایی تجهیزات نظامی در روی زمین می باشند.

زندگی و مرگ ماهواره ها
ساخت یک ماهواره
هر ماهواره حامل تجهیزاتیست که برای انجام ماموریت خود به آن ها نیاز دارد. برای مثال ماهواره ای که مامور مطالعه کائنات است مجهز به تلسکوپ و ماهواره مامور پیش بینی وضع هوا مجهز به دوربین مخصوص برای ثبت حرکات ابرها است.
علاوه بر تجهیزات تخصصی، همه ماهواره ها دارای سیستمهای اصلی برای کنترل تجهیزات خود و عملکرد ماهواره می باشند. از جمله سیستم تامین انرﮋی، مخازن، سیستم تقسیم برق و … . در هر یک از این بخشها ممکن است از سلول های خورشیدی برای جذب انرﮋی مورد نیاز استفاده شود. بخش داده ها و اطلاعات نیز مجهز به رایانه هایی به منظور جمع آوری و پردازش اطلاعات به دست آمده از طریق تجهیزات و اجرای فرامین ارسال شده از زمین می باشد.
هریک از تجهیزات جانبی و بخشهای اصلی یک ماهواره به طور جداگانه طراحی، ساخته و آزمایش می شوند. متخصصان بخشهای مختلف را کنارهم گذاشته و متصل می کنند تا زمانیکه ماهواره کامل شود و سپس ماهواره در شرایطی نظیر شرایطی که هنگام ارسال از سطح زمین و هنگام استقرار در مدار خود خواهد داشت آزمایش می شود. اگر ماهواره همه آزمایش ها را به خوبی گذراند آماده پرتاب می شود.
پرتاب ماهواره
برخی ماهواره ها توسط شاتل ها در فضا حمل می شوند ولی اغلب ماهواره ها توسط راکت هایی به فضا فرستاده می شوند که پس از اتمام سوختشان به درون اقیانوسها می افنتد.بیشتر ماهواره ها در ابتدا با حداقل تنظیمات در مسیر مدار خود قرار داده می شوند. تنظیمات کامل را راکت هایی انجام می دهند که داخل ماهواره کار گذاشته می شوند. زمانیکه ماهواره در یک مسیر پایدار در مدار خودقرار گرفت می تواند مدت های درازی در همان مدار بدون نیاز به تنظیمات مجدد باقی بماند.
انجام ماموریت
کنترل بیشتر ماهواره ها در مرکزی بر روی زمین است. رایانه ها و افراد متخصص در مرکز کنترل وضعیت ماهواره را تحت نظر دارند. آنها دستورالعمل ها را به ماهواره ارسال می کنند و اطلاعات جمع آوری شده توسط ماهواره را دریافت می نمایند. مرکز کنترل از طریق امواج رادیویی با ماهواره در ارتباط است. ایستگاه ها یی بر روی زمین این امواج را از ماهواره دریافت و یا به آن ارسال می کنند.
ماهواره ها معمولا به طور دائم از مرکز کنترل دستورالعمل دریافت نمی کنند. آنها در واقع مثل روباتهای چرخان هستند.روباتی که سلول های خورشیدی خود را برای دریافت انرﮋی کافی تنظیم و کنترل می کند و آنتن های خود را برای دریافت دستورات خاص از زمین آماده نگه می دارد. تجهیزات ماهواره به صورت مستقل و اتوماتیک وظایف خود را انجام می دهند و اطلاعات را جمع آوری می کنند.
ماهواره ها ی موجود در ارتفاع عای بلند مدار ﮋئوسینکرنوس در ارتباط همیشگی و دائم با زمین می باشند. ایستگاه ها ی زمین می تواند دوازده بار در روز با ماهواره های موجود در ارتفاع کوتاه ارتباط برقرار نمایند. در طول هر تماس ماهواره اطلاعات خود را ارسال و دستورالعمل ها را زا ایستگاه دریافت می کند. تبادل اطلاعات تا زمانیکه ماهواره از فراز ایستگاه عبور می کند می تواند ادامه داشته باشد که معمولا زمانی حدود 10 دقیقه است.
چنانچه قسمتی از ماهواره دچار نقص فنی شود اما ماهواره قادر به ادامه ماموریت های خود باشد، معمولا همچنان به کار خود ادامه می دهد. در چنین شرایطی مرکز کنترل روی زمین بخش آسیب دیده را تعمیر و یا مجددا برنامه نویسی می کند. در موارد نادری نیزعملیات تعمیرماهواره را شاتل ها در فضا انجام می دهند. و اما چنانچه آسیب های وارد آمده به ماهواره به اندازه ای باشد که ماهواره دیگر قادر به انجام ماموریت های خود نباشد مرکز کنترل فرمان توقف ماهواره را صادر می کند.
سقوط از مدار
یک ماهواره در مدار خود باقی می ماند تا زمانیکه شتاب آن کم شود و در چنین حالتی نیروی گرانش ماهواره را به سمت پایین و به سمت اتمسفر می کشاند. سرعت ماهواره هنگام برخورد با مولکول های خارجی ترین لایه اتمسفر کم می شود. هنگامی که نیروی گرانش ماهواره را به سمت لایه های داخلی اتمسفر می کشاند هوایی که در جلوی ماهواره قرار می گیرد سریعا به قدری فشرده و داغ می شود که در این هنگام بخشی و یا تمامی ماهواره می سوزد.
تاریخچه
در سال 1955 شوروی تحقیقات خود را برای پرتاب ماهواره مصنوعی به فضا آغاز کرد. در تاریخ چهارم اکتبر 1957 این اتحادیه ماهواره اسپاتنیک 1 را به عنوان اولین ماهواره مصنوعی به فضا ارسال نمود. این ماهواره در هر 96 دقیقه یک دور کامل به دور زمین می چرخید و اطلاعات به دست آورده خود را به شکل سیگنال های رادیویی قابل دریافت به زمین ارسال می کرد. در تاریخ 3 نوامبر 1957 اتحادیه جماهیر شوروی دومین ماهواره مصنوعی یعنی اسپاتنیک 2 را به فضا فرستاد. این ماهواره حامل اولین حیوانی بود که به فضا سفر کرد. سگی به نام لایکا. پس از آن ایالات متحده ماهواره کاوشگر1 را در تاریخ 31 ﮋانویه 1958 و ونگارد 1 را در تاریخ 17 مارس همان سال به فضا فرستاد.
نخستین ماهواره ارتباطی اکو1 در ماه اگست سال 1960 از ایالات متحده به فضا فرستاده شد. این ماهواره امواج رادیویی به زمین می فرستاد. در آپریل 1960 نیز اولین ماهواره هواشناسی تیروس 1 که تصاویر ابرها را به زمین ارسال می کرد فرستاده شد.
نیروی دریایی آمریکا سازنده اولین ماهواره ردیاب، ترانزیت 1ب درآپریل سال 1960 بود. به این ترتیب تا سال 1965 در هر سال بیش از 100 ماهواره به مدارهایی در فضا فرستاده شدند.
از سال 1970 دانشمندان به کمک رایانه و نانو تکنولوﮋی موفق به اختراع سازه ها تجهیزات پیشرفته تری برای ماهواره شده اند. به علاوه کشور های دیگر همینطور سازمانهای تجاری مبادرت به خریداری و ارسال ماهواره نموده اند. در سالهای اخیر بیشتر از 40 کشور ماهواره در اختیار دارند و نزدیک به 3000 ماهواره در مدارها به انجام ماموریت های خود می پردازند.

ماهواره ها و فرکانس های مخابراتی

ماهواره ها و فرکانس های مخابراتی

لایه أنیوسفر در فرکانس حدود 30 مگا هرتز به صورت شفاف عمل می کند. علائم ارسالی بر روی این فرکانس مستقیما از میان آن می گذرد و در فضای بیرون گم می شوند. این فرکانس ها همچنین در خط مستقیم دید حرکت می کنند. به این دلایل برای مقاصد ارتباطی آن ها را باید به طریقه های گوناگون به کار گرفت. فرکانسهای 30 تا 300 مگاهرتز بسیار مفید و کارامد هستند چون انتشار آنها با وجود محدود بودن پایدار است.

این امواج با چنین فرکانسی برای امواج تلویزیون کارامدند زیرا فرکانسهای بالای آن ها اجازه حمل مقادیر فراوانی از اطلاعات مورد لزوم را می دهد و برای پخش صدای دارای کیفیت بالا نیز سودمند می باشد. علت این امر این است که در این محدوده از فرکانس برای کانالهای پهن جا وجود دارد. قسمتی از باند UHF را که بین 790 تا 960 مگاهرتز قرار دارد می توان برای مرتبط ساختن ایستگاههایی با فاصله بیش از 320 کیلومتر به شیوه به اصطلاح پراکندگی در لایه تروپوسفر زمین به کار برد. این شیوه به توانایی گیرنده دوردست در گرفتن بخش کوچکی از علائم فرکانس UHF که به دلیل ناپیوستگی های بالای لایه تروپوسفر پراکنده شده بستگی دارد. یعنی علائم در جایی پراکنده می شوند که تغییرات شدیدی و تندی در ضریب شکست هوا وجود دارد.

امواج مایکروویو چه نوع امواجی هستند؟

فرکانس های بین 3000 تا 12000 مگاهرتز برای رابطهای در خط مستقیم که در آن پیام رسانی از طریق آنتن هایی بر فراز برجهای بلند ارسال می شود به کار می رود. ایستگاههای تکرار کننده را که ساختاری برج مانند دارند نیز در فواصل 40 تا 48 کیلومتری ( معمولا بالای تپه ها ) کار می گذارند. این ایستگاهها امواج را می گیرند تقویت می کنند و دوباره به مسیر خود می فرستند. بخش مربوط به امواج مایکروویو برای ارتباط مراکز پرجمعیت بسیار مفید است چون فرکانس بالا به معنای آن است که امکان حمل باند عریضی از طریق مدولاسیون وجود دارد و این نیز به این معنی است که هزاران کانال تلفن را می توان روی یک فرکانس مایکروویو فرستاد. باند عریض این نوع فرکانس اجازه می دهد که علائم ارسالی تلویزیون سیاه و سفید و تلویزیون رنگی بر روی یک موج حامل منفرد ارسال شوند و چون این امواج دارای طول موج بسیار کوتاه هستند برای متمرکز کردن علائم رسیده می توان از بازتابنده های بسیار کوچک و اجزای هدایت مستقیم بهره گرفت.

ماهواره چیست ؟

دستگاههای ارتباطی ماهواره ها در باند مایکروویو عمل می کنند در واقع ماهواره ها صرفا ایستگاه مایکروویو غول پیکری است در مدار زمین که با کمک پایگاه زمینی بازپخش می شود. این مدار تقریبا دایره شکل در ارتفاع 36800 کیلومتری بالای خط استوا قرار دارد و در این فاصله سرعت ماهواره با سرعت زمین برابر است و نیروی خود را به وسیله سلولهای خورشیدی از خورشید می گیرد. نیروی جاذبه زمین شتاب زاویه شی قرار گرفته در مدار را دقیقا بی اثر می سازد. در این فاصله دور چرخش ماهواره ها با حرکت دورانی زمین کاملا همزمان و برابر است و باعث می شود ماهواره نسبت به نقطه مفروض روی زمین ثابت بماند.

ایستگاه زمینی در کشور اطلاعات را با فرکانس 6 گیگاهرتز ارسال می کند. این فرکانس فرکانس UPLINK نامیده می شود. سپس ماهواره امواج تابیده شده را گرفته و با ارسال آن به نقطه دیگر که بر روی فرکانس حامل متفاوت DownLink برابر 4 گیگا هرتز است عمل انتقال اطلاعات از فرستنده به گیرنده را انجام می دهد. در واقع ماهواره اطلاعات گرفته شده را به سمت مقصد تقویت و رله می کند. آنتن ماهواره ترانسپوندر نام دارد. از مدار همزمان با زمین هر نقطه از زمین بجز قطبین در Line of sight است. و هر ماهواره می تواند تقریبا 40 % از سطح زمین را بپوشاند. آنتن ماهواره ها را طوری می شود طراحی کرد که علائم پیام رسانی ضعیف تر به تمام این ناحیه فرستاده شود و یا علائم قویتر را در نواحی کوچکتری متمرکز کند. بر حسب مورد این امکان وجود دارد که از ایستگاه زمینی در کشوری فرضی به چندین ایستگاه زمینی دیگر واقع در کشورهای گوناگون علائم ارسال کرد. به طور مثال : وقتی برنامه ای تلویزیونی در تمام شهر ها و دهکده های یک یا چند کشور پخش شود در این حالت ماهواره ماهواره پخش برنامه است ولی وقتی علائم ارسال ماهواره در سطح گسترده ای از زمین انتشار یابد ایستگاههای زمینی باید آنتنهای بسیار بزرگ و پیچیده ای داشته باشند. هنگامی که علائم ارسالی ماهواره در محدوده کوچکترین متمرکز می شوند و به حد کافی قوی هستند می توان از ایستگاههای زمینی کوچکتر ساده تر و ارزانتر استفاده کرد.

از آنجاییکه ماهواره ها برای جلوگیری از تداخل امواج رادیویی باید جدا از هم باشند لذا شماره مکان های مداری در مدار همزمان با زمین که امکان استفاده آن برای ارتباطات وجود دارد محدود است. از این رو جای شگفتی نیست که وظیفه مدیریت در امور دستیابی به مدار و استفاده از فرکانس ها برای انواع روز افزون و متنوع کاربردهای زمینی و ماهواره ای بوسیله شمار روزافزونی از کشورها بی نهایت دشوار شده است. از سویی استفاده از ماهواره ها در کش.رهای متمدن و پیشرفته به عملکرد دقیق و عملیات روز به روز دقیق تر نه تنها از نظر به کارگیری شیوه خودشان بلکه از نظر همسایگانشان در مدار همزمان با زمین نیاز می باشد. برخی از ماهواره ها نیز در مدار ناهمزمان با چرخش زمین non- geosynchronous قرار داده می شوند.در ماهواره های ناهمزمان با مدار زمین ماهواره دیگر در دید ایستگاه زمینی نیست زیرا که سطح افق زمین را پشت سر می گذارد و از دیررس خارج می شود در نتیجه برای اینکه ارسال همواره ادامه یابد به چندین ماهواره از این نوع نیاز است و چون نگهداری و ادامه کار چنین شیوه ارتباطی بسیار پیچیده و گران است لذا کاربران و متخصصان طراحی ماهواره ها بیشتر جذب ماهواره همزمان با زمین می شود.

فرکانس های بالای فرکانس مایکروویو چه نوع فرکانس هایی هستند؟

با کشف لیزر برای نخستین بار آن قسمت از محدوده فرکانسی که بالاتر از باند فرکانس های مایکروویو بودند به منظور حمل پیام های بی سیم در نظر گرفته شدند. پرتو های لیزری تحت تاثیر عواملی مانند مه - غبار -- خرابی وضع هوا و روزهای بسیار داغ به شدت ضعیف می شوند. اگر چه لیزر برای حمل اطلاعات تا مسافت های کوتاه خط ارتباطی بسیار عالی ایجاد می کند ولی چون پرتو لیزر خاصیت هدایت شونده بالایی دارد بازداشتن یا سد کردن آن بسیار دشوار است. این امر سبب می شود برای ارتش و بعضی از مقاصد نظامی که شیوه های آن ها باید دارای حفظ اسرار باشد بسیار سودمند است در ضمن دستگاه لیزر برای کاربردهای ارتباط سیار از سبکی و قابلیت حمل خوبی برخوردار است. برخلاف امواج رادیویی امواج نوری را نمی توان با عبور دادن جریان های متناوب در سیم ها تولید کرد آن ها تنها با فرایند هایی که داخل اتم روی می دهد به وجود می ایند فن آوری تار نوری مشابه موج رسان فلزی مایکروویو برای پرتو تابانی الکترومغناطیسی در ناحیه نور مرئی تعریف شده است. این شیوه به طور کلی شامل رشته ای شیشه ای با نازکی موی انسان است که از هدر رفتن انرژی نور در مسافت طولانی جلوگیری می کند همچنین بر خلاف پرتوی نور معمولی پرتوی نور لیزری تکفام است یعنی فقط دارای یک فرکانس تنها است. پرتوی لیزر دارای گستره پهن فرکانس است که خاصیت گسیختگی نور را ندارد به همین دلیل آن ها را می توان دقیقا به همان طریق که با فرکانس های مایکروویو تعدیل می شوند و تغییر نوسان می دهند را با پیام های تلفنی و اطلاعات و علائم تصویری تعدیل کرد.

به هر حال چون فرکانس آن ها خیلی بالاتر است به تناسب آن می توان تعداد بیشتری از امواج و کانالها را انتقال دهند. به طور کلی مقایسه بین شیوه های مختلف ارسال امکان پذیر می باشد. روابط بین فرستنده و گیرنده خواه انتشار از روی سیم و خواه از هوا به نوع ساخت شیوه ارتباطی بستگی دارد و به همین ترتیب باند به فرکانس به کار رفته به شرایط حل مساله ارتباطاتی وابسته است. بیشتر فرکانسهای در دسترس را مقررات ملی و توافق های بین المللی تعیین می کنند. اگر چه تصمیمات مربوط به شیوه ها و نحو ارسال امری فنی به شمار می آید ولی در اکثر اوقات ملاحظات سیاسی آن را در بر می گیرد.

منبع :www.physicsir.com

احتمال وجود سیارات مشابه زمین

یک مطالعه تازه نتیجه گیری کرده است که سیارات مشابه زمین که حول سایر ستاره ها می گردند احتمالا بسیار متداول تر از آن هستند که تصور می شد.

اکثر قریب به اتفاق سیاراتی که تاکنون در اطراف سایر ستاره ها کشف شده اند از نوع غول های گازی مانند مشتری یا کیوان هستند که این به دلیل ضعف تکنیک های کنونی برای یافتن کرات کوچکتر در نقاط دور دست است.

اما تحلیلی توسط دانشمندان در آمریکا نشان می دهد که یک سوم این منظومه های حاوی سیارات غول پیکر همچنین ممکن است حاوی سیاراتی مانند زمین باشند.
جزئیات این تحقیق در تازه ترین شماره مجله “ساینس” چاپ شده است.
منطقه مسکونی

محققان به سرپرستی شان ریموند از دانشگاه ایالتی کلورادو در بولدر مهاجرت غول های گازی در منظومه های درحال شکل گیری را با کامپیوتر شبیه سازی کردند.

آنها کار را با بیش از هزار جرم مجازی به اندازه ماه از جنس سنگ و یخ آغاز کردند و در حدود 200 میلیون سال تکامل سیاره ای را شبیه سازی کردند.

این تیم نتیجه گیری کرد که از هر سه منظومه شناخته شده تقریبا یکی می تواند حاوی سیارات مشابه زمین در مناطق قابل سکونت منظومه یعنی در مدارهای دورتر از مشتری های داغ باشد.

ناحیه قابل سکونت منطقه ای از منظومه است که نه خیلی داغ است و نه خیلی سرد به طوری که آب در سطح کره نه بخار می شود و نه منجمد، و می تواند درحالت مایع باقی بماند.

آوی مندل به سایت خبری بی بی سی گفت: “شبیه سازی های ما نشان می دهد که می توانید یک سیاره غول پیکر را همانجا که مشتری در منظومه ما قرار دارد شکل بدهید و آن را به بخش های داخلی تر منظومه به حرکت در آورید. سیاراتی مانند زمین هنوز می توانند در خارج از آن (بیرون مدار غول ها) شکل بگیرند - البته به شرطی که خیلی به سیارات غول پیکر نزدیک نشوند.”

“اگر خیلی نزدیک شوید، غول گازی مواد را به سمت بیرون پراکنده خواهد کرد. اما اگر به اندازه کافی دور باشید، مواد (موجود در دیسک) می توانند به کرات بدل شوند.”

این محققان می گویند که سیارات مشابه زمین در مناطق قابل سکونت در حضور مقدار زیادی آب شکل می گیرند.

اگر این نظریه درست باشد در آن صورت احتمال آنکه سیارات شبیه به زمین - که در مناطق قابل سکونت دور می زنند - پوشیده از اقیانوس ها باشند بیشتر می شود؛ که همه عناصر ضروری برای پیدایش حیات را فراهم می آورد.

دکتر ریموند گفت: “ما اکنون فکر می کنیم که دسته تازه ای از سیارات پوشیده از اقیانوس ها - و احتمالا قابل سکونت - در منظومه های شمسی بی شباهت به منظومه ما وجود دارند.”

شبیه سازی ها همچنین نشان داد که کرات سنگی موسوم به “زمین های داغ” اغلب در داخل مدار مشتری های داغ شکل می گیرند.

تیمی از دانشگاه کالیفرنیا در برکلی قبلا یک چنین نمونه ای را یافته است که به فاصله فقط 5/3 میلیون کیلومتر از ستاره مرکزی دور می زند. فاصله زمین از خورشید 150 میلیون کیلومتر است.

این مطالعه بر نوعی از منظومه ها متمرکز است که حاوی به اصلاح “مشتری های داغ” هستند. این اجرام غول پیکر به فاصله خیلی کم از ستاره مرکزی می گردند - در مواردی حتی نزدیکتر از عطارد (تیر) به خورشید.

تکنیکی که هم اکنون از آن برای یافتن سیارات دوردست استفاده می شود در واقع وجود آنها را به طور غیرمستقیم با ردیابی تاثیر جاذبه این اجرام بر ستاره مرکزی استنباط می کند. به همین دلیل احتمال یافتن سیارات غول پیکری که نزدیک به ستاره مادر می گردند بیشتر است چرا که اثر جاذبه آنها بسیار مشخص تر است.

تصور می شود این مشتری های داغ به هنگام تشکیل منظومه به سمت ستاره مرکزی کشیده شده باشند.

در این مرحله، منظومه ای که درحال تکامل است، آکنده از سیارک ها، اجرام یخی و سنگی و گاز در “صفحه (دیسک) پیش سیاره ای” است.

یک غول گازی که در داخل این صفحه قرار داشته باشد تلاطم زیادی در آن ایجاد می کند. اما اینکه این پدیده دقیقا چگونه بر تکامل منظومه اثر می گذارد موضوع بحث و اختلاف نظر است.

در گذشته محققان پیشنهاد کرده اند که مهاجرت غول های گازی به طرف ستاره مرکزی یا باعث می شود مواد موجود در دیسک خورده شود یا به فضای خارج پرت شود.

آوی مَندِل از دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا و از نویسندگان این مقاله علمی گفت: “مسلما پراکندگی وجود دارد، اما یکی از چیزهایی که مردم تاکنون به حساب نمی آوردند گاز فشرده ای بود که در این دیسک های پیش سیاره ای وجود داشت.”

“این گاز فراهم کننده نیرویی است که باعث حرکت سیارات عظیم الجثه به طرف مرکز منظومه می شود اما همچنین از شدت پراکندگی و پخش شدن ذرات می کاهد و اجازه می دهد این خاک و خاشاک در مدار ستاره مرکزی باقی بمانند.”

“آنها در مدارهای پرهرج و مرج و اغلب بسیار پهن می مانند؛ اما معمولا اگر برای میلیون ها سال در منظومه باقی بمانند، آرام می گیرند و به مداری مدور بازمی گردند و آنجا می توانند با سایر اجرام ترکیب شوند و به شکل سیارات کامل در آیند.”یک مطالعه تازه نتیجه گیری کرده است که سیارات مشابه زمین که حول سایر ستاره ها می گردند احتمالا بسیار متداول تر از آن هستند که تصور می شد.

اکثر قریب به اتفاق سیاراتی که تاکنون در اطراف سایر ستاره ها کشف شده اند از نوع غول های گازی مانند مشتری یا کیوان هستند که این به دلیل ضعف تکنیک های کنونی برای یافتن کرات کوچکتر در نقاط دور دست است.

اما تحلیلی توسط دانشمندان در آمریکا نشان می دهد که یک سوم این منظومه های حاوی سیارات غول پیکر همچنین ممکن است حاوی سیاراتی مانند زمین باشند.
جزئیات این تحقیق در تازه ترین شماره مجله “ساینس” چاپ شده است.

این مطالعه بر نوعی از منظومه ها متمرکز است که حاوی به اصلاح “مشتری های داغ” هستند. این اجرام غول پیکر به فاصله خیلی کم از ستاره مرکزی می گردند - در مواردی حتی نزدیکتر از عطارد (تیر) به خورشید.

تکنیکی که هم اکنون از آن برای یافتن سیارات دوردست استفاده می شود در واقع وجود آنها را به طور غیرمستقیم با ردیابی تاثیر جاذبه این اجرام بر ستاره مرکزی استنباط می کند. به همین دلیل احتمال یافتن سیارات غول پیکری که نزدیک به ستاره مادر می گردند بیشتر است چرا که اثر جاذبه آنها بسیار مشخص تر است.

تصور می شود این مشتری های داغ به هنگام تشکیل منظومه به سمت ستاره مرکزی کشیده شده باشند.

در این مرحله، منظومه ای که درحال تکامل است، آکنده از سیارک ها، اجرام یخی و سنگی و گاز در “صفحه (دیسک) پیش سیاره ای” است.

یک غول گازی که در داخل این صفحه قرار داشته باشد تلاطم زیادی در آن ایجاد می کند. اما اینکه این پدیده دقیقا چگونه بر تکامل منظومه اثر می گذارد موضوع بحث و اختلاف نظر است.

در گذشته محققان پیشنهاد کرده اند که مهاجرت غول های گازی به طرف ستاره مرکزی یا باعث می شود مواد موجود در دیسک خورده شود یا به فضای خارج پرت شود.

آوی مَندِل از دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا و از نویسندگان این مقاله علمی گفت: “مسلما پراکندگی وجود دارد، اما یکی از چیزهایی که مردم تاکنون به حساب نمی آوردند گاز فشرده ای بود که در این دیسک های پیش سیاره ای وجود داشت.”

“این گاز فراهم کننده نیرویی است که باعث حرکت سیارات عظیم الجثه به طرف مرکز منظومه می شود اما همچنین از شدت پراکندگی و پخش شدن ذرات می کاهد و اجازه می دهد این خاک و خاشاک در مدار ستاره مرکزی باقی بمانند.”

“آنها در مدارهای پرهرج و مرج و اغلب بسیار پهن می مانند؛ اما معمولا اگر برای میلیون ها سال در منظومه باقی بمانند، آرام می گیرند و به مداری مدور بازمی گردند و آنجا می توانند با سایر اجرام ترکیب شوند و به شکل سیارات کامل در آیند.

سیاهچاله ها

سیاهچاله ها مناطقی از فضا می باشند که نیروی گرانش در آنجا به قدری زیاد است که هیچ چیز نمی تواند از آن منطقه بگریزد. سیاهچاله ها قابل رویت نیستند و در واقع نامرئیند زیرا حتی نور نیز در دام آنها گرفتار می شود. تشریح بنیادی سیاهچاله ها بر اساس معادلات موجود درتئوری نسبیت عام  آلبرت اینیشتین مطرح شد. این تئوری در سال 1916 منتشر گردید.
خصوصیات سیاهچاله ها
نیروی گرانش نزدیک یک سیاهچاله بسیار قوی است چرا که همه ذرات سیاهچاله در یک نقطه در مرکزآن متمرکز شده اند. فیزیکدانان به این نقطه، نقطه تمرکز (singularity) می گویند و بر این باورند که اندازه آن از هسته یک اتم نیز کوچک تر است.
به سطح یک سیاهچاله افق رویداد می گویند. این سطح یک سطح معمولی قابل دیدن یا لمس کردن نیست. در افق رویداد، کشش نیروی گرانش بینهایت قدرتمند است. یک شی در این منطقه تنها برای یک آن می تواند حضور داشته باشد و سپس در ذرات نورغرق شده و فرو می رود.
ستاره شناسان برای تعیین اندازه یک سیاهچاله شعاع افق رویداد را اندازه می گیرند. شعاع یک سیاهچاله بر حسب کیلومتر برابر است با سه برابر جرم خورشیدی اجرام موجود در سیاهچاله. جرم خورشید برابر است با یک جرم خورشیدی.
هیچ سیاهچاله ای به طور دقیق هنوز کشف نشده. دانشمندان برای اثبات این که یک جرم فشرده یک سیاهچاله است بایستی اثراتی را اندازه گیری کنند که تنها یک سیاهچاله قادر به اعمال و ایجاد آنها می باشد. انحنای شدید موج نور و کند شدن بیش از حد زمان می توانند دو نمونه از آثار وجود یک سیاهچاله باشند. اما ستاره شناسان اجرام فشرده ای را پیدا کرده اند که با کمی تردید می توان آنها را سیاهچاله فرض نمود و ادامه این مقاله نیز بر اساس این یافته ها می باشد.
تشکیل سیاهچاله ها

طبق نظریه نسبیت عام، یک سیاهچاله زمانی ایجاد می شود که یک ستاره سنگین سوخت هسته ای خود را به اتمام می رساند و پس از آن توسط نیروی گرانش خودش فشرده می گردد. تا هنگامیکه ستاره در حال مصرف سوخت می باشد، انرﮊی ناشی از آن تعادل ستاره را در برابر نیروی گرانش حفظ می کند. پس از اتمام سوخت ستاره دیگر قادر به تحمل وزن خود نیست در نتیجه مرکز ستاره دچار فروریختگی می شود. اگر جرم مرکز ستاره بیش از سه برابر جرم خورشید باشد، ظرف کمتر از یک ثانیه درون نقطه تمرکز فرو می ریزد.
سیاهچاله های کهکشانی
اغلب ستاره شناسان بر این باورند که کهکشان راه شیری— کهکشانی که منظومه شمسی ما در آن قرار گرفته – شامل میلیونها سیاهچاله است. دانشمندان تعدادی از آنها را در راه شیری پیدا کرده اند. این اجرام در ستاره های دوتایی که اشعه ایکس صادر می کنند می باشند. یک ستاره دوتایی، یک جفت ستاره اند که دور یکدیگر می چرخند.
در یک ستاره دوتایی که شامل یک  سیاهچاله و  یک ستاره معمولی است، ستاره در فاصله نزدیکی از سیاهچاله در گردش است. در نتیجه، سیاهچاله گازهای ستاره را به شدت به درون خود فرو می برد. سایش و اصطکاک اتم های موجود در این گازها در منطقه افق رویداد دمای گازها را به چندین میلیون درجه می رساند. به دنبال آن، انرﮊی به صورت اشعه ایکس از این گازها متشعشع می گردد. ستاره شناسان این تشعشعات را با استفاده از تلسکوپ اشعه ایکس تشخیص می دهند.
ستاره شناسان بر اساس دو دلیل می پذیرند که یک ستاره دوتایی شامل سیاهچاله می باشد: 1- هر دوتایی که یک منبع شدید و متغیر از اشعه ایکس است. وجود این اشعه ها اثبات کننده وجود یک ستاره فشرده است. این ستاره فشرده ممکن است یک سیاهچاله و یا جرمی با فشردگی کمتر یعنی ستاره نوترونی باشد. 2- یک ستاره مرئی با چنان سرعتی در مدار خود در گردش است که تنها یک جرم با سه برابر جرم خورشید ممکن است عامل این سرعت باشد.
سیاهچاله های عظیم الجثه

دانشمندان بر این باورند که همه کهکشانها دارای یک سیاهچاله عظیم الجثه در مرکز خود می باشند. گمان می رود جرم هریک از این سیاهچاله ها بین یک میلیون تا یک بیلیون جرم خورشیدی باشد. ستاره شناسان به اینکه این سیاهچاله ها بیلیونها سال پیش در اثر گازهای متمرکز شده در مرکز کهکشانها تولید شده باشند مظنون می باشند.
دلایلی قطعی وجود یک سیاهچاله عظیم الجثه در مرکز کهکشان راه شیری را اثبات میکنند . ستاره شناسان بر این باورند که این سیاهچاله یک منبع عظیم از امواج رادیویی  به نام سگیتاریوس آ (Sagittarius A* (SgrA*)) می باشد. مهمترین دلیل برای اینکه ثابت نماید SgrA یک سیاهچاله عظیم الجثه است، سرعت حرکت ستاره ها به دور آن است. سریعترین ستاره که تا به حال در کهکشان راه شیری مشاهده شده هر 2/15 سال یکبار به دور SgrA با سرعت 5000 کیلومتر (3100 مایل) در ثانیه گردش می نماید. حرکت این ستاره، ستاره شناسان را متقاعد می کند که شئ سنگینی چندین میلیون برابر جرم خورشید در مرکز مدار این ستاره وجود دارد. تنها جرم شناخته شده که می تواند به این سنگینی باشد و در مرکز مدار این ستاره قرار بگیرد یک سیاهچاله است.

منابع:
McClintock, Jeffrey E. “Black hole.” World Book Online Reference Center. 2004. World Book, Inc. http://www.worldbookonline.com/wb/Article?id=ar062594.
ترجمه: لنا سجادیفر

تلسکوپ

 

نجوم و ستاره شناسى از بسیارى جهات، ویژگى هاى دوگانه و گاه متضادى دارند: هرچند که نجوم از قدیمى ترین علوم شناخته شده است، در صدر علوم تحقیقى جدید است که هر روزه اخبار جدید ترین دستاورد هاى آن از طریق رسانه ها منتشر مى شود، هرچند که بسیارى از دانشمندان مشغول محاسبه هاى نظرى ریاضى و فیزیکى در مورد کیهان، ستارگان و مشخصات فیزیکى آن هستند، بسیارى دیگر فعالیت هاى رصدى را ترجیح داده و دوست دارند لذت کشف سیاره یا دنباله دار دوردستى را تجربه کنند.

به رغم آنکه در هیچ یک از رشته هاى علوم نمى توان انتظار داشت که یک مبتدى حتى حرفه اى بتواند با ابزار ساده و معمولى دست به اکتشاف هاى جدید بزند، چنین چیزى در عرصه نجوم و ستاره شناسى پدیده اى معمول و متداول است. شاید همین نکته راز اقبال بسیار گسترده مردم عادى به نجوم باشد.هرچند که فیزیک آماتورى و شیمى آماتورى نداریم، اما نجوم آماتورى از طرفداران بسیارى برخوردار است. راز این علاقه نیز در یکى از مهم ترین اختراعات بشر نهفته است: تلسکوپ.پیش از اختراع تلسکوپ جهان بسیار کوچک بود و به زمین، خورشید، پنج سیاره و تعدادى ستاره محدود مى شد. اما پس از اختراع تلسکوپ گستره وسیع ترى از جهان در مقابل دیدگان ما قرار گرفت. فهمیدیم که کهکشان ما مجموعه اى از ستارگان است که قطر آن به چند هزار سال نورى مى رسد. گذشته از کهکشان  ما، میلیون ها کهکشان در عالم وجود دارد که هرکدام تعداد بى شمارى ستاره دارند.تلسکوپ یکى از مهم ترین اختراعات قرن هفدهم است هرچند که دانشمندان سال ها پیش از توانایى عدسى براى بزرگ تر کردن اجسام مطلع بودند. اولین تلسکوپى که عملاً مورد استفاده قرار گرفت در سال ۱۶۰۸ ساخته شد. هانس لیپرهى و یاکوب متیوس از جمله اولین افرادى بودند که توانستند تلسکوپى با قدرت کم بسازند. اما گالیله کسى بود که توانست در سال ۱۶۰۹ با استفاده از تلسکوپ به مشاهده دقیق اجرام آسمانى بپردازد. وى توانست با استفاده از تلسکوپش به تماشاى اقمار مشترى بپردازد و تصویر هایى از آن رسم کند. از زمان گالیله به بعد ساخت تلسکوپ با پیشرفت هاى فراوانى همراه بوده است.امروزه ما با تلسکوپ هاى بسیار قدرتمندى که در اختیار داریم مى توانیم اجرامى را که میلیون ها سال نورى از ما فاصله دارند، مشاهده کنیم. گذشته از تلسکوپ هاى بسیار قوى که در بسیارى از مناطق جهان به جمع آورى اطلاعات مشغولند، تلسکوپ هاى بسیارى هم در خارج از زمین و در مدار، دورترین اجرام را رصد مى کنند که تلسکوپ فضایى هابل از مشهور ترین آنان است. امروزه تلسکوپ هابل مى تواند تصویر هایى از دورترین نقاط براى ما ارسال کند که به گمان بسیارى از دانشمندان مرز جهان ما محسوب مى شود. گذشته از این تلسکوپ هایى وجود دارند که در گستره اى از طیف کار مى کنند که براى چشم انسان غیر مرئى است. مانند پرتو هاى رادیویى، گاما و اشعه ایکس.تلسکوپ ها معمولاً از یک یا دو عدسى یا آینه ساخته مى شوند که مى توانند پرتو هاى نور را متمرکز کنند. از آنجایى که قطر عدسى یا آینه یک تلسکوپ به مراتب بزرگ تر از چشم انسان است، مى تواند مقدار بیشترى از نور را جمع آورى و متمرکز کند و در نتیجه جزئیات بیشترى از جسم مورد نظر را ارائه دهد.هر چند که امروزه انواع مختلفى از تلسکوپ ها وجود دارند که در گستره وسیعى از طول موج ها کار مى کنند، اما براى بسیارى از آماتورها و حتى اخترشناسان حرفه اى یک تلسکوپ نورى خوب، بهترین گزینه است که مى تواند خود را ساعت ها با آن مشغول کرده و در آسمان بى پایان شب دست به اکتشاف بزنند و لذت گالیله از تماشاى اقمار مشترى را یک بار دیگر شخصاً تجربه کنند.تلسکوپ شکستى (تلسکوپ هاى مجهز به عدسى) از جمله اولین تلسکوپ ها هستند ولى خیلى زود مشخص شد که ساخت و استفاده از تلسکوپ هاى با بازتابى (مجهز به آینه) بسیار آسانتر است. عدسى ها را فقط مى توان از پیرامون آن نگه داشت و همین نکته باعث مى شود که عدسى در اثر سنگینى وزن خودش خمیده شود اما آینه ها این محدودیت  را ندارنداز طرف دیگر تصویر نورى که از آینه ها به دست مى آید عارى از هر گونه انحراف رنگى (خطاهاى رنگى) است
با توجه به اینکه تلسکوپ ابزارى محورى در ستاره شناسى است، شناخت دقیق آن براى هر کسى که بخواهد اقدام به فعالیت هاى رصدى کند از اهمیت بسیار برخوردار است. کتاب «فناورى تلسکوپ ها» مى تواند کاربر را در پیدا کردن موقعیت اجرام آسمانى، انواع مختلف تلسکوپ ها، شناخت نور، شناخت حرکت ها، انواع مختلف نصب و دیگر موارد مرتبط یارى دهد. هر چند که این کتاب براى دانشجویان فیزیک تالیف شده است اما شیوه تدوین کتاب به گونه اى است که همه دوستداران نجوم و آسمان بیکران شب مى توانند از آن بهره مند شوند.

منبع:سایت کیمیا نت

پلوتون

طفلک پلوتون، چه کسی توپی با قطر 2306 کیلومتر که یک پنجم قطر زمین هم نمی‌شود و جرم فقط دو هزارم جرم زمین را یک سیاره می‌داند؟ پلوتون حتی از هفت ماه منظومه‌ی شمسی و بدتر از همه از ماه زمین هم ریز تر است. منظومه‌ی شمسی این‌قدر گستاخانه با اعضای ریزش برخورد نکرده‌است که با پلوتون. مدار پلوتون با مدار همه‌ی سیارات فرق می‌کند. اگر بتوانیم همه‌ی سیاره‌ها را روی یک میز مرتب بچینیم، پلوتون انگار به فنری وصل شده است که باعث می‌شود بالاتر یا پایین‌تر از سطح میز جا بگیرد. مدار پلوتون در صفحه‌ی منظومه‌ی شمسی نیست. یوهان کپلر در قرن شانزدهم گفت که مدار سیارات بیضی است، اما حقیقت این است که مدار هیچ سیاره‌ای به اندازه‌ی پلوتون بیضی نیست. کپلر در خواب هم نمی‌دید که روزی سیاره‌ای کشف شود که مدارش به قدری بیضی باشد که عنوان دورترین سیاره‌ی منظومه‌ی شمسی را هر از چندگاهی با نپتون عوض کند. پلوتون وقتی به نزدیک‌ترین فاصله اش از خورشید می‌رسد از سیاره‌ی نپتون هم به خورشید نزدیک‌تر می‌شود. بخشی از مدار پلوتون درون مدار نپتون است. مدار پلوتون بیشتر شبیه مدار دنباله‌دارهاست تا سیاره‌ها. یعنی از 18 بهمن 1357 (7 فوریه 1979) تا 22 بهمن 1377 (11 فوریه 1999) پلوتون درون مدار نپتون بود و نپتون دورترین سیاره از خورشید تلقی می‌شد. عنوانی که به نظر می‌رسد دیگر هرگز از دست ندهد.
سیاره X
استان کشف پلوتون اسطوره‌ی اخترشناسی نوین است. وقتی یوهان گاله نپتون را در 1846 دید مکانیک نیوتونی حاکم مطلق جهان بود. چه کسی می‌توانست محاسبات فیزیکی که محل نپتون را در آسمان پیش‌بینی کرده‌بودند انکار کند. داستان از این قرار بود که مدار اورانوس نامنظم بود و مطابق نظریه‌های فیزیکی رفتار نمی‌کرد. دو ریاضی‌دان از روی داده‌های رصدی اورانوس حدس زدند که سیاره‌ای در ورای آن عامل اصلی این اختلال‌هاست. آن‌دو به درستی محل سیاره‌ی جدید را تخمین زدند و گاله فقط آن را دید. اما به نظر می‌رسید مدار نپتون هم نامنظمی‌هایی دارد. اخترشناسان که مزه‌ی کشف نپتون را چشیده بودند باز هم گمان بردند که سیاره‌ای آن‌سوی نپتون همه‌ی این نامنظمی‌ها را پدید آورده است. ویلیام پیکرینگ و پرسیوال لاول چندین محل را در آسمان تخمین زدند که اگر سیاره‌ی X در آن محل‌ها بود می‌توانست چنین نامنظمی‌هایی در مدار نپتون پدید آورد. جستجو برای این سیاره از سال 1905 در رصدخانه‌ی لاول آغاز شد. کار جستجو حتی سال‌ها پس از مرگ لاول در 1916 نیز ادامه یافت.
کلاید تامباو (Clyde Tombaugh) منجم جوانی بود که تلسکوپی دست‌ساز ساخته بود. او طرح‌هایی را که از پشت چشمی این تلسکوپ از مشتری و زحل کشیده بود برای رصدخانه‌ی لاول فرستاد. این باعث شد که تامباو در 1929 در رصدخانه استخدام شود. در رصدخانه‌ی لاول از هر بخش آسمان به فواصل زمانی معین (مثلا یک هفته) دوبار عکاسی می‌شد. با مقایسه‌ی این دو عکس اگر چیزی در زمینه‌ی ستاره‌های ثابت حرکت می‌کرد پیدا می‌شد. برای مقایسه هر دو عکس را داخل دستگاهی به نام مقایسه گر چشمک‌زن (Blink Comparator) می‌گذاشتند. تامباو شب‌ها را به عکاسی می‌گذراند و روزها را به مقایسه‌ی عکس‌های تهیه شده. و سرانجام پس از 25 سال تلاش در رصدخانه‌ی لاول، تامباو جوان پلوتون را در 29 بهمن 1308 (18 فوریه‌ی 1930) در عکس‌هایی که ماه پیش گرفته شده بود یافت.

سیاره‌ای که تامباو کشف کرده بود مدتی بی‌نام بود. نام پلوتون را دختری 11 ساله به نام ونتیا فیر (Venetia Phair) که آن زمان دانش‌آموز یک مدرسه‌ی ابتدایی در انگلستان بود پیشنهاد کرد. پلوتون (Pluto) خدای دنیای زیرین است. صبح یکی از روزهای اواخر زمستان 1930 پدر ونتیا در صفحه‌ی 14 روزنامه‌ی Times خبر کشف سیاره‌ی تازه را خواند و برای دخترش تعریف کرد که هنوز نامی برای این سیاره انتخاب نشده است. ونتیا هم که به اسطوره شناسی و نجوم علاقه‌مند بود نام پلوتون را پیشنهاد کرد. پلوتون به قدری نام موفقی بود که همان سال شخصیت پلوتو (سگ معروف والت دیزنیاز روی سیاره جدید نام‌گذاری شد. .

عجیب نیست که نشان پلوتون برای پاسداشت لاول ترکیبی از حروف P و L است. اما…، اما این پلوتون نمی‌توانست سیاره‌ی X لاول باشد، با این‌که پلوتون تقریبا در یکی از محل‌هایی کشف شد که لاول پیش‌بینی کرده بود. از همان ابتدا بعد از این‌که معلوم شد قرص پلوتون از پشت چشمی دیده نمی‌شود همه می‌دانستند که پلوتون کوچک‌تر و کم‌جرم‌تر از آن است که چنین تغییراتی بر مدار نپتون وارد کند. تازه به نظر می‌رسد این نپتون است که مدار پلوتون را بسیار آشفته کرده است، پلوتون هرگز نمی‌تواند تأثیر چشمگیری بر نپتون بگذارد.

پس سیاره‌ی X کجاست؟ پس از کشف پلوتون تامباو جستجویش را ادامه داد. او چندین سیارک، ستاره‌ی متغیر و حتی یک دنباله‌دار یافت. اما خبری از سیاره‌ی دیگری نشد. پایونیر 10 و 11 و ویجرهای 1 و 2 که به ملاقات اورانوس و نپتون رفتند مشکل مدار آنها را برای همیشه حل کردند. وقتی فضاپیماها از کنار سیاره‌ها می‌گذشتند مقداری شتاب می‌گرفتند. این شتاب مستقیما به جرم سیاره مربوط می‌شود. با اندازه‌گیری این شتاب دانشمندان دریافتند که جرم اورانوس و نپتون را 1 درصد کمتر از جرم واقعی آنها محاسبه کرده بودند. با جایگذاری اعداد جدید مشکل نامنظمی‌های مدار هر دو سیاره برای همیشه حل شد. پس هیچ سیاره‌ای X ای وجود ندارد.
اجرام کوئی‌پر
با این همه پلوتون بیش از هفتاد سال بدون مشکل بزرگی یک سیاره بود. ولی همه چیز در پاییز 1380 (2002) تغییر کرد؛ زمانی که اخترشناسان کوآوار را یافتند. از 1992 که اولین جرم در کمربند کوئی‌پر کشف شد تا کنون بیش از 800 جرم در این ناحیه از منظومه‌ی شمسی شناخته شده است. کمربند کوئی‌پر منطقه‌ای است دورتر از مدار نپتون که پیش‌بینی می‌شود شامل هزاران جرم کوچکی باشد که از ابتدای پیدایش منظومه‌ی شمسی به همراه خود سیاره‌ی نپتون به آن محل رانده شده‌اند. هیچکدام از این 800 جسم در حد و اندازه‌های پلوتون و حتی قمرش، کارن، نبودند. ولی کوآوار جسمی با قطر 1260 کیلومتر بود. بی‌شک کوآوار به گروهی از اجرام منظومه‌ی شمسی تعلق داشت که پیش از این نام‌گذاری شده بود: اجرام کمربند کویی‌پر (KBO). مشکل این‌جا بود که پلوتون هم می‌بایست جزء این گروه قرار می‌گرفت. اگر تنها تفاوت پلوتون با دیگر اجرامی کویی‌پر اندازه‌اش بود، کوآوار فقط چند کیلومتر از پلوتون کوچک‌تر بود. سال پیش مسئله برای پلوتون وقتی حیاتی‌تر شد که جرم کوئی‌پر 2003 VB12 (معروف به سدنا، Sedna) پا به خانواده‌ی منظومه‌ی شمسی گذاشت. سدنا از پلوتون بزرگ‌تر بود. مدار سدنا بی‌اندازه کشیده‌تر از مدار پلوتون است طوری که در نزدیک‌ترین فاصله از خورشید به 76 واحد نجومی (AU، هر واحد نجومی فاصله‌ی متوسط زمین از خورشید و تقریبا معادل 150 میلیون کیلومتر است) و در دورترین نقطه‌ی مدارش به فاصله‌ی 526 واحد نجومی از خورشید می‌رسد. به هرحال همین کشف باعث شد تا اخترشناسان به فکر تعیین ماهیت یک سیاره بیافتند.
ماهیت یک سیاره
این اولین باری نبود که اخترشناسان به دنبال تعریفی برای یک سیاره بودند. وقتی ویلیام هرشل در 1781 به دنبال ستاره‌های دوتایی می‌گشت جرمی را در صورت فلکی ثور دید که ابتدا تصور می‌کرد یک دنباله‌دار است. اما مدار این جرم تازه کشف شده بیشتر شبیه مدار سیاره‌ها، دایره‌ای، بود. به زودی همه قبول کردند که جرم تازه سیاره‌ی هفتم منظومه‌ی شمسی است و نامش را اورانوس نهادند. اورانوس یک قانون کهنه را زنده کرد: قانون بده (Bode) که اندازه و فاصله‌ی سیارات از خورشید را بر حسب یک رابطه‌ی ریاضی بیان می‌کند. اخترشناسان تا پیش از کشف اورانوس قانون بده را بی‌معنی می‌پنداشتند(این قانون امروزه ‌هم بی معنی تلقی می‌شود و صرفا از نظر تاریخی اهمیت دارد) ولی اورانوس درست در محلی کشف شد که قانون بده پیش‌بینی می‌کرد سیاره‌ای آنجا باشد. اما در قانون بده یک مشکل وجود داشت، این قانون پیش‌بینی می‌کرد که می‌بایست سیاره‌ای بین مریخ و مشتری وجود داشته باشد، ولی تا آن زمان چنین جرمی کشف نشده بود. پس کاوش‌های بعدی برای کشف این سیاره ادامه یافت، تا این‌که در 1801 درست در همان فاصله‌ی بین مریخ و مشتری سرس (Ceres) کشف شد. بلافاصله این جرم را یک سیاره دانستند. اما یک سال بعد در همان منطقه پالاس کشف شد. چند سال بعد جونو پیدا شد که مداری مشابه مدار دو جرم قبلی داشت. با ادامه‌ی این کشف‌ها ویلیام هرشل پیشنهاد کرد که این اجرام جدید در دسته‌ای جدا از سیارات طبقه بندی شوند. به هرحال حتی سال‌ها پس از مرگ هرشل این طبقه بندی را همه قبول نداشتند. امروزه هزاران سیارک کشف شده است که سرس از همه‌یشان بزرگ‌تر است. دیگر سیارک‌ها صخره‌های سرگردانی هستند که بین مدار مریخ و مشتری دور خورشید در گردشند.
بار بعد که موضوع تعریف علمی سیاره مطرح شد به طرح وجود کوتوله‌های قهوه‌ای باز می‌گردد. کوتوله‌های قهوه‌ای ستاره‌های نارسی هستند که نه آن‌قدر پرجرم‌اند که یک ستاره باشند، نه آن‌قدر کم جرم که یک سیاره تلقی شوند. موضوع دیگر سیارات فراخورشیدی بودند. ده‌ها جرم سیاره مانند کشف شده‌اند که به دور ستاره‌های دیگر می‌گردند. از نظر اتحادیه‌ی بین‌المللی نجوم یک سیاره‌ی فراخورشیدی جسمی است که:

اجرامی با جرمی کمتر از کمینه‌ی جرم لازم برای آغاز واکنش‌های گرما-هسته‌ای (13 برابر جرم مشتری برای جرمی با ترکیب شیمیایی مشابه) که دور یک ستاره یا بازمانده‌ی یک ستاره می‌گردد. اهمیتی ندارد که این جرم چگونه شکل گرفته است. کمینه‌ی جرم یا اندازه‌ی لازم برای یک سیاره‌ی فراخورشیدی تا یک سیاره تلقی شود همان‌هایی است که برای منظومه‌ی شمسی تعریف می‌شود.

این تعریف مشکلی از ما نمی‌کاهد، باید کمینه‌ها را در منظومه‌ی شمسی خودمان تعریف کنیم. با کشف پلوتون، کوآوار، سدنا و دیگر اجرام کمربند کویی‌پر بار دیگر بحث تعریف ماهیت یک سیاره به زبان‌ها افتاد.اتحادیه‌ی بین‌المللی نجوم مجبور بود که پس از سال‌ها سکوت تعریف جامعی از یک سیاره ارائه دهد. تا همین هفته‌ی پیش (اواخر مرداد 85) تعریف رسمی‌ای از یک سیاره وجود نداشت.

پیش از این مایک براون از MIT یک سیاره را چنین تعریف کرده بود: «سیاره به هر جسمی در منظومه‌ی شمسی می‌گویند که جرمش از مجموع جرم‌های دیگر اجرامی که در مدار مشابه به مدار آن دور خورشید می‌گردند بیشتر است». طبق این تعریف پلوتون سیاره نبود. در پاییز 1385 گروه 19 نفره‌ی اتحادیه‌ی بین‌المللی نجوم (IAU) که به مطالعه درباره‌ی تعریف یک سیاره می‌پرداخت سه گزینه مقابل خود داشت:
سیاره هر جسمی است که به دور خورشید می‌گردد و قطرش بیش از 2000 کیلومتر است
سیاره هر جسمی است که به دور خورشید می‌گردد و شکلش به دلیل گرانشش ثابت است
سیاره هر جسمی است که به دور خورشید می‌گردد و جرم اصلی در منطقه‌اش محسوب می‌شود.

سرانجام مسئله‌ی تعریف سیاره به همایش تابستان 1385 (2006) IAU در پراگ جمهوری چک رسید.
هر جسم گردی یک سیاره نیست
پیش‌نویسی که به جلسه‌ی IAU رسید بیان می‌کرد که یک سیاره جسمی است که به دور خورشید می‌گردد و آن قدر جرم دارد که بر اثر نیروی گرانش خودش شکلی کروی داشته باشد. بر اساس این تعریف کمیته‌ی تعیین ماهیت سیارات پیشنهاد کرده‌بود که سرس، پلوتون و قمرش کارن و سدنا در فهرست سیارات منظومه‌ی شمسی قرار بگیرند. به این ترتیب تعداد سیارات به 12 عدد می‌رسید. مشکل همین‌جا تمام می‌شد اگر منظومه‌ی شمسی هیچ جسم دیگری نداشت. ولی پیش‌بینی می‌شود که بیش از 200 جرم در کمربند کویی‌پر وجود دارد که همگی گرد اند. فکرش را بکنید چه کسی می‌توانست نام تمامی سیارات منظومه‌ی شمسی را از حفظ باشد.

در نهایت این نظر مورد موافقت همه‌ی اعضا قرار نگرفت و در جلسه‌ی IAU 474 نفر از اخترشناسان درباره‌ی ماهیت یک سیاره و آن‌چه که یک سیاره را از صخره یا اجرام ریز منظومه‌ی شمسی متمایز می‌کند رأی دادند و تصمیم گرفتند به جای این‌که ده‌ها جرم دیگر را به فهرست سیارات منظومه‌ی شمسی وارد کنند، فقط پلوتون بیچاره را از مقامش عزل کنند. نتیجه‌ی رأی گیری این شد که تمام اجرام منظومه‌ی شمسی به سه دسته تقسیم شدند:
سیارات: یک سیاره جسمی آسمانی است که 1. در مداری به دور خورشید بگردد 2. به قدر کافی جرم داشته باشد تا به تعادل هیدرواستاتیکی برسد (یعنی شکلی گرد داشته باشد) 3. منطقه‌ی اطراف مدارش را پاک کرده باشد.
سیارات کوتوله: یک سیاره‌ی کوتوله جسمی آسمانی است که 1. در مداری به دور خورشید بگردد 2. به قدر کافی جرم داشته باشد تا به تعادل هیدرواستاتیکی برسد (یعنی شکلی گرد داشته باشد) 3. منطقه‌ی اطراف مدارش را پاک نکرده باشد 4. یک قمر نباشد.
اجرام کوچک منظومه‌ی شمسی: هر جسم دیگری که در دسته‌بندی‌های گفته شده جای نگیرد یک جرم کوچک منظومه‌ی شمسی محسوب می‌گردد.

بنابراین هشت سیاره‌ی منظومه‌ی شمسی: عطارد، زهره، زمین، مریخ، مشتری، زحل، اورانوس و نپتون هستند.
پلوتون یک سیاره‌ی کوتوله است. و از این پس به اجرام فرانپتونی (اجرامی که در مدارهایی اطراف یا دورتر از نپتون به دور خورشید می‌گردند، چه سیاره‌ی کوتوله باشند مثل سدنا یا چه جرم کوچک
منظومه‌ی شمسی) اجرامی پلوتونی گفته می‌شود
تردیدها
این تعریف جدید برای برخی اخترشناسان چندان خوش‌آیند نیست. مدیر پروژه‌ی افق‌های نوی ناسا در میان این افراد است. آنها عقیده دارند که معنی «پاک کردن منطقه‌ی اطراف مدار» که ویژگی سوم یک سیاره است چندان واضح نیست. فرضیه‌ی شکل‌گیری سیارات بیان می‌کند، نیروی گرانش یک سیاره یا یک پیش‌سیاره (سیاره‌ای در حالت شکل‌گیری) با گذشت منطقه‌ی اطراف مدارش را جاروب می‌کند. با صدها بار گردش سیاره به دور ستاره‌ی اصلی سیاره دیگر تمامی اجرام منطقه‌ی اطراف مدارش را یا جذب می‌کند یا به آنها آن‌قدر شتاب می‌دهد که از آن ناحیه می‌گریزند.

طبق تعریف سیاره وقتی منطقه‌ی اطراف مدارش را جاروب کرده است که هر جرم دیگری در آن منطقه یا قمر سیاره باشد یا تحت کنترل نیروی گرانش آن سیاره قرار داشته باشد. برای مثال سیارک‌های گروه تروجان همگی در مدار مشتری به گرد خورشید می‌گردند ولی همه‌ی آنها تحت کنترل جاذبه‌ی مشتری اند. اجرام پلوتونی (طبق تعریف جدید IAU همان اجرام فرانپتونی) تحت تأثیر گرانش نپتون هستند، بنابراین نپتون یک سیاره است و ماه زمین (که هم گرد است و هم دور خورشید می‌گردد) قمر یک سیاره دیگر (زمین) است، پس یک سیاره نیست.

درباره‌ی گردی یک سیاره هم تردیدهایی وجود دارد. تصمیم‌گیری درباره‌ی این‌که چه اجسامی گرد اند یا چه اجسامی بر اثر نیروی گرانش خودشان شکل گرد پیدا کرده‌اند کار ساده‌ای نیست. به نظر نمی‌رسد ویژگی‌های فیزیکی ساده‌ای مثل جرم، اندازه یا چگالی کمکی به دسته‌بندی اجرام گرد بکنند. چون برای مثال سیارک پالاس با چگالی 2.9 گرم بر سانتیمتر مکعب شکلی نامنظم دارد ولی قمر انسلادوس با چگالی 1.61 گرم بر سانتیمتر مکعب نه تنها گرد است، بلکه کروی است.

با این همه مصوبه‌های اتحادیه‌ی بین‌المللی نجوم منبع اصلی کتاب‌ها و مقالات علمی است. اگر احساس می‌کنید چیزی در دنیا تغییر کرده و سر جایش نیست، بله درست فکر می‌کنید. از دوم شهریور 1385 پلوتون پس از 76 سال دیگر عضو منظومه‌ی شمسی نیست. از این پس منظومه‌ی شمسی هشت سیاره دارد.

منبع:سایت مجله نجوم