ระบบสื่อสารระหว่างดาวเทียมกับภาคพื้นโลก

ระบบสื่อสารระหว่างดาวเทียมกับภาคพื้นโลก

    

ดาวเทียมสื่อสาร (อังกฤษ: communication satellite หรือเรียกสั้นๆ ว่า comsat) เป็นดาวเทียมที่มีจุดประสงค์เพื่อการสื่อสารและโทรคมนาคม จะถูกส่งไปในช่วงของอวกาศเข้าสู่วงโคจรโดยมีความห่างจากพื้นโลกโดยประมาณ 35.786 กิโลเมตร ซึ่งความสูงในระดับนี้จะเป็นผลทำให้เกิดแรงดึงดูดระหว่างโลกกับดาวเทียม ในขณะที่โลกหมุนก็จะส่งแรงเหวี่ยง ทำให้ดาวเทียมเกิดการโคจรรอบโลกตามการหมุนของโลก

  ดาวเทียมสื่อสาร พัฒนาขึ้นมาเพื่อหลีกเลี่ยงข้อจำกัดของสถานีรับส่งไมโครเวฟบนผิวโลกโดยเป็นสถานีรับส่งสัญญาณไมโครเวฟบนอวกาศ ในการส่งสัญญาณต้องมีสถานีภาคพื้นดินคอยทำหน้าที่รับและส่งสัญญาณขึ้นไปบนดาวเทียมที่โคจรอยู่สูงจากพื้นโลกประมาณ 35,600 กิโลเมตร โดยดาวเทียมเหล่านั้นจะเคลื่อนที่ด้วยคามเร็วที่เท่ากับการหมุนของโลก จึงเสมือนกับดาวเทียมนั้นอยู่นิ่งกับที่ขณะที่โลกหมุนรอบตัวเอง ทำให้การส่งสัญญาณไมโครเวฟจากสถานีหนึ่งขึ้นไปบนดาวเทียม และการกระจายสัญญาณจากดาวเทียมลงมายังสถานีตามจุดต่างๆ บนผิวโลก เป็นไปอย่างแม่นยำ นอกจากนี้ยังมีการใช้งานดาวเทียมในการระบุตำแหน่งบนพื้นโลกเรียกว่าระบบจีพีเอส โดยบอกพิกัดเส้นรุ้งและเส้นแวงของผู้ใช้งานเพื่อใช้ในการนำทาง

ดาวเทียมสื่อสารหรือเรียกอีกอย่างหนึ่งว่าดาวเทียมโทรคมนาคม เป็นดาวเทียมที่ใช้ประโยชน์ในการสื่อสารภายในและระหว่างประเทศ โดยดาวเทียมของประเทศใดประเทศหนึ่ง มักจะอยู่สูงในระดับประมาณ 36,000 กิโลเมตรเหนือประเทศนั้นๆดาวเทียมสื่อสารจึงเป็นดาวเทียมค้างฟ้าที่อยู่คงที่บนฟ้าของประเทศใดประเทศหนึ่งตลอดเวลา ดาวเทียมไทยคมเป็นดาวเทียมสื่อสารดวงแรกของประเทศไทย ถูกส่งขึ้นสู่อวกาศโดยจรวดอารีอานขององค์การอวกาศยุโรบที่แฟรนกิอานา ที่ตำแหน่งเหนือละติดจุด 7 องศาเหนือและลองจิจุด 78.5 องศาตะวันออก สถานีภาคพื้นดินส่งสัญญาณขึ้นสู่ดาวเทียมอยู่ที่ ถนนรัตนาธิเบศร์ อำเภอเมือง จังหวัดนนทบุรี

ดาวเทียมค้างฟ้า ดาวเทียมค้างฟ้า คือ ดาวเทียมที่อยู่ ณ ตำแหน่งเดิมบนท้องฟ้า เพราะใช้เวลาโคจรรอบโลกครบรอบเท่ากับโลกหมุนรอบตัวเองพอดี เท่ากับ 23 ชั่วโมง 56 นาที ที่ระดับความสูง 35,786 กิโลเมตร เหนือเส้นศูนย์สูตร มีความเร็วในการโคจรประมาณ 3,070 เมตรต่อวินาที การส่งดาวเทียมสื่อสารหรือดาวเทียมโทรคมนาคมจะใช้ยานขนส่งอวกาศหรือจรวดส่งขึ้นไป

เป็นดาวเทียมค้างฟ้าคือปรากฏอยู่นิ่งบนท้องฟ้าเพื่อรับส่งคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นคลื่นวิทยุ โทรทัศน์ โทรศัพท์ โทรสารและอื่นๆ

องค์ประกอบสำคัญของดาวเทียม องค์ประกอบสำคัญของดาวเทียม ประกอบด้วย สายอากาศสื่อสาร เครื่องรับ-ส่งวิทยุ ทำหน้าที่ประมวลสัญญาณที่เข้า-ออก สายอากาศสื่อสารก่อนที่จะส่งต่อไปยังพื้นดิน แผงเซลล์แสงอาทิตย์ทำหน้าที่เปลี่ยนแสงอาทิตย์เป็นพลังงานไฟฟ้า แบตเตอรี่ ทำหน้าที่เก็บพลังงานไฟฟ้าสำหรับใช้ กรณีมีปัญหาไม่ได้รับแสงอาทิตย์ชั่วคราว เช่น ในช่วงเกิดสุริยุปราคา ดวงอาทิตย์ถูกบดบัง กำลังไฟฟ้าสูงสุดอาจถูกใช้ถึง 300-600 วัตต์ เครื่องวัด

แสง ทำหน้าที่ปรับตำแหน่งดาวเทียมกับโลกและดวงอาทิตย์ให้อยู่ในตำแหน่งที่ถูกต้องเสมอ จรวดขนาดเล็กทำหน้าที่รักษาการหมุน และการหันตัวของดาวเทียม

สถานีควบคุมดาวเทียมให้อยู่ในวงโคจรที่ถูกต้อง สถานีภาคพื้นดินชนิดต่างๆ การเชื่อมโยงระหว่างสถานีภาคพื้นดินกับผู้ใช้บริการ การเชื่อมต่อกับเครือข่ายการสื่อสารภาคพื้นดิน


ประวัติ


ผู้ริเริ่มแนวคิดการสื่อสารดาวเทียมคือ อาเธอร์ ซี คลาร์ก (Arthur C. Clarke) นักเขียนนวนิยายและสารคดีวิทยาศาสตร์ผู้มีชื่อเสียงปลายคริสต์ศตวรรษที่ 20 เขาสร้างจินตนาการการสื่อสารดาวเทียมตั้งแต่ปี ค.ศ. 1945 โดยเขียนบทความเรื่อง "Extra Terrestrial Relay" ในนิตยสาร Wireless World ฉบับเดือนตุลาคม 1945 ซึ่งบทความนั้นได้กล่าวถึงการเชื่อมระบบสัญญาณวิทยุจากมุมโลกหนึ่งไปยังอีกมุมโลกหนึ่ง ให้สามารถติดต่อสื่อสารกันได้ตลอด 24 ชั่วโมง โดยใช้สถานีถ่ายทอดวิทยุที่ลอยอยู่ในอวกาศเหนือพื้นโลกขึ้นไปประมาณ 35,786 กิโลเมตร จำนวน 3 สถานี


ในวันที่ 4 ตุลาคม ค.ศ. 1957 ข้อคิดในบทความของอาร์เธอร์ ซี คลาร์ก เริ่มเป็นจริงขึ้นมาเมื่อสหภาพโซเวียตได้ส่งดาวเทียมสปุตนิก ซึ่งเป็นดาวเทียมดวงแรกของโลกขึ้นสู่อวกาศได้สำเร็จ ต่อมาเมื่อวันที่ 18 ธันวาคม ค.ศ. 1958 สหรัฐอเมริกาได้ส่งดาวเทียมเพื่อการสื่อสารดวงแรกที่ชื่อว่า สกอร์ (SCORE) ขึ้นสู่อวกาศ และได้บันทึกเสียงสัญญาณที่เป็นคำกล่าวอวยพรของดไวต์ ดี. โอเซนฮาวร์ ประธานาธิบดีสหรัฐ เนื่องเทศกาลคริสต์มาสจากสถานีภาคพื้นดินแล้วถ่ายทอดสัญญาณจากดาวเทียมลงมาสู่ชาวโลก นับเป็นการส่งวิทยุกระจายเสียงจากดาวเทียมภาคพื้นโลกได้เป็นครั้งแรก

วันที่ 20 สิงหาคม ค.ศ. 1964 ประเทศสมาชิกสหภาพโทรคมนาคมระหว่างประเทศ (ITU) จำนวน 11 ประเทศ ร่วมกันจัดตั้งองค์การโทรคมนาคมทางดาวเทียมระหว่างประเทศ หรือเรียกว่า “อินเทลแซท” ขึ้นที่กรุงวอชิงตัน ดี.ซี. สหรัฐอเมริกาโดยให้ประเทศสมาชิกเข้าถือหุ้นดำเนินการใช้ดาวเทียมเพื่อกิจการโทรคมนาคมพานิชย์แห่งโลก INTELSAT ตั้งคณะกรรมการ INTERIM COMMUNICATIONS SATELLITE COMMITTEE (ICSC) จัดการในธุรกิจต่าง ๆ ตามนโยบายของ ICSC เช่นการจัดสร้างดาวเทียมการปล่อยดาวเทียมการกำหนดมาตรฐานสถานีภาคพื้นดิน การกำหนดค่าเช่าใช้ช่องสัญญาณดาวเทียม เป็นต้น

วันที่ 10 ตุลาคม ค.ศ. 1964 ได้มีการถ่ายทอดโทรทัศน์พิธีเปิดงานกีฬาโอลิมปิกครั้งที่ 18 จากกรุงโตเกียว ผ่านดาวเทียม “SYNCOM III” ไปสหรัฐอเมริกานับได้ว่าเป็นการถ่ายทอดสัญญาณโทรทัศน์ผ่านดาวเทียมครั้งแรกของโลก

วันที่ 6 เมษายน ค.ศ. 1965 COMSAT ส่งดาวเทียม “TELSAT 1” หรือในชื่อว่า EARLY BIRD ส่งขึ้นเหนือมหาสมุทรแอตแลนติก ถือว่าเป็นดาวเทียมเพื่อการสื่อสาร เพื่อการพานิชย์ดวงแรกของโลก ในระยะหลังมีหลายประเทศที่มีดาวเทียมเป็นของตนเอง (DOMSAT) เพื่อใช้ในการสื่อสารภายในประเทศ

PALAPA ของอินโดนีเซีย
SAKURA ของญี่ปุ่น
COMSTAR ของอเมริกา และ THAICOM ของ ประเทศไทย


ดาวเทียมไทยคม เป็นโครงการ ดาวเทียมสื่อสาร เพื่อให้บริการสื่อสารผ่านช่องสัญญาณดาวเทียม ซึ่งกระทรวงคมนาคม (ในขณะนั้น) ต้องการจัดหาดาวเทียมเพื่อรองรับการขยายตัวด้านการสื่อสารของประเทศอย่างรวดเร็ว แต่ในเวลานั้นประเทศไทยยังไม่มีดาวเทียมเป็นของตนเอง และต้องทำการเช่าวงจรสื่อสารจากดาวเทียมของประเทศต่างๆ ทำให้ให้เกิดความไม่สะดวกและสูญเสียเงินออกนอกประเทศเป็นจำนวนมาก แต่เนื่องจากการจัดสร้างดาวเทียมต้องใช้เงินลงทุนสูงมากจึงได้มีการเปิดประมูลเพื่อให้สัมปทานแก่บริษัทเอกชนเข้ามาดำเนินการแทนการใช้งบประมาณจากภาครัฐ และ บริษัท ชินวัตร แซทเทลไลท์ จำกัด (มหาชน) ซึ่งต่อมาได้เปลี่ยนชื่อเป็น บริษัท ชินแซทเทลไลท์ จำกัด (มหาชน) และ บริษัท ไทยคม จำกัด (มหาชน) ตามลำดับ ซึ่งเป็นบริษัทในเครือของ บริษัท ชิน คอร์ปอเรชั่น จำกัด (มหาชน) ได้รับสัมปทานเมื่อ พ.ศ. 2534 เป็นต้นมา เป็นระยะเวลา 30 ปี (ปัจจุบันอำนาจการดูแลสัญญาโอนไปที่กระทรวงเทคโนโลยีสารสนเทศและการสื่อสาร) ชื่อ "ไทยคม" (Thaicom) เป็นชื่อพระราชทาน ที่พระบาทสมเด็จพระปรมินทรมหาภูมิพลอดุลยเดช ทรงพระกรุณาโปรดเกล้าฯ พระราชทาน โดยย่อมาจาก Thai Communications ในภาษาอังกฤษ ปัจจุบัน ดาวเทียมสื่อสารภายใต้ชื่อ ดาวเทียมไทยคม มีทั้งสิ้น 7 ดวง ใช้งานได้จริง 4 ดวง ดังนี้

ไทยคม 1

ไทยคม 1A ดาวเทียมดวงแรกของประเทศไทย เป็นดาวเทียมรุ่น HS-376 สร้างโดย Huges Space Aircraft (บริษัทลูกของ โบอิง) โคจรบริเวณพิกัดที่ 120 องศาตะวันออก ส่งขึ้นสู่วงโคจรเมื่อ 17 ธันวาคม พ.ศ. 2536 มีอายุการใช้งานประมาณ 15 ปี (ถึง พ.ศ. 2551)

เดิมดาวเทียมดวงนี้อยู่ที่พิกัด 78.5 องศาตะวันออก เรียกชื่อว่า ไทยคม 1 เมื่อย้ายมาอยู่ที่ 120 องศาตะวันออก เมื่อเดือนมิถุนายน พ.ศ. 2540 จึงเรียกชื่อใหม่ว่า "ไทยคม 1A"

ประวัติการสื่อสารผ่านดาวเทียมของโลก

พ.ศ. 2500 รัสเซีย ทดลองระบบวิทยุโดยผ่านดาวเทียม สปุตนิก 1 เป็นดาวเทียมดวงแรกที่มนุษย์ส่งขึ้นไปเคลื่อนรอบโลก
พ.ศ. 2505 สหรัฐอเมริการ่วมกับอังกฤษ ฝรั่งเศส สื่อสารข้ามมหาสมุทรแอตแลนติกด้วยดาวเทียมเทลสตาร์ 1
พ.ศ. 2505 รัสเซีย ใช้ดาวเทียมในการส่งสัญญาณโทรทัศน์ติดต่อผ่านดาวเทียมวอลสตอก 3,4
พ.ศ. 2507 สหรัฐอเมริกาได้ร่วมกันถ่ายทอดสัญญาณโทรทัศน์ในการแข่งขันโอลิมปิกผ่านดาวเทียม ซินคอม 3
พ.ศ. 2508 องค์การอินเทลแสท ( Intelsat ) ส่งดาวเทียมโทรคมนาคมดวงแรกชื่อว่าเออร์ลี่ เบอร์ด หรืออินเทลแสท 1 เหนือมหาสมุทร แอตแลนติก เพื่อติดต่อระหว่างยุโรบและสหรัฐอเมริกา ส่งโทรศัพท์หรือรายการโทรทัศน์ได้ 240 คู่สาย
พ.ศ. 2509 ดาวเทียมเทลแสท 2 สู่วงโคจร ประเทศไทยเปิดการติดต่อสื่อวารผ่านดาวเทียมเหนือมหาสมุทรแปซิฟิกกับสหรัฐอเมริกา ในวันที่ 1 เมษายน พ.ศ. 2510
พ.ศ. 2511 ดาวเทียมอินเทลแสท 3 ขึ้นสู่วงโคจร ประเทศไทยเปิดการติดต่อสื่อสารผ่านดาวเทียมเหนือมหาสมุทรแปซิฟิกและอินเดียเมื่อวันที่ 1 เมษายน พ.ศ. 2513


ประโยชน์ของดาวเทียมสื่อสาร

ดาวเทียมสื่อสารเป็นสถานีรับคลื่นวิทยุโทรทัศน์ โดยใช้คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจากสถานีบนโลกส่งไปยังอีกสถานีหนึ่งซึ่งอยู่ไกล ที่ไม่สามารถสื่อสารถึงกันโดยตรงได้สะดวก ซึ่งดาวเทียมสื่อสารสามารถรับส่งข้อมูลได้ครอบคลุมพื้นที่ทั่วโลก จึงทำให้ดาวเทียมสื่อสารมีหน้าที่รับส่งโทรทัศน์ โทรสาร ข่าวสาร ภาพโทรทัศน์และรายการวิทยุ ตลอดจนข้อมูลข่าวสารคอมพิวเตอร์ไปทั่วโลก โดยดาวเทียมสื่อสารมีประโชน์ที่สำคัญหลายด้าน ดังนี้

ด้านการสื่อสาร
ด้านการค้า
ด้านการทหาร
ด้านบริการในการปฏิบัติการในอวกาศ
ด้านอื่นๆ เช่น การอุตุนิยมวิทยา การสำรวจธรรมชาติ การสำรวจดาวเคราะห์ ฯลฯ เป็นต้นดาวเทียม