איך עובד לוויין תקשורת?
ארז בן-ארי בועט לחלל עוד סוד טכנולוגי. והפעם: איך עובד לוויין תקשורת?
לפני 50 שנה חשבו רוב המדענים ששיגור לווין מלאכותי לחלל לא יהיה רעיון שימושי במיוחד,אבל כיום הלווינים הם אחת הטכנולוגיות המשפיעות בעולם, ומהווים תשתית טכנולוגית לסוגים רבים של תקשורת. בין הדברים שאנחנו מבצעים בעזרתם האדיבה נמצאים הניווט הלוויני,מיפוי לוויני מדויק, חיזוי מזג האוויר, שידורי טלוויזיה, טלפוניה גלובלית ועוד ועוד.
המדינה הראשונה שהצליחה להגיע לחלל היא ברית המועצות, ששיגרה בשנת 1957 את הלווין ספוטניק. כעבור שנה הצליחה גם ארצות הברית במהלך דומה, ומאז שוגרו לחלל עוד מאות לווינים. רק מתחילת השנה הזאת כבר שוגרו לחלל קרוב ל-20 לווינים. באתר הזה ניתן לצפות ברשימה מלאה של הלווינים ששוגרו בכל שנה.
מה שמייחד לווינים היא העובדה שהם מרחפים מעל פני כדור הארץ בגובה רב מאוד. לווינים מסוימים צפים מעל נקודה מסוימת כל הזמן, ואחרים סובבים את כדור הארץ. בגלל מיקומם המיוחד, לווינים מסוגלים לשדר מידע למרחקים אדירים. שידור רדיו רגיל על פני האדמה מוגבל בטווח, ועצמים על הקרקע עשויים להפריע לו או אפילו לחסום אותו לגמרי. אצל הלווין, לעומת זאת, הגובה מאפשר שידור לאזור גדול מאוד וללא הפרעה. לווין תקשורת אינו משדר מידע בצורה עצמאית, אלא מידע ששודר אליו ממקור אחר, כך שהלווין הוא למעשה ממסר.המצאתו מיוחסת לסופר המדע הבדיוני ארתור סי. קלארק, שתיאר את הרעיון כבר בשנת 1945, יותר מ-10 שנים לפני שיגור הלווין הראשון.
כידוע, עצמים כבדים לא נוטים לרחף באוויר בכוחות עצמם, ולכן פעולתם של הלווינים היא דבר מרתק. במקום להיעזר בכנפיים ובמנוע על מנת לשמור על גובהם, נעזרים הלווינים בכוחות הכבידה ובחוקי הטבע.כדור הארץ מוקף בשדה כבידה שגורם לכולנו להישאר על הקרקע, אבל ככל שמתרחקים ממנו כך קטנה עוצמתו של כוח המשיכה. כאשר עצם מתרחק מספיק מכדור הארץ, הכבידה תפסיק להשפיע עליו והוא יוכל להמשיך לנוע ללא הפרעה. כאשר לווין משוגר לחלל, הוא מתרחק מכדור הארץ עד הנקודה שבה נוצר איזון בין הנטייה שלו להמשיך להתרחק לבין כוח הכבידה שפועל עליו, וכך הלווין נכנס למסלול. במצב כזה הוא יכול להישאר במסלול במשך שנים ארוכות, אבל בסופו של דבר הוא יאבד אנרגיה, האיזון יופר והלווין יתקרב אל כדור הארץ עד שייפול אליו.
חוקי הטבע השולטים בתנועת הלווין התגלו על ידי האסטרונום יוהן קפלר במאה ה-17, וכיום מדענים נעזרים במחשבים משוכללים כדי לחשב את המסלול של לווינים. כל שיגור חייב להתבצע בדיוק מושלם, כי אחרת הלווין עלול שלא להיכנס למסלול וליפול בחזרה, או גרוע מכך - לברוח אל החלל החיצון וללכת לאיבוד לנצח.
כאשר לווין ממוקם בחלל, הוא יכול לנוע באחד ממספר מסלולים שונים. במסלולים מסוימים הוא נמצא בכל רגע נתון מעל נקודה אחת ספציפית. לווינים אחרים נעים במסלול המקיף את כדור הארץ במהירות קבועה, ויש גם לווינים משוכללים שניתן לשלוט מרחוק במסלולם.לוויני צילום,למשל, יכולים לשנות את מסלולם בהתאם לדרישת המפעילים כדי לצלם אזור ספציפי.
מסתובב על ציר
כדי לבצע את עבודתם, הלווינים מצוידים במערכות אלקטרוניות משוכללות, שתפקידן לקלוט שידורים מהקרקע ולהגיב בהתאם. שידורים מסוימים מכילים הוראות ללווין לשנות את מסלולו, אחרים מיועדים לשידור בחזרה לאזור אחר של כדור הארץ. כדי להפעיל את המערכות הללו הלווין זקוק לחשמל,שאותו מפיקים בעזרת לוחות סולאריים העשויים מצירוף מתכות מיוחד, שיוצר
זרם חשמלי כאשר קרני השמש פוגעות בהם. הלוחות הללו נפרסים רק כאשר הלווין מגיע אל מקומו המיועד. לרוב הם בעלי שטח פנים הגדול פי כמה מגודלו של הלווין כולו. מאחר שכדור הארץ נע סביב השמש וגם מסתובב על צירו, ייתכן מצב שבו הלווין אינו חשוף לאור השמש, ואז פועלות מערכותיו בעזרת מצברים חזקים, שייטענו מחדש אחרי שהלווין יחזור לאור.
אודות הכותב והטור
הכותב הוא מהנדס בחברת מיקרוסופט ישראל. המדור "איך זה עובד" נועד לתת הבנה בסיסית בתופעות טכנולוגיות, ואין הוא מתיימר לספק הסבר מלא להן.
עדכון אחרון : 22/6/2005 9:54
נא להמתין לטעינת התגובות
