ΕΡΓΑΣΙΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ
Θέμα:
Τεχνητοί δορυφόροι
Τάξη:
Α’1
Ονοματεπώνυμα:
Αδάμη Βασιλική ,
Δημητρακοπούλου Σταυρούλα , Δήμου Χριστίνα , Καραλή Γεωργία
Πρόλογος...........................................................................Σελ.3
Ορισμός.............................................................................Σελ.4
Ιστορία...............................................................................Σελ.5
Μεταφορά-Τοποθέτηση-Λειτουργία...............................Σελ.9
Τεχνικά χαρακτηριστικά
δορυφόρων...........................Σελ.11
Έλεγχος θέσης
δορυφόρων...........................................Σελ.13
Αναλυτική παρουσίαση
τροχιάς....................................Σελ.14
Οπτική παρατήρηση τεχνητών δορυφόρων................Σελ.19
Είδη
δορυφόρων.............................................................Σελ.23
GPS..................................................................................Σελ.29
Δορυφόροι και
επικοινωνίες.........................................Σελ.31
Δορυφορικές
εικόνες......................................................Σελ.33
Το παγκόσμιο δορυφορικό
δίκτυο................................Σελ.36
Θετικές
επιδράσεις.........................................................Σελ.37
Ανεπιθύμητες συνέπειες και
αντιμετώπιση.................Σελ.43
Τί επιφυλάσσει το μέλλον για τους
δορυφόρους;........Σελ.46
Βιβλιογραφεία..................................................................Σελ.54
Ο αξιοζήλευτος τεχνολογικός πολιτισμός
είναι δημιούργημα του ανύσηχου ανθρώπινου πνεύματος. Πίσω απο κάθε νέα
κατάκτηση, πίσω απο οποιοδήποτε επίτευγμα υπάρχει η διανοητική προσπάθεια και η
αγρυπνία του νου. Η τεχνολογία αποτελεί το σύνολο των ανακαλύψεων και των
εφευρέσεων που δαμάζουν τις φυσικές δυνάμεις και τις θέτουν στην υπηρεσία του
ανθρώπου πάντα με τη χρήση της μηχανής. Σταθμός της ραγδαίας τεχνολογικής
εξέλιξης αποτελούν οι τεχνητοί δορυφόροι.
Οι δορυφόροι είναι τύποι διαστημοπλοίου
που προορίζονται να τεθούν σε τροχιά περί τη Γη ή άλλα ουράνια σώματα.
Αποικίζουν τους σκοτεινούς ουρανούς, λεγεώνες ολόκληρες, διαγράφοντας σιωπηλούς
κύκλους σαν σμήνη από μικρές Σελήνες. Είναι οι δαιμόνιοι ταξιδιώτες του
διαστήματος, οι τεχνητοί δορυφόροι, που εκτελούν τις εντολές μας διαμορφώνοντας
το σύγχρονο πολιτισμό.
Με τα ηλεκτρονικά μάτια
τους παρατηρούν τη Γη από ύψος εκατοντάδων χιλιομέτρων, οδηγώντας τους
ερευνητές σε κοιτάσματα ορυκτών αόρατα από την επιφάνεια. Αναμεταδίδουν τις
επικοινωνίες με την ταχύτητα του φωτός, συρρικνώνοντας τον πλανήτη τόσο ώστε
και οι πιο απομακρυσμένοι μεταξύ τους να απέχουν κλάσματα του δευτερολέπτου.
Μεταδίδουν μέσα από τους τηλεοπτικούς δέκτες μας πανοραμικές εικόνες για τις
καιρικές συνθήκες που επικρατούν παγκοσμίως και καθοδηγούν τα πλοία που
βρίσκονται στα σκοτάδια της νύχτας και στις θύελλες. Επιτηρούν περιοχές πιθανών
συγκρούσεων, συμβάλλοντας στη διατήρηση της ειρήνης σε έναν εύφλεκτο κόσμο αλλά
και στη γρηγορότερη υλοποίηση του καινούργιου όρου που μπήκε στη ζωή μας, της
παγκοσμιοποίησης.
Η εκτόξευση πυραύλων για θεαματικούς
και στρατιωτικούς λόγους είχε πραγματοποιηθεί στην Κίνα πριν από αρκετούς
αιώνες, αλλά με στοιχειώδη μέσα και χωρίς σοβαρές επιστημονικές γνώσεις. Η
μελέτη του πυραύλου άρχισε στην Ρωσία από τον Κ. Τσιολοκόβσκι, από τα 1883
μέχρι τα 1941. Ομοίως ο Ρ. Γκόνταρντ συνεχίζει τις σχετικές μελέτες και
προσπάθειες. Οι πρώτες οργανωμένες προσπάθειες έγιναν στη Γερμανία με γενναία
κρατική χρηματοδότηση και με κύριο υπεύθυνο τον Βέρνερ φον Μπράουν, ο οποίος
υπήρξε και ο μεγαλύτερος ειδικός σε θέματα πυραύλων. Στα 1942 εκτοξεύτηκε με
επιτυχία ο πρώτος πύραυλος V – 2, που έφτασε σε ύψος 95 χλμ. Και στη συνέχεια
μια σειρά πυραύλων του ίδιου τύπου χρησιμοποιήθηκε από τους ναζί για πολεμικές
επιχειρήσεις κατά της Αγγλίας. Μετά την κατάρρευση της ναζιστικής Γερμανίας, η
τεχνική των πυραύλων και το ήδη ειδικευμένο προσωπικό των Γερμανών μεταφέρεται
στις ΗΠΑ, όπου συνεχίζονται οι τελειοποιήσεις των μηχανών αυτών, κάτω από
συνθήκες άκρας μυστικότητας, για την κατασκευή διηπειρωτικών και άλλων
πυραύλων. Συγχρόνως, παρόμοιες ενέργειες κάνουν και οι Σοβιετικοί, με την ίδια
μυστικότητα. Έτσι, στη δεκαετία του 1950, οι στρατιωτικοί πύραυλοι έχουν
τελειοποιηθεί και χρησιμοποιούνται ευρύτατα στα οπλοστάσια όλων των κρατών.
Κατά την ίδια εποχή, άρχισαν να χρησιμοποιούνται ειδικοί πύραυλοι και για
επιστημονικούς σκοπούς.
ΠΡΩΤΗ ΕΚΤΟΞΕΥΣΗ ΔΟΡΥΦΟΡΟΥ!
Το βράδυ της 4ης Οκτωβρίου 1957, στη στρατιωτική βάση Ρέντστοουν στο
Χάντσβιλ της Αλαμπάμα, όπου εδρεύει το κέντρο βαλλιστικών πυραύλων του
αμερικανικού στρατού, γινόταν πάρτι προς τιμήν του νέου υπουργού άμυνας
Νιλ Μακελρόι ο οποίος επισκεπτόταν τη βάση. Οικοδεσπότες ήταν ο στρατηγός
Μεντάρις, διοικητής του κέντρου, και ο γερμανός μηχανικός Βέρνερ φον Μπράουν ο
οποίος μετά το τέλος του πολέμου μετέβη στις ΗΠΑ όπου και τέθηκε
επί κεφαλής του πυραυλικού προγράμματος. Κάποια στιγμή
μπήκε ξαφνικά στην αίθουσα ο υπεύθυνος των δημοσίων σχέσεων και ανακοίνωσε:
«Στρατηγέ μόλις επιβεβαιώθηκε ότι η Σοβιετική Ένωση έθεσε σε τροχιά γύρω
από τη γη τεχνητό δορυφόρο. Ο δορυφόρος εκπέμπει σήμα σε συνήθη
συχνότητα και τουλάχιστον ένας ραδιοερασιτέχνης έχει ακούσει το σήμα».
Στην αίθουσα επικράτησε σιωπή και μετά από λίγο ο φον Μπράουν
άρχισε να καταφέρεται κατά του υπουργείου άμυνας που δεν του έδινε την
άδεια να επιχειρήσει κάτι ανάλογο. Στη συνέχεια έκανε έκκληση στον νέο υπουργό
άμυνας να του δώσει την άδεια να εκτοξεύσει αντίστοιχο αμερικανικό
δορυφόρο.
Ο τεχνητός δορυφόρος, με
την ονομασία Σπούτνικ, ήταν μια μικρή μεταλλική μπάλα με διάμετρο 57 εκατοστά,
βάρος 84 κιλά και έκανε το γύρω της γης κάθε μιάμιση ώρα
εκπέμποντας ένα διαρκές και για πολλούς ενοχλητικό «μπιπ-μπιπ-μπιπ». Το σήμα
γινόταν αντιληπτό από τα κοινά ραδιόφωνα και η σφαίρα ήταν ορατή από τη
γη. Ολόκληρη η ανθρωπότητα αισθάνθηκε δέος με την είδηση. Ήταν η
αυγή μιας νέας εποχής και η αρχή για την κατάκτηση του διαστήματος. Το
γεγονός προκάλεσε θόρυβο και προβληματισμό στις ΗΠΑ και είχε ως
αποτέλεσμα να ληφθούν σημαντικές πολιτικές αποφάσεις για την πορεία των ΗΠΑ στο
διάστημα. Το σημαντικότερο ήταν η δημιουργία της ΝΑΣΑ το 1958 και η
εντατικοποίηση της διαστημικής έρευνας με αποτέλεσμα την κατάκτηση της σελήνης
το 1969. Αλλά πως κατάφερε η κατεστραμμένη από τον πόλεμο Σοβιετική
Ένωση να προηγηθεί στην κούρσα του διαστήματος; Αυτό οφείλεται στον
εξαίρετο μηχανικό Σεργκέι Κορολιόφ.
Μετά την πρώτη εκτόξευση έως τα μέσα
της δεκαετίας του 1990, έχουν εκτοξευτεί και τεθεί σε τροχιά χιλιάδες
δορυφόροι, που καλύπτουν ένα ευρύ φάσμα ερευνών και εφαρμογών, άλλοι
πραγματοποιώντας επιστημονικές παρατηρήσεις και μετρήσεις (επιστημονικοί
δορυφόροι) και άλλοι εξυπηρετώντας οικονομικούς και εμπορικούς σκοπούς
(δορυφόροι εφαρμογής). Έτσι, μέσω δορυφόρων πραγματοποιούνται αστρονομικές
παρατηρήσεις, μετρήσεις κοσμικής ακτινοβολίας, μετεωρολογικές προβλέψεις,
γεωλογικές έρευνες, χαρτογράφηση ηπείρων και ωκεανών, περιβαλλοντολογικές
έρευνες κ.λπ. και διεξάγονται οι τηλεπικοινωνίες, η ναυσιπλοΐα, η κατασκόπευση
στρατηγικών στόχων.
Κατά τη δεκαετία του 1970 η ανάπτυξη των
δορυφόρων, που είχε αρχίσει από την προηγούμενη δεκαετία, από τις ΗΠΑ και τη
Σοβιετική Ένωση, συνεχίστηκε και το φάσμα εφαρμογών διευρύνθηκε. Παράλληλα,
άρχισαν και άλλες χώρες να κατασκευάζουν δορυφόρους, κυρίως τηλεπικοινωνιακούς,
ενώ εξέλιξη σημειώθηκε και στη δορυφορική τηλεόραση, που λειτουργούσε ήδη από
το 1965, καθώς από τις αρχές της δεκαετίας άρχισε η μετάδοση και έγχρωμων
τηλεοπτικών προγραμμάτων μέσω δορυφόρου.
Από τις αρχές της δεκαετίας του 1980
βασική επιδίωξη κατά την κατασκευή των δορυφόρων είναι η αύξηση της ισχύος
εκπομπής τους, η μείωση του κόστους κατασκευής και λειτουργίας τους και η
δυνατότητα επαναχρησιμοποίησής τους. Τον Ιούνιο του 1983 το διαστημικό
λεωφορείο Τσάλεντζερ τοποθέτησε σε τροχιά τον πρώτο επαναχρησιμοποιούμενο
δορυφόρο στον κόσμο, τον SΡΑS 01 (Shuttle Ρallet Satellite), ο οποίος μετά το
τέλος της αποστολής του περισυνελέγη και μεταφέρθηκε στη Γη. Το 1984
ακολούθησε, πάλι από το Τσάλεντζερ, η τοποθέτηση του επαναχρησιμοποιούμενου
δορυφόρου LDΕF (Lοng Duratiοn Εxροsure Facility), που περισυνελέγη ύστερα από 5
χρόνια παραμονής στο διάστημα. Τον ίδιο χρόνο πραγματοποιήθηκε για πρώτη φορά
επισκευή δορυφόρου στο διάστημα: ο δορυφόρος Sοlar Μax μεταφέρθηκε με βραχίονες
ρομπότ μέσα στο Τσάλεντζερ, επισκευάστηκε από τους αστροναύτες και
επανατοποθετήθηκε σε τροχιά. Το 1988 πραγματοποιήθηκε για πρώτη φορά, μέσω
δορυφόρου, μετάδοση τηλεοπτικών προγραμμάτων υψηλής ευκρίνειας (Ηigh Definitiοn
ΤV) (μετάδοση Ολυμπιακών Αγώνων της Σεούλ). Μέχρι το τέλος της δεκαετίας
τηλεπικοινωνιακά δίκτυα με δορυφόρους είχαν αναπτυχθεί σε πολλές περιοχές της
Γης.
Κατά τη δεκαετία του 1990 το
ενδιαφέρον από κατασκευαστική άποψη συγκεντρώνουν οι μικροί δορυφόροι (mini
satellites), που χρησιμοποιούνται πλέον όχι μόνο για τηλεπικοινωνιακούς σκοπούς
και για τηλεπισκόπηση, αλλά και σε πλήθος άλλων εφαρμογών, χάρη στο μικρό τους
βάρος και κόστος.
Η μεταφορά των δορυφόρων και η τοποθέτησή τους σε
τροχιά γίνεται από πυραύλους ή διαστημικά λεωφορεία. Μόλις αυτά φτάσουν στην
προκαθορισμένη απόσταση από την επιφάνεια της Γης, αποδεσμεύουν το δορυφόρο,
προσδίδοντάς του την κατάλληλη κλίση και ταχύτητα, ώστε να εξασφαλίζεται η
εξισορρόπηση της βαρυτικής έλξης και της φυγόκεντρης δύναμης που ασκούνται
επάνω του. Η ταχύτητα που αποκτά τη στιγμή της αποδέσμευσης ο δορυφόρος είναι
αυτή με την οποία στη συνέχεια εκτελεί τις περιφορές του. Το ύψος της τροχιάς
στην οποία τοποθετείται ο δορυφόρος εξαρτάται από το είδος της αποστολής του.
Ιδιαίτερα σημαντική, κυρίως για τους τηλεπικοινωνιακούς και τους
μετεωρολογικούς δορυφόρους, είναι η γεωστατική τροχιά, 36.000 χλμ. πάνω από την
επιφάνεια της Γης. Για κάποιον παρατηρητή στη Γη, ένας δορυφόρος που κινείται
στην τροχιά αυτή φαίνεται ακίνητος, καθώς έχει ίδια γωνιακή ταχύτητα με εκείνη
της επιφάνειας της Γης και εκτελεί μια περιφορά σε 24 ώρες.
Επειδή οι δορυφόροι δεν χρειάζονται
καύσιμα για την κίνησή τους, οι ενεργειακές τους ανάγκες αφορούν συνήθως μόνο
τη λειτουργία τους και τις κινήσεις διόρθωσης της πορείας τους. Αυτές
καλύπτονται από πίνακες ηλιακών κυττάρων, από καύσιμα στοιχεία ή -στην
περίπτωση στρατιωτικών δορυφόρων- από μικρούς πυρηνικούς αντιδραστήρες. Το γεγονός
αυτό έχει ως αποτέλεσμα να περιφέρονται γύρω από τη Γη για μεγάλο χρονικό
διάστημα, ακόμη και μετά το τέλος της αποστολής τους, αποτελώντας πρόβλημα για
τις επόμενες διαστημικές αποστολές. Αν περιφέρονται σε σχετικά χαμηλές τροχιές,
μπορεί μετά από μερικά χρόνια να εισέλθουν στα ανώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας
και λόγω τριβής να αναφλεγούν. Σε μερικές περιπτώσεις η ανάφλεξη αυτή δεν είναι
τέλεια, με συνέπεια τμήματά τους να πέφτουν τελικά στη Γη. Η πιθανότητα πτώσης
στη Γη ή ατυχημάτων στον περιγήινο χώρο αποκτά ιδιαίτερη επικινδυνότητα όταν
αφορά δορυφόρους με πυρηνικό αντιδραστήρα, καθώς περιστατικά του είδους αυτού
έχουν σημειωθεί κατά καιρούς (πτώση του σοβιετικού πυρηνικού δορυφόρου Κοsmοs
954 στον Καναδά το 1978, έκρηξη του Κοsmοs 1275 πάνω από την Αλάσκα το 1981).
Για την αποφυγή παρόμοιων περιστατικών εφαρμόζεται η μετακίνηση των πυρηνικών
δορυφόρων, μετά το τέλος της αποστολής τους, σε συγκεκριμένες τροχιές, όπου θα
περιφέρονται για μεγάλο χρονικό διάστημα. Ούτε αυτή, όμως, η διαδικασία είναι απολύτως
ασφαλής, καθώς το 1983 οι χειρισμοί για τη μετακίνηση του πυρηνικού δορυφόρου
Κοsmοs 1402 απέτυχαν, με αποτέλεσμα ο τελευταίος να εισέλθει στην ατμόσφαιρα
και να συντριβεί στον Ινδικό Ωκεανό.
Οι σύγχρονοι εν ενεργεία
δορυφόροι είναι ενεργητικής και όχι παθητικής φύσεως. Δηλαδή, αναμεταδίδουν το
σήμα που λαμβάνουν μέσω των πολύπλοκων ηλεκτρονικών συστημάτων που έχουν, και
δεν το αντανακλούν απλά πίσω στη Γη. Για την επιτυχή αναμετάδοση του σήματος
απαιτούνται μηχανισμοί ακριβείας τόσο για τον έλεγχο όσο και για την θέση του
δορυφόρου. Την ηλεκτρική ενέργεια που χρειάζονται όλα τα ηλεκτρομηχανικά
συστήματα την αντλούν από αρκετά μεγάλες διατάξεις ηλιακών στοιχείων (solar
panels), και εφεδρικές μπαταρίες Νικελίου- Καδμίου (Ni-Cad) για περιόδους
έκλειψης του ηλίου.
ΠΟΣΟ ΓΡΗΓΟΡΟΙ ΕΙΝΑΙ ΟΙ ΔΟΡΥΦΟΡΟΙ;
Η ταχύτητα που αναπτύσσει
ένας δορυφόρος εξαρτάται από το ύψος της τροχιάς του. Όσο κοντύτερα βρίσκεται
στη Γη τόσο μεγαλύτερη είναι η ταχύτητα με την οποία περιστρέφεται. Για
παράδειγμα, οι δορυφόροι που χρησιμοποιούνται για μετεωρολογικές μελέτες
διαγράφουν κοντινές τροχιές, γι' αυτό εστιάζουν αστραπιαία σε όλη την επιφάνεια
της Γης. Καθώς κινούνται με ταχύτητα 27.000 χιλιόμετρα την ώρα, πραγματοποιούν
μία πλήρη περιστροφή σε λιγότερο από δύο ώρες.
Οι τηλεοπτικοί δορυφόροι
και όσοι χρησιμοποιούνται στις τηλεπικοινωνίες πρέπει να βρίσκονται σταθερά
στην ίδια θέση σε σχέση με το χρήστη. Μερικοί κινούνται σε μακρινές τροχιές,
τις λεγόμενες γεωστατικές, οι οποίες απέχουν περίπου 36.000 χιλιόμετρα από τη
γήινη επιφάνεια. Τέλος, η ταχύτητα των τηλεοπτικών δορυφόρων δεν ξεπερνά τα
11.000 χιλιόμετρα την ώρα.
Έστω και σωστά
τοποθετημένος στη τροχιά του ο δορυφόρος, οι διάφορες εξωτερικές δυνάμεις
τείνουν να του αλλάξουν τη θέση και τον προσανατολισμό του ως προς τη Γη. Αυτές
οι εξωτερικές δυνάμεις είναι οι μεταβολές της γήινης βαρύτητας ανάλογα με τη
θέση του πλανήτη, η κλίση της βαρύτητας ως προς τον δορυφόρο, η ηλιακή
ακτινοβολία ή έξαρση, ο βομβαρδισμός μετεωριτών, οι δυνάμεις μαγνητικού πεδίου
και η έλξη βαρύτητας του ήλιου και του φεγγαριού. Η έλξη βαρύτητας του
φεγγαριού και του ήλιου μπορούν να αλλάξουν την κλίση του δορυφόρου ως προς το
οριζόντιο άξονα του που περνάει από το κέντρο της γης. Η κλίση αυτή δημιουργεί
μια γωνία που η τιμή της αντιπροσωπεύει το σφάλμα κλίσης του δορυφόρου. Αυτό
πρέπει να διατηρείται εντός ±0.1° μέσω ραδιοελέγχου από τη Γη.
Ένα πιο σοβαρό σφάλμα είναι
η κατά μήκος τόξου ολίσθηση του δορυφόρου (Longitudinal drift). Και εδώ η
τυπική ανοχή είναι ±0.1° και πρέπει να τηρείται πάντα, γιατί 1° αντιπροσωπεύει
737 χλμ. τόξου στη γεωστατική τροχιά! Άλλες διορθώσεις, οι οποίες γίνονται
επίσης από τη Γη, είναι η περιστροφή (pitch), η εμπρός-πίσω (Yaw) και η
δεξιά-αριστερά (roll) κίνηση του δορυφόρου.
Οι δορυφόροι που
χρησιμοποιούνται για καθαρά τηλεπικοινωνιακούς λόγους ανήκουν στην κατηγορία
των γεωστατικών δορυφόρων (Geostationery Satellites), και ως εκ τούτου
κινούνται συγχρόνως με τη Γη, έχοντας σταθερή ταχύτητα, ύψος και συγκεκριμένο
πεδίο γήινης κάλυψης. Η σωστή εκλογή της τροχιάς του δορυφόρου είναι πολύ
σημαντική μια και αυτή προσδιορίζει:
-
την απώλεια σήματος
-
το χρόνο καθυστέρησης
-
την γήινη περιοχή κάλυψης
-
την χρονική περίοδο που ο δορυφόρος είναι ορατός από μία
συγκεκριμένη περιοχή.
Υπάρχουν τρεις τύποι
τροχιάς: α) κεκλιμένη ελλειπτική, β) κυκλική πολική και γ) κυκλική ισημερινή ή
γεωστατική. Εμείς θα ασχοληθούμε με τη γεωστατική.
Οι δορυφόροι που κινούνται
σε γεωστατική (ισημερινή) τροχιά καλύπτουν μία περιστροφή ως προς τον άξονα της
Γης στον ίδιο χρόνο που η Γη κάνει μια περιστροφή γύρω από τον εαυτό της,
δηλαδή σε 23 ώρες και 56 λεπτά. Με μέση ακτίνα της Γης ίση με α=6.371
χιλιόμετρα και χρόνο περιστροφής Τ=24 ώρες, μπορούμε να υπολογίσουμε το ύψος
της γεωστατικής τροχιάς του δορυφόρου από τον τύπο:
h = (5075*T^0,6667 - 6371)
= 35.855 χιλιόμετρα
Με αυτή την αναλογία
αποστάσεων μεταξύ επιφανείας της Γης και του άξονα της και αυτή μεταξύ
δορυφόρου και άξονα της Γης, η ταχύτητα του δορυφόρου είναι περίπου 6,6 φορές
μεγαλύτερη από την ταχύτητα περιστροφής της γήινης επιφάνειας που είναι περίπου
1.700 χλμ/ώρα.
Ταχύτητα δορυφόρου =
(6,6)*(1.700) = 11.220 χλμ/ώρα
Έτσι η διατήρηση επαφής με
ένα γεωστατικό δορυφόρο είναι σχετικά εύκολη υπόθεση, και το μόνο που απαιτείται
είναι ένα δορυφορικό κάτοπτρο σταθερού (ή κινουμένου) τύπου να είναι στραμμένο
ακριβώς επάνω του και φυσικά ένας κατάλληλος δορυφορικός δέκτης. Το πως γίνεται
αυτό θα το δούμε πιο κάτω.
Οι εν ενεργεία δορυφόροι
ανήκουν γενικά σε ένα από τα τρία δορυφορικά συστήματα: α) εγχώρια ή εθνικά, β)
περιφερειακά και γ) παγκόσμια (Global). Οι δορυφόροι που
ανήκουν στο πρώτο δορυφορικό σύστημα συνήθως παρέχουν υπηρεσίες που αφορούν τη
χώρα ιδιοκτήτη μόνο, όπως π.χ. το καναδέζικο σύστημα Telesat. Δορυφόροι που
ανήκουν στο δεύτερο σύστημα περιλαμβάνουν δύο ή περισσότερες χώρες κατόπιν
κοινής συμφωνίας, π.χ. το Symphonie System μεταξύ της Γαλλίας και Δυτικής
Γερμανίας. Δορυφόροι του τρίτου συστήματος είναι παγκοσμίου ή διεθνούς
χαρακτήρα όπως το Intelsat System.
Ανάλογα με το είδος τροχιάς και του
ύψους στα οποία θα τοποθετηθεί ένας δορυφόρος, μπορούμε να κατηγοριοποιήσουμε
τους δορυφόρους ως εξής:
α. LEO: χαμηλής περί τη γη τροχιάς
β. MEO: μεσαίας περί τη γη τροχιάς
γ. GEO: γεωσύγχρονης τροχιάς
Πρέπει να αναφερθεί ότι για τη αποφυγή
προβλημάτων παρεμβολών αλλά και συγκρούσεων με διάφορες κυβερνητικές και
διακρατικές συμφωνίες έχουν οριστεί ποιοι θα χρησιμοποιούν δορυφόρους σε ποια
τροχιά και συχνότητα. Επίσης όσο πιο κοντά στη γη βρίσκεται ένας δορυφόρος τόσο
πιο μικρό footprint έχει.
1. Δορυφόροι χαμηλής περί τη γη
τροχιάς (LEO)
Aυτού του είδους οι δορυφόροι δεν είναι γεωστατικοί (δε βρίσκονται συνεχώς πάνω
από το ίδιο σημείο). Έχουν επίσης την πιο μικρή σε ύψος τροχιά από όλους τους
επικοινωνιακούς δορυφόρους (100-300 μίλια από την επιφάνεια της γης).
Συμπληρώνουν τον κύκλο της τροχιάς τους σε 15 λεπτά. Η τεχνολογία που
χρησιμοποιούν επιτρέπει την σύνδεση μέσω συχνοτήτων με μη κατευθυνόμενη κεραία
(η κεραία μπορεί να στείλει προς όλες τις κατευθύνσεις σήματα). Οι περισσότεροι
από αυτούς χρησιμοποιούν την L-ζώνης συχνοτήτων. Επίσης υπάρχει επικοινωνία
μεταξύ των δορυφόρων στo K-ζώνης κανάλι. Τα χαρακτηριστικά ενός δορυφόρου
χαμηλής περί τη γη τροχιάς φαίνονται παρακάτω και αναλυονται τα πλεονεκτηματα
και τα μειονεκτηματα που εχουν
Πλεονεκτήματα
α.μικρότερο κόστος
εκτόξευση-τροχιοθέτησης, κατανάλωσης ενέργειας
β.μικρές καθυστερήσεις στη μετάδοση
γ.ασήμαντα σφάλματα (path loss errors)
δ.λήψη σήματος από αδύνατους πομπούς
Μειονεκτήματα
α.μικρός χρόνος ζωής (1-3 μήνες),
ανάγκη για αντικατάσταση
β.συγκρούσεις των ζωνών
ραδιοσυχνοτήτων,παρεμβολές στην μετάδοση του σήματος
Αυτού του είδους οι δορυφόροι είναι
συμφέροντες για επιχειρήσεις που υπάρχουν σε διάσπαρτα τμήματα, στην περίπτωση
που θέλουν να αποκτήσουν ένα ολοκληρωμένο δίκτυο.
2. Δορυφόροι μεσαίας περί τη γη
τροχιάς (MEO)
Είναι δορυφόροι οι οποίοι κινούνται με μεγαλύτερη ταχύτητα από τη γη οπότε δεν
φαίνονται στατικοί από κάποιο σημείο. Βρίσκονται σε τροχιές μεταξύ των LEO και
GEO ύψους από 6000-12000 μίλια. Συμπληρώνουν τον κύκλο της τροχιάς τους σε 2-4
ώρες. Έχουν ίδια τεχνολογία μετάδοσης με τους LEO. Τα χαρακτηριστικά ενός
δορυφόρου μεσαίας περί τη γη τροχιάς φαίνονται παρακάτω και αναλυονται τα
πλεονεκτηματα και τα μειονεκτηματα τους
Πλεονεκτήματα
α.μέτριο κόστος τροχιοθέτησης
β.μεσαίες καθυστερήσεις στη μετάδοση
Μειονεκτήματα
α.τακτά σφάλματα (path loss errors)
3. Γεωσύγχρονης τροχιάς δορυφόροι
(GEO)
Αυτού του είδους οι δορυφόροι είναι οι πιο οικονομικοί για επικοινωνία σε
μεγάλες αποστάσεις σε σχέση με τα υπερπόντια καλώδια. Βρίσκονται σε τροχιά
22300 μιλίων από την επιφάνεια της γης (35800 km). Συμπληρώνουν μια τροχιά κάθε
24 ώρες (23 ώρες, 56 λεπτά και 4.09 δευτερόλεπτα, κινούνται με ταχύτητα 7,000
μίλια την ώρα από την ανατολή στη δύση) και βρίσκονται πάνω από τον Ισημερινό
της γης. Επειδή κινούνται με την ίδια ταχύτητα και κατεύθυνση με τη γη
φαίνονται ακίνητοι όταν παρατηρούνται από ένα συγκεκριμένο σημείο. Ο πρώτος
επικοινωνιακός δορυφόρος αυτού του είδους ήταν ο Syncom 2 τον οποίο έθεσε σε
τροχιά η NASA (National Aeronautics and Space Administration) το 1963. Tα κύρια
κανάλια συχνοτήτων που χρησιμοποιούν αυτού του είδους οι δορυφόροι είναι το
C-ζώνης (4-6 GHz) και το Ku-ζώνης (12-14 GHz).
Πλεονεκτήματα
α.καλύπτει το 42.2% της γήινης
επιφάνειας
β.“βλέπει” πάντα την ίδια περιοχή
γ.δεν έχει προβλήματα due to doppler
δ.δυνατότητα broadcast μετάδοσης
σήματος(σημείο-πολυσημειακή σύνδεση)
Μειονεκτήματα
α.τροχιά μεγάλης περιφέρειας
β.ακριβοί σταθμοί σε σχέση με τα ασθενή
σήματα
Κοιτάζοντας τον νυχτερινό
ουρανό, ίσως έχετε παρατηρήσει κάποιες φορές αντικείμενα που μοιάζουν με
αστέρια να διασχίζουν γρήγορα τον ουρανό. Αν σας έχει συμβεί, τότε ίσως είδατε
έναν από τους πολλούς τεχνητούς δορυφόρους που γυρίζουν γύρω από την γη. Οι
δορυφόροι αυτοί δεν έχουν φυσικά δικό τους φως αλλά ανακλούν το φως του ηλίου
και έτσι μπορεί υπό ορισμένες συνθήκες να γίνουν ορατοί. Οι σκοποί τους οποίους
επιτελούν είναι πολλοί: επιστημονικοί, στρατιωτικοί, τηλεπικοινωνιακοί. Επίσης,
γύρω από την γη γυρίζουν και πολλοί από τους πυραύλους που χρησιμοποιήθηκαν για
την εκτόξευση των δορυφόρων και είναι και αυτοί ορατοί. Ας δούμε τώρα κάποια
βασικά στοιχεία για την παρατήρησή τους.
ΛΑΜΠΡΟΤΗΤΑ ΤΕΧΝΗΤΩΝ
ΔΟΡΥΦΟΡΩΝ:
Το πόσο λαμπροί φαίνονται
οι τεχνητοί δορυφόροι εξαρτάται από πολλούς παράγοντες όπως το μέγεθός τους, το
υλικό κατασκευής τους, το ύψος της τροχιάς τους και το πόσο κοντά από εμάς θα
περάσουν. Δεν είναι όλοι οι δορυφόροι ορατοί διά γυμνού οφθαλμού. Ο πιο λαμπρος
δορυφόρος, ο Διεθνής Διαστημικός Σταθμός, είναι ιδιαίτερα λαμπρος, πολλές φορές
λαμπρότερος από όλα τα αστέρια του ορανού και ξεχωρίζει αισθητά στον ουρανό. Οι
άλλοι δορυφόροι είναι λιγότερο λαμπροί, με λαμπρότητα που κυμαίνεται από ένα
μέτριας λαμπρότητας αστέρι ως και να είναι μόλις ορατοί στον ουρανό. Ωστόσο ακόμα
και οι μόλις ορατοί δορυφόροι μπορεί να γίνουν αντιληπτοί καθώς το γεγονός ότι
κινούνται "τραβά" πιο εύκολα την προσοχή του ματιού. Μέχρι και πριν
μερικά χρόνια, ο λαμπρότερος όλων των δορυφόρων ήταν ο ρωσικός διαστημικός
σταθμός Μιρ ο οποίος όμως δεν υπάρχει πια.
ΠΟΤΕ ΕΙΝΑΙ ΟΡΑΤΟΙ ΟΙ
ΤΕΧΝΗΤΟΙ ΔΟΡΥΦΟΡΟΙ;
Κάθε μέρα είναι ορατοί με
γυμνό μάτι αρκετές δεκάδες διαφορετικοί δορυφόροι. Κάνουν την εμφάνισή τους για
λίγες ώρες μετά την δύση ή λίγες ώρες πριν την ανατολή του ηλίου. Εξαίρεση
αποτελεί το καλοκαίρι όπου πολλές φορές τεχνητοί δορυφόροι είναι ορατοί ακόμα
και κατά την διάρκεια όλης της νύχτας. Αυτό συμβαίνει διότι για να είναι ορατοί
οι δορυφόροι πρέπει και να φωτίζονται επαρκώς από τον ήλιο αλλά και να είναι ο
παρατηρητής στο σκοτάδι. Αυτό συμβαίνει όταν ο ήλιος δεν είναι ούτε πάνω από
τον ορίζοντα αλλά ούτε και πολύ χαμηλά από αυτόν. Προφανώς, η πιο βολική
ώρα για παρατήρηση είναι κοντά στην δύση. Από τους ορατούς δορυφόρους σε μια
μέρα, οι πιο πολλοί είναι λαμπρότητας από 3 ως 4 δηλαδή μέτριας λαμπρότητας
(αλλά και πάλι εύκολα ορατοί με γυμνό μάτι) ενώ συνήθως υπάρχουν και μερικοί
πιο λαμπροί δορυφόροι (λαμπρότητας 1 με 2) και πιο σπάνια δορυφόροι μεγίστης
λαμπρότητας (-1 με 0).
ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ ΠΟΥ ΘΑ ΣΑΣ ΒΟΗΘΗΣΟΥΝ ΣΤΗΝ
ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΗ ΤΩΝ ΔΟΡΥΦΟΡΩΝ:
Οι τεχνητοί δορυφόροι φαίνεται να
εκτελούν καμπύλες τροχιές καθώς διασχίζουν τον ουρανό. Συνήθως, η πορεία τους
από την στιγμή που ανεβαίνουν τον ορίζοντα μέχρι που εξαφανίζονται διαρκεί
συνήθως 3 με 10 λεπτά. Σαν ανύψωση
(elevation) ορίζουμε το μέγεθος σε μοίρες του ιδεατού τόξου από τον ορίζοντα
προς το ζενίθ του ουρανού στην άκρη του οποίου βρίσκεται ο δορυφόρος. Με απλά
λόγια ένας δορυφόρος που βρίσκεται στο ορίζοντα έχει ανύψωση 0 μοιρών, αν
βρίσκεται στο 1/3 της απόστασης μέχρι το ζενίθ έχει ανύψωση 30 μοιρών και αν
βρίσκεται στο ζενίθ έχει ανύψωση 90 μοιρών. Ετσι, η ανύψωση μας δείχνει πόσο
ψηλά στον ουρανό βρίσκεται ο δορυφόρος. Θεωρούμε,
περίπου, ότι ένας δορυφόρος πρέπει να έρθει σε ανύψωση τουλάχιστον 10 μοιρών
για να γίνει ορατός. Το αζιμούθιο (azimuth)
εκφράζει την κατεύθυνση προς τον οποία είναι ορατός ο δορυφόρος π.χ. Α
(ανατολικά), Β (βόρεια), ΝΔ (νοτιοδυτικά), ΑΝΑ (ανατολικά - νοτιοανατολικά). Η Μέγιστη Ανύψωση (maximum elevation)
είναι η μεγαλύτερη τιμή της ανύψωσης της τροχιάς του δορυφόρου και είναι
συνήθως και η στιγμή της μέγιστης λαμπρότητάς του. Ας δούμε, για παράδειημα,
ένα χαρακτηριστικό πίνακα πρόβλεψης τροχιών των δορυφόρων.
Satellite |
Starts |
Max. Elevation |
Ends |
|||||||
Name |
Mag. |
Time |
El. |
Az. |
Time |
El. |
Az. |
Time |
El. |
Az. |
Cosmos
2265 Rocket |
4.4 |
17:39:15 |
10° |
N |
17:43:12 |
44° |
E |
17:46:50 |
10° |
SSE |
Cosmos
44 Rocket |
4.3 |
17:41:45 |
10° |
NNW |
17:46:34 |
84° |
SW |
17:51:23 |
10° |
SSE |
Radarsat |
4.1 |
17:48:18 |
10° |
SSE |
17:53:28 |
68° |
ENE |
17:58:39 |
10° |
N |
Cosmos
1005 |
4.0 |
17:56:46 |
10° |
SSE |
17:59:44 |
37° |
E |
18:02:43 |
10° |
NNE |
COBE |
3.5 |
18:06:51 |
10° |
SSE |
18:12:28 |
87° |
E |
18:18:08 |
10° |
NNW |
Cosmos
1143 |
4.3 |
18:13:32 |
10° |
SSE |
18:16:58 |
37° |
E |
18:20:17 |
11° |
NNE |
Βλέπουμε ότι αναφέρονται τα εξής
στοιχεία: Ονομα δορυφόρου, μέγιστη λαμπρότητα, στοιχεία έναρξης της ορατής
τροχιάς (ώρα - ανύψωση - αζιμούθιο), στοιχεία μέγιστης ανύψωσης (ώρα - ανύψωση
- αζιμούθιο) και στοιχεία τέλους της τροχιάς (ώρα - ανύψωση - αζιμούθιο). Σαν
αρχική και τελική ανύψωση έχουμε όπως είπαμε τις δέκα μοίρες καθώς χαμηλότερα
από αυτή την ανύψωση είναι συνήθως αδύνατο να δούμε κάτι. Αν εκεί έχουμε
διαφορετικό αριθμό από τις δέκα μοίρες αυτό σημαίνει ότι ο δορυφόρος γίνεται
ορατός (ή εξαφανίζεται) όχι όταν ανεβαίνει (ή κατεβαίνει) τον ορίζοντα άλλα
όταν βγαίνει (ή μπαίνει) στην σκιά της γης.
ΠΩΣ ΝΑ ΕΝΤΟΠΙΣΕΤΕ ΤΟΥΣ
ΤΕΧΝΗΤΟΥΣ ΔΟΡΥΦΟΡΟΥΣ;
Οι σημερινοί παρατηρητές
των τεχνητών δορυφόρων έχουνε στην υπηρεσία τους τους ηλεκτρονικούς υπολογιστές
και το Internet που είναι ιδιαίτερα χρήσιμα στον εντοπισμό των δορυφόρων. Ο πιο
εύκολος και αποτελεσματικός τρόπος να δείτε ποιοι δορυφόροι είναι ορατοί στην
περιοχή σας και πότε είναι να επισκεφθείτε τις ειδικές σελίδες στο διαδίκτυο.
Εκεί μπορείτε να βρείτε χάρτες του ουρανού που δείχνουν την τροχιά του
δορυφόρου, την ακριβή ώρα που περνάει, σε ποια κατεύθυνση του ορίζοντα είναι
ορατός και σε ποιο ύψος.
- οι τηλεπικοινωνιακοί δορυφόροι, που διεκπεραιώνουν
τηλεφωνικές συνδιαλέξεις, αναμεταδίδουν τηλεοπτικά προγράμματα, δεδομένα κ.λπ.
Σε παγκόσμιο επίπεδο κυριαρχούν δύο οργανισμοί, στη δικαιοδοσία των οποίων
περιλαμβάνονται η κατασκευή, η λειτουργία και η δημιουργία δικτύου δορυφόρων: ο
Ιntelsat (Διεθνής Οργανισμός Τηλεπικοινωνιακών Δορυφόρων) και ο Ιnmarsat
(Διεθνής Οργανισμός Δορυφόρων Θαλάσσιας Τηλεπικοινωνίας). Σε αυτούς συμμετέχει
και η Ελλάδα, που ωστόσο εξυπηρετεί ένα μικρό ποσοστό των τηλεπικοινωνιών της
μέσω δορυφόρων. Σε ευρωπαϊκό επίπεδο λειτουργεί από το 1983 ο Εutelsat (Ευρωπαϊκός
Οργανισμός Τηλεπικοινωνιακών Δορυφόρων). Τα κράτη-μέλη των τριών αυτών
οργανισμών συναντούσαν, έως τα τέλη της δεκαετίας του 1980, περιορισμούς ως
προς τη χρήση των δορυφόρων -μετά από μίσθωση- όσο και των επίγειων σταθμών
μετάδοσης. Οι τεχνολογικές εξελίξεις, όμως, που προσφέρουν εναλλακτικά των
δορυφόρων τηλεπικοινωνιακά μέσα, φθηνότερα και υψηλότερης ποιότητας (π.χ.
οπτικές ίνες), καθώς και ο διεθνής ανταγωνισμός οδηγούν από τις αρχές της
δεκαετίας του 1990 τη δορυφορική τηλεπικοινωνία σε μια φάση σταδιακής
απελευθέρωσης (άρση περιορισμών κ.λπ.).
Οι τηλεπικοινωνιακοί δορυφόροι της δεκαετίας αυτής
είναι εξοπλισμένοι με βελτιωμένα ηλεκτρονικά κυκλώματα και έχουν μεγαλύτερη
διάρκεια λειτουργίας και δυνατότητα διεκπεραίωσης όλων των τηλεπικοινωνιακών
υπηρεσιών. Οι δορυφόροι Ιntelsat μεταδίδουν ραδιοφωνικά και τηλεοπτικά
προγράμματα και διεκπεραιώνουν μεγάλο ποσοστό της διεθνούς τηλεφωνίας
(συνδιαλέξεις, τέλεξ, τέλεφαξ, μετάδοση δεδομένων κ.λπ.). Το 1994 λειτουργούσαν
συνολικά 19 δορυφόροι Ιntelsat, με τους οποίους βρίσκονται σε επαφή 2.700
επίγειοι σταθμοί. Οι δορυφόροι Ιnmarsat εξυπηρετούν κινητούς σταθμούς (πλοία,
αεροπλάνα) παρέχοντας, επίσης, υπηρεσίες τηλεφωνίας. Οι τηλεπικοινωνιακοί
δορυφόροι τοποθετούνται γενικά σε γεωστατική τροχιά, δηλαδή σε απόσταση 36.000
χλμ. από τη Γη, στο επίπεδο του ισημερινού.
- οι δορυφόροι πλοήγησης, που αποτελούν τη βάση ενός
συστήματος προσανατολισμού και καθορισμού πορείας, κυρίως για αεροπλάνα και
πλοία. Το σύστημα αυτό, που είναι ταχύτερο και ακριβέστερο από τα άλλα συστήματα
πλοήγησης, έχει εφαρμοστεί και για τον προσανατολισμό και τον καθορισμό της
πορείας αυτοκινήτων (επιβατικών και φορτηγών).
Σε παγκόσμιο επίπεδο η πλοήγηση μέσω δορυφόρων
διεξάγεται από τους δορυφόρους του Παγκοσμίου Συστήματος Εντοπισμού (Glοbal Ροsitiοning
System) των ΗΠΑ, που έχουν τη δυνατότητα να προσδιορίζουν τη θέση πλοίων και
αεροπλάνων σε οποιοδήποτε σημείο της Γης όλο το 24ωρο. Περισσότεροι από ένας
δορυφόροι μεταδίδουν στο όχημα σήματα, οι χρόνοι λήψης των οποίων συγκρίνονται
και με υπολογισμούς προσδιορίζεται άμεσα η θέση του οχήματος. Το 1994 24
δορυφόροι του συστήματος αυτού βρίσκονται σε τροχιά, σε απόσταση 20.200 χλμ.
από τη Γη. Ανάλογο σύστημα, με την ονομασία Glοnass (Glοbal Νaνigatiοn
Satellite System), είχε αρχίσει να αναπτύσσεται από την πρώην Σοβιετική Ένωση
για στρατιωτικούς σκοπούς, το οποίο συνεχίζεται από τη Ρωσία και άλλα κράτη της
Κοινοπολιτείας Ανεξαρτήτων Κρατών, για εμπορικούς πλέον σκοπούς. Το 1994 είχαν
τοποθετηθεί σε τροχιά 18 από τους 24 συνολικά δορυφόρους του προγράμματος.
Για τα αυτοκίνητα το σύστημα έχει εφαρμοστεί
πειραματικά σε συνδυασμό με ενσωματωμένο στο αυτοκίνητο ηλεκτρονικό υπολογιστή
και ειδικά όργανα μετρήσεων και αισθητήρες.
- Οι δορυφόροι γεωλογικών ερευνών, που
χρησιμοποιούνται τόσο για τον εντοπισμό ορυκτών κοιτασμάτων και την παρατήρηση
γεωλογικών σχηματισμών όσο και για τη συλλογή σεισμολογικών δεδομένων. Προς την
κατεύθυνση αυτή σημαντική είναι και πάλι η συμβολή των δορυφόρων του Παγκοσμίου
Συστήματος Εντοπισμού, που συνδέονται με επίγειους σταθμούς και εντοπίζουν τις
μικρομετατοπίσεις των τμημάτων του φλοιού της γης. Τα στοιχεία που μεταδίδουν
χρησιμοποιούνται για τη σαφή διάκριση κύριων και δευτερευουσών σεισμογενών
ζωνών, ενώ θεωρείται ότι θα βοηθήσουν μελλοντικά στην πρόβλεψη των σεισμών.
Από το 1994 η Ελλάδα συμμετέχει μέσω του Γεωδυναμικού
Ινστιτούτου Αθηνών στο πρόγραμμα της Ευρωπαϊκής Ένωσης "Δορυφορική
Μετάδοση Σεισμολογικών Δεδομένων κατά μήκος της Μεσογείου", στο οποίο
συμμετέχουν και ανάλογα ιδρύματα άλλων μεσογειακών χωρών. Ο δορυφόρος Αργώ, που
βρίσκεται ήδη σε τροχιά, θα συνδέεται με 20 επίγειους σεισμολογικούς σταθμούς
και θα έχει ως βασική αποστολή: α) την παρακολούθηση της σεισμικής
δραστηριότητας στις εστίες της νότιας Ευρώπης και την έγκαιρη αντιμετώπιση
σεισμικών εξάρσεων, β) τη χαρτογράφηση του φλοιού της γης σε όλη τη Μεσόγειο,
τον εντοπισμό ζωνών υψηλής ή χαμηλής απορρόφησης της σεισμικής ενέργειας και
την πορεία των λεγόμενων σεισμικών ακτίνων, και γ) την παρακολούθηση της
εξέλιξης σεισμικών φαινομένων και την καταγραφή τους για τη δημιουργία βάσης
σεισμολογικών δεδομένων σε ευρωπαϊκό επίπεδο. Επόμενος στόχος του προγράμματος
είναι η χρησιμοποίηση των δεδομένων αυτών για έγκαιρη και ακριβή πρόβλεψη των
σεισμών.
- Οι επιστημονικοί και ερευνητικοί δορυφόροι που
ερευνούν τον περιγήινο διαστημικό χώρο. Σημαντικοί δορυφόροι της κατηγορίας
αυτής είναι:
- οι ΙSΕΕ (Διεθνείς Δορυφόροι Εξερεύνησης Γης και
Ήλιου) 1 και 2, που εκτοξεύτηκαν το 1977, και ο ΙSΕΕ 3 το 1978, που εξερεύνησαν
τη μαγνητόσφαιρα της Γης. Ο τελευταίος αργότερα μετονομάστηκε σε Διεθνή
Εξερευνητή Κομητών (ΙCΕ) και μετακινήθηκε από την τροχιά του για να πλησιάσει
το 1985 τον κομήτη Τζιακομπίνι-Ζίνερ και το 1986 τον κομήτη Χάλεϊ και να
στείλει φωτογραφίες και στοιχεία στη Γη.
- ο Sοlar Μax, που εκτοξεύτηκε το 1980, μετέδωσε
στοιχεία για τις ηλιακές εκρήξεις και ήταν ο πρώτος δορυφόρος που επισκευάστηκε
στο διάστημα το 1984.
- ο ΙRΑS, δορυφόρος υπέρυθρης αστρονομίας, που
εκτοξεύτηκε το 1983 και οι δορυφόροι ΕΧΟSΑΤ και RΟSΑΤ για την παρατήρηση πηγών
Ρέντγκεν στο διάστημα, που εκτοξεύτηκαν το 1983 και το 1990 αντίστοιχα.
- το Δορυφορικό Παρατηρητήριο Ακτίνων γ, που
εκτοξεύτηκε το 1991.
- οι μετεωρολογικοί δορυφόροι, που τοποθετούνται είτε
σε γεωστατική τροχιά (36.000 χλμ. πάνω από τον ισημερινό) είτε σε πολική
τροχιά, σε ύψος μεταξύ 700-1.200 χλμ.
Οι δορυφόροι αυτοί παρέχουν εικόνες και
στοιχεία σχετικά με τις παγκόσμιες και τοπικές κλιματολογικές συνθήκες,
παρακολουθώντας σχηματισμούς νεφών και μετρώντας τη θερμοκρασία και την
εξάτμιση των υδάτων, και επιτρέπουν την έγκαιρη και όσο το δυνατόν ακριβέστερη
πρόβλεψη του καιρού και την προειδοποίηση για απότομες καιρικές αλλαγές και
φαινόμενα (τυφώνες κ.λπ.).
Η χρησιμότητα των
μετεωρολογικών δορυφόρων έγινε αμέσως προφανής με τον πρώτο πειραματικό
μετεωρολογικό δορυφόρο “Tiros I”, που εκτοξεύθηκε από τις Η.Π.Α σε μικρή γήινη
τροχιά την 1η Απριλίου 1960. Μέσα σε μια δεκαετία, οι Η.Π.Α καθιερώνουν τα δύο
είδη μετεωρολογικών δορυφόρων και θέτουν τις βάσεις για το σύστημα εκείνο που
γίνεται επιχειρησιακό από τα τέλη της δεκαετίας του 1970. Ο πρώτος
μετεωρολογικός δορυφόρος είχε χαμηλή γήινη τροχιά, τη λεγόμενη πολική τροχιά.
(Στους δορυφόρους με πολική τροχιά προστίθεται ένας δακτύλιος ισημερινού από
τους γεωστατικούς μετεωρολογικούς δορυφόρους που παρατηρούν τη γη από μια
σταθερή θέση στο διάστημα).
Οι σημαντικότεροι μετεωρολογικοί δορυφόροι που έχουν
χρησιμοποιηθεί μετά το 1970 είναι οι γεωστατικοί GΟΕS των ΗΠΑ, ΜΕΤΕΟSΑΤ
(ΕUΜΕΤSΑΤ) της Ευρώπης, GΜS της Ιαπωνίας και ΙΝSΑΤ της Ινδίας και οι πολικής
τροχιάς ΜΕΤΕΟR της Ρωσίας και Τirοs-Ν και ΝΟΟΑ των ΗΠΑ. Οι γεωστατικοί
δορυφόροι μεταδίδουν κάθε μισή ώρα την εικόνα μιας συγκεκριμένης περιοχής ενώ
οι πολικής τροχιάς που συνήθως λειτουργούν σε ζεύγη μπορούν να δώσουν στοιχεία
για ολόκληρη τη Γη και την ατμόσφαιρά της.
Οι μετεωρολογικοί δορυφόροι συντονίζονται από τον
Παγκόσμιο Οργανισμό Μετεωρολογίας.
Το πεδίο εφαρμογής των μετεωρολογικών δορυφόρων
επικαλύπτεται κατά ένα μικρό μέρος από μια άλλη κατηγορία δορυφόρων, τους
δορυφόρους περιβάλλοντος.
- δορυφόροι περιβάλλοντος. Δορυφόροι που μελετούν το
χερσαίο και θαλάσσιο περιβάλλον και καταγράφουν τα φαινόμενα και τις μεταβολές
που συμβαίνουν σ' αυτό, καθώς και στην ατμόσφαιρα του πλανήτη.
Οι περιβαλλοντικοί δορυφόροι συλλέγουν εικόνες και
στοιχεία, τα οποία μπορούν να αξιοποιηθούν για την αντιμετώπιση της ρύπανσης
του περιβάλλοντος, την πρόγνωση μετεωρολογικών φαινομένων, την πρόληψη και τον
εντοπισμό πυρκαγιών, την παρακολούθηση καλλιεργειών, την αντιμετώπιση φυσικών
καταστροφών, καθώς και για την έρευνα, με απώτερο στόχο τη βελτίωση της ζωής σε
όλο τον πλανήτη.
Οι δορυφόροι περιβάλλοντος της δεκαετίας του 1990
ανήκουν στην τρίτη γενιά των δορυφόρων της κατηγορίας αυτής, είναι εξελιγμένοι
τεχνολογικά και έχουν δυνατότητα παρατήρησης όλο το 24ωρο. Είναι εξοπλισμένοι
με όργανα υψηλής διακριτικής ικανότητας (ραδιόμετρα, μονάδα διερεύνησης με
μικροκύματα, ανιχνευτές υπέρυθρης ακτινοβολίας, ανιχνευτές πρωτονίων και
νετρονίων) και χαρτογραφούν όλα τα χαρακτηριστικά του εδάφους, τη βλάστηση, την
επιφανειακή θερμοκρασία ποταμών, λιμνών και θαλασσών, τις περιοχές με
ηφαιστειακή δραστηριότητα, τις μετεωρολογικές μεταβολές και τα νέφη τόσο την
ημέρα όσο και τη νύχτα, καθώς και την κατάσταση του όζοντος της στρατόσφαιρας.
Τα στοιχεία που συλλέγουν περνούν από επεξεργασία και μετατρέπονται σε εικόνες
υψηλής ευκρίνειας. Σ' αυτές χρησιμοποιούνται διαφορετικά χρώματα, για να
απεικονιστούν οι διαφορές μεταξύ των περιοχών και οι διακυμάνσεις που
παρουσιάζει το κάθε υπό μέτρηση μέγεθος σ' αυτές.
Οι δορυφόροι περιβάλλοντος, που τοποθετούνται συνήθως
σε πολική τροχιά, αποτελούν ένα σημαντικό μέσο για την προστασία του
περιβάλλοντος, την έγκαιρη αντιμετώπιση φυσικών καταστροφών, την πρόβλεψη
μετεωρολογικών φαινομένων και την παρακολούθηση δασών και καλλιεργειών, ενώ η
χρησιμοποίησή τους επεκτείνεται ακόμη και στη ναυσιπλοΐα. Οι σημαντικότεροι
δορυφόροι της κατηγορίας αυτής είναι οι Νimbus, Landsat, ΡΟΕS (ΝΟΑΑ) και UΑRS
των ΗΠΑ, Sροt της Γαλλίας, ΕRS 1 της Ευρωπαϊκής Υπηρεσίας Διαστήματος, ΜΟS 1
και JΕRS 1 της Ιαπωνίας.
Πώς βρίσκουν τη θέση τους σε όποιο σημείο της Γης κι αν βρεθούν
όσοι έχουν σύνδεση με το GPS, δηλαδή το Σύστημα Εντοπισμού μέσω Δορυφόρου;
Έχουν μαζί τους έναν ειδικό
δέκτη που δεν χρειάζεται να είναι πολύ ακριβός, μπορεί να εργάζεται με τέσσερις
απλές μπαταρίες μεγέθους ΑΑ, μπορεί και αυτοδιορθώνεται, ενώ χωράει στην παλάμη
τού ενός χεριού! Αντίθετα εκεί ψηλά 21 τεχνητοί δορυφόροι μεγάλης ακριβείας
κινούνται αδιάκοπα γύρω από τον πλανήτη μας και βοηθούν στον εντοπισμό της
θέσης μας είτε βρισκόμαστε στη θάλασσα είτε στην ξηρά είτε στον αέρα. Ένας
κομπιούτερ φροντίζει για τον υπολογισμό της απόστασης του δέκτη από τέσσερις
δορυφόρους. Ο υπολογισμός επιτυγχάνεται με βάση τη γνωστή σχέση ότι η απόσταση
βρίσκεται αν πολλαπλασιάσουμε την ταχύτητα του σήματος που είναι 300.000 χλμ. /
δευτερόλεπτο, όσο δηλαδή η ταχύτητα του φωτός, με τον απαιτούμενο χρόνο για να
διανυθεί η απόσταση από τον δορυφόρο ως τον δέκτη μας. Πώς όμως βρίσκεται ο
χρόνος; Θα το καταλάβουμε με ένα νοητικό πείραμα. Φανταζόμαστε δύο φίλους να
στέκονται στις δύο πλευρές ενός μεγάλου χάσματος, όπως π.χ. η Διώρυγα της
Κορίνθου. Αρχίζουν ταυτόχρονα να λένε το αλφάβητο μεγαλοφώνως: α, β, γ, δ, ε...
Ο ένας σημειώνει πόσος χρόνος πέρασε από τη στιγμή που φώναξε το α και ώσπου
ήρθε ο ήχος του α από τον απέναντι. Πολλαπλασιάζει τον χρόνο αυτόν με την
ταχύτητα του ήχου και βγάζει την απόσταση που τους χωρίζει. Κάτι ανάλογο
γίνεται και με τον πραγματικό δέκτη, όπου εκπέμπεται μία σειρά σημάτων από κάθε
δορυφόρο σε συγχρονισμό με μία που πηγαίνει στη μνήμη του υπολογιστή.
Βρίσκοντας τις αποστάσεις από τρεις δορυφόρους γίνονται οι κατάλληλοι
υπολογισμοί για να βρεθεί το κοινό σημείο τομής τριών σφαιρών με διάμετρο η
καθεμία την απόσταση δορυφόρου - δέκτη. Με τις τρεις μετρήσεις υπολογίζονται το
γεωγραφικό πλάτος, το γεωγραφικό μήκος και το ύψος. Με την τέταρτη διορθώνεται
το φθηνό ρολόι του δέκτη που είναι σε απόκλιση από το σούπερ ακριβείας επάνω
στον δορυφόρο. Η ακριβής θέση μας τελικά εμφανίζεται στη μικρή οθόνη του δέκτη.
Οι δορυφόροι αποτελούν πολύ
σημαντικά συστατικά μέρη των συστημάτων επικοινωνίας, λόγω των μοναδικών
χαρακτηριστικών τους. Μερικές από τις ιδιότητές τους, όπως η χαμηλού κόστους
παγκόσμια κάλυψη, η μεγάλη δυναμικότητα, η ευρεία πρόσβαση και το μεγάλο εύρος
ζώνης των συνδέσμων τους, αποτελούν σημαντικά πλεονεκτήματα, που καθιστούν τους
δορυφορικούς συνδέσμους ελκυστική λύση για την επίτευξη ταχύτερης πρόσβασης στο
Internet. Από την άλλη πλευρά, κάποιες άλλες ιδιότητες των δορυφορικών
συνδέσμων όπως η καθυστέρηση διάδοσης, η πιθανότητα σφαλμάτων λόγω θορύβου -
χαμηλή ποιότητα των ασύρματων καναλιών, αποτελούν υπολογίσιμα μειονεκτήματα.
Τα δορυφορικά δίκτυα είναι
δίκτυα εκπομπής ευρείας περιοχής. Η χρήση των δορυφόρων στη μετάδοση πακέτων
δεδομένων βρίσκεται σήμερα σε άνθηση, και χρησιμοποιούνται συνήθως στα δίκτυα
WAN (Wide Area Networks) παρέχοντας το βασικό κορμό (backbone) στη σύνδεση
μεταξύ γεωγραφικά απομακρυσμένων δικτύων LAN (Local Area Networks) και MAN
(Metropolitan Area Networks). Κάθε δορυφορικό σύστημα αποτελείται από
δορυφόρους και από γήινους σταθμούς μετάδοσης σημάτων. Ο γήινος σταθμός
αποτελείται από σταθμούς εξόδου (gateway centers, GS), ένα κέντρο ελέγχου
δικτύου (Network Control Center, NCC) και κέντρα ελέγχου λειτουργιών (Operation
Control Centers, OCC). Τα κέντρα NCC και OCC χειρίζονται τη συνολική διοίκηση
των πηγών του δικτύου, τη λειτουργία των δορυφόρων και τον έλεγχο των τροχιών.
Οι σταθμοί εξόδου (GS) λειτουργούν ως διεπαφή δικτύου μεταξύ διαφόρων
εξωτερικών δικτύων και του δορυφορικού.
Ο δορυφόρος επικοινωνιών
λειτουργεί ως ένας εναέριος, ασύρματος σταθμός-επαναλήπτης, που παρέχει έναν
επικοινωνιακό σύνδεσμο μικροκυμάτων μεταξύ δύο περιοχών γεωγραφικά
απομακρυσμένων. Λόγω του μεγάλου υψομέτρου στο οποίο βρίσκονται, η μετάδοση των
δορυφόρων μπορεί να καλύψει μια μεγάλη περιοχή της επιφάνειας της Γης. Οι
δορυφόροι επικοινωνιών γενικά είναι εξοπλισμένοι με δέκα ή και περισσότερους
αναμεταδότες (transponders). Κάθε αναμεταδότης διαθέτει μια δέσμη η οποία
καλύπτει ένα τμήμα της Γης κάτω από αυτόν.
Οι σταθμοί μπορούν να
στέλνουν στο δορυφόρο πλαίσια με τη συχνότητα της γραμμής ανόδου ή ανερχόμενη
ζεύξη. Η ανερχόμενη ζεύξη είναι μια κατευθυνόμενη σύνδεση "σημείο με
σημείο". Οι περισσότεροι δορυφόροι απλώς αντανακλούν σε συγκεκριμένη
κατεύθυνση πλαίσια που δέχονται (bent pipes) αλλά με διαφορετική συχνότητα (στη
συχνότητα της γραμμής καθόδου ή κατερχόμενη ζεύξη). Η κατερχόμενη ζεύξη μπορεί
να καλύπτει μια μεγάλη περιοχή της Γης ή μπορεί να χρησιμοποιηθεί μια δέσμη για
την εστίαση σε μια μικρή περιοχή, απαιτώντας φθηνότερους και μικρότερους
γήινους σταθμούς.
Οι μετεωρολογικοί δορυφόροι
είναι εξέδρες για ηλεκτρομαγνητική σάρωση της ατμόσφαιρας από ψηλά. Η σάρωση
είναι παθητική με την έννοια ότι η δορυφόροι εκμεταλλεύονται σε πολύ μικρό
βαθμό την υπάρχουσα ακτινοβολία που εκπέμπεται ή ανακλάται από την ατμόσφαιρα,
χωρίς να την επαυξάνουν όπως κάνουν τα radar. Τα ραδιόμετρα που
χρησιμοποιούνται για την ανίχνευση ακτινοβολίας είναι ευαίσθητα σε μία ή
περισσότερες συχνότητες μήκους κύματος στα ορατά και υπέρυθρα πεδία του
ηλεκτρομαγνητικού φάσματος.
Οι δορυφορικές εικόνες
διακρίνονται ανάλογα με τα μήκη κύματος που χρησιμοποιεί το ραδιόμετρο. Τα
παρακάτω τρία είδη δορυφορικών εικόνων είναι τα πιο συνηθισμένα :
Ορατές Εικόνες: Οι ορατές δορυφορικές
εικόνες (VIS) θα μπορούσαν κάλλιστα να προκύψουν αν τραβήξουμε μια ασπρόμαυρη
φωτογραφία από το παράθυρο του δορυφόρου. Το μάτι είναι ευαίσθητο στην
ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία σε μήκη κύματος μεταξύ 0.4 και 0.7 μm.Το πεδίο
αυτό αποτελεί το φάσμα φωτός. Οι ορατές δορυφορικές εικόνες της σύγχρονης
σειράς δορυφόρων του NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration)
εξασφαλίζονται σε κανάλια από 0.6 ως 0.9μm, ενώ ο Ευρωπαϊκός δορυφόρος METEOSAT
χρησιμοποιεί το φασματικό πεδίο μεταξύ 0.45 και 1 μm. Κατά συνέπεια, τα μήκη
κύματος που χρησιμοποιούν οι δορυφόροι είναι στην ουσία εκτός ορίων που είναι
ορατά με γυμνό μάτι αλλά έχουν παρόμοια χαρακτηριστικά.
Η φωτεινότητα των
επιφανειών όπως φαίνεται σε ορατή εικόνα εξαρτάται από το ύψος του ηλίου, την
οπτική γωνία του αισθητήρα, την ανακλαστικότητα της επιφάνειας καθώς και τη
διακριτική ικανότητα του δορυφορικού συστήματος και χρησιμοποιείται στην
εξαγωγή συμπερασμάτων για το είδος των νεφών που εμφανίζονται στην περιοχή που
καλύπτει η δορυφορική εικόνα. Τα πιο πυκνά νέφη έχουν μεγαλύτερη
ανακλαστικότητα και σε μια ορατή εικόνα εμφανίζονται πιο φωτεινά από τα
αραιότερα νέφη. Εντούτοις, ο διαχωρισμός μεταξύ χαμηλών, μεσαίων και υψηλών
νεφών σε μια εικόνα VIS είναι γενικά δύσκολος. Παρότι οι εικόνες VIS είναι
χρήσιμες για την πρόγνωση και την έρευνα, επειδή ακριβώς εξαρτώνται από το
ανακλώμενο από τον ήλιο φως, ένα πέρασμα δορυφόρου τη νύχτα παράγει μια
κατάμαυρη εικόνα. Για τους παραπάνω λόγους, οι υπέρυθρες δορυφορικές εικόνες
χρησιμοποιούνται επί 24ώρου βάσεως.
Υπέρυθρες Εικόνες: Οι υπέρυθρες εικόνες (IR) συλλέγονται από
σαρωτή (scanner) που είναι ευαίσθητος σε μήκη κύματος του απώτερου υπέρυθρου
τμήματος (> 3 μm) του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος. Για παράδειγμα, ο
δορυφόρος Meteosat χρησιμοποιεί φασματικό πεδίο μεταξύ 5.7 και 7.1 μm. Οι
θερμές περιοχές όπως είναι οι περιοχές της ξηράς κατά τη διάρκεια της ημέρας
εκπέμπουν περισσότερη θερμότητα από τις χιονισμένες περιοχές ή τις κορυφές
νεφών, διευκολύνοντας έτσι τον διαχωρισμό μεταξύ των διάφορων τοπογραφικών ή
νεφικών χαρακτηριστικών. Οι φωτογραφίες IR ερμηνεύονται συμβατικά με βάση τα
χρώματα, όπου το θερμό απεικονίζεται με μαύρο χρώμα, το ψυχρό με λευκό και οι
ενδιάμεσες περιοχές με αποχρώσεις του γκρίζου. Τα ραδιόμετρα επιτρέπουν πολύ
ακριβείς μετρήσεις των θερμοκρασιών των κορυφών νεφών, το ύψος των οποίων
μπορεί να υπολογιστεί επίσης με μεγάλη ακρίβεια.
Είναι προφανές ότι το πλεονέκτημα
των υπέρυθρων εικόνων έναντι των ορατών έγκειται στο γεγονός ότι είναι
διαθέσιμες τόσο τη νύχτα όσο και την ημέρα. Η ερμηνεία της φωτεινότητας των
στοιχείων μιας εικόνας IR είναι πιο απλή από την ερμηνεία μιας εικόνας VIS αφού
οι διαβαθμίσεις της λευκότητας ή χρώσης σε μια υπέρυθρη εικόνα αντιστοιχούν
απλά σε θερμοκρασία γνωστής κλίμακας. Μια εικόνα IR μοιάζει συχνά με την
αντίστοιχη εικόνα VIS στα πλαίσια των σχημάτων των νεφικών συστημάτων, με τη
διαφορά όμως ότι παρέχει περαιτέρω συμπληρωματικά δεδομένα για τα ίδια τα νέφη.
Κατά τη διάρκεια της ημέρας, η παράλληλη χρήση εικόνων IR και VIS καθιστά πιο
κατανοητή την απεικόνιση.
Εικόνες Υδρατμών: Εκτός από τα παραπάνω είδη
δορυφορικών εικόνων, οι εικόνες υδρατμών (WV), που εξασφαλίζονται στα κανάλια
φάσματος μεταξύ περίπου 10.5 ως 12.5 μm, χρησιμοποιούνται για να υποδείξουν
περιοχές υγρού ή ξηρού αέρα. Οι εικόνες αυτές παρέχουν επιπρόσθετες πληροφορίες
για την πορεία στροβίλων μέσης τροπόπαυσης, αεροχειμάρρων και περιοχών με
σημαντική κατακόρυφη μεταφορά. Τα πιο σκούρα χρώματα υποδεικνύουν την ύπαρξη
ξηρότερου αέρα ενώ οι πιο φωτεινές αποχρώσεις του λευκού αντιστοιχούν σε
υγρότερες αέριες μάζες. Σε γενικές γραμμές, οι εικόνες αυτές παρέχουν
περισσότερες πληροφορίες για τις συνθήκες που επικρατούν από τα μεσαία στα
ψηλότερα στρώματα παρά στα χαμηλότερα στρώματα τροπόπαυσης.
Η σημασία των δορυφόρων για
τη μετεωρολογία αλλά και για γενικότερα περιβαλλοντολογικά ζητήματα έγινε
γρήγορα αντιληπτή σε όλον τον κόσμο οδηγώντας στην ανάπτυξη δορυφορικών
συστημάτων από χώρες που είχαν ήδη ή επιθυμούσαν να αποκτήσουν διαστημική
τεχνολογία..
Για την παρατήρηση του
καιρού παγκοσμίως, η κάλυψη του πλανήτη είναι πλέον ολοκληρωτική με την ύπαρξη
5 γεωστατικών δορυφόρων σε ίση απόσταση κατά μήκος του Ισημερινού (Εικόνα 7.1).
Η τάση για καλή κάλυψη όσο πλησιάζουμε τα χαμηλά γεωγραφικά πλάτη εξισορροπεί
εν μέρει την πολύ χαμηλή απόδοση του συνοπτικού δικτύου σε αυτές τις μεγάλες
περιοχές. Επιπλέον, τα σημεία των γεωστατικών δορυφόρων ευνοούν τον εντοπισμό
και την παρακολούθηση των τροπικών κυκλώνων, καθώς οι τελευταίοι σχηματίζονται
σε χαμηλά γεωγραφικά πλάτη. Πριν την εμφάνιση των δορυφόρων, η έγκαιρη
ανίχνευση τέτοιων μετεωρολογικών συστημάτων καθώς και χαμηλών μέσων γεωγραφικών
πλατών που σχηματίζονταν πάνω από τους ωκεανούς βασιζόταν σχεδόν εξολοκλήρου
στα πλοία, καθιστώντας πολύ δύσκολη την έκδοση έγκαιρων και αξιόπιστων
προειδοποιήσεων για τις παράκτιες περιοχές
Εκτός από τους γεωστατικούς
δορυφόρους, αρκετοί δορυφόροι πολικής τροχιάς επιτρέπουν την παρατήρηση
οποιουδήποτε σημείου στη γη σε πραγματικό χρόνο.
Δορυφόροι εναντίον
φυσικών καταστροφών.
Οι Ευρωπαίοι οργανώνουν την
άμυνά τους κατά των απροειδοποίητων «εχθρών» αξιοποιώντας τη διαστημική
τεχνολογία.
Κωδικός Σχεδίου
Δράσης...«GMES» - Global Μonitoring for Εnvironment and Security (Παγκόσμια
Παρακολούθηση για το Περιβάλλον και την Ασφάλεια). H Ευρώπη προετοιμάζεται
εντατικά για την καλύτερη αντιμετώπιση των «εχθρών» που χτυπούν απροειδοποίητα
τις περισσότερες φορές (σεισμοί, πλημμύρες, δασικές πυρκαϊές, ρύπανση) και
απειλούν τις θάλασσες, τα εδάφη, την ατμόσφαιρά αλλά και τον πληθυσμό της.
Στη... μάχη «ρίχνονται» και
οι δορυφόροι. H διαστημική τεχνολογία τίθεται στην υπηρεσία αντιμετώπισης των
φυσικών καταστροφών, τόσο στον τομέα πρόληψης όσο και στον τομέα της
επιχειρησιακής ετοιμότητας.
Το «σχέδιο δράσης»
βρίσκεται υπό... κατασκευήν και η Ελλάδα δίνει δυναμικό παρών στη δημιουργία
αυτού του σχεδίου με τη συμμετοχή των ερευνητικών ιδρυμάτων της χώρας καθώς και
των ιδιωτικών φορέων που δραστηριοποιούνται στον χώρο της διαστημικής
τεχνολογίας. Ολοκληρώθηκε το 3ο Forum του GMES, το οποίο διοργάνωσαν από κοινού
η Ευρωπαϊκή Επιτροπή, η Γενική Γραμματεία Έρευνας και Τεχνολογίας και ο
Ευρωπαϊκός Οργανισμός Διαστήματος. Οι ευρωπαίοι επιστήμονες συζήτησαν τους
τρόπους δράσης και συντονισμού έτσι ώστε το σχέδιο να μπορεί να ξεκινήσει να
λειτουργεί επιχειρησιακά από το 2004.
«Οι λόγοι που οδήγησαν στη
δημιουργία ενός τόσο μεγάλου προγράμματος ξεκινούν από το γεγονός ότι τα
τελευταία χρόνια οι επιπτώσεις από τις φυσικές καταστροφές συνεχώς αυξάνονται»
σημείωσε μιλώντας στο «Βήμα» ο κ. Ισαάκ Παρχαρίδης, δρ Διαστημικών Εφαρμογών
στην Διαχείριση Φυσικών Καταστροφών, ερευνητής του Πανεπιστημίου Αθηνών στον
Τομέα Γεωφυσικής και μέλος της Επιτροπής Εμπειρογνωμόνων του ΟΗΕ για τις
Διαστημικές Εφαρμογές, και επισήμανε: «Σύμφωνα με τα στοιχεία του ΟΗΕ, κατά την
τελευταία 20ετία περίπου 3 εκατομμύρια άνθρωποι έχασαν τη ζωή τους από φυσικές
καταστροφές, ενώ 1 δισεκατομμύριο άτομα έχουν υποστεί επιπτώσεις από φυσικές
καταστροφές. Αυτό σημαίνει ότι κάθε χρόνο κατά μέσο όρο οι φυσικές καταστροφές
έχουν επιπτώσεις σε 4 εκατομμύρια ανθρώπους».
Τα αποτελέσματα αυτά,
εξηγεί ο ερευνητής, οφείλονται στο γεγονός ότι το 1/4 του πληθυσμού του πλανήτη
ζει σε περιοχές υψηλού κινδύνου, αλλά είναι χαρακτηριστικό πως οι επιπτώσεις
είναι συνήθως μεγαλύτερες στις λιγότερο ανεπτυγμένες χώρες (όπως για παράδειγμα
στην Ασία, η οποία και έχει ποσοστό 60% των θανάτων που καταγράφονται συνολικά
από φυσικές καταστροφές σε όλον τον πλανήτη. Αντίθετα στις ανεπτυγμένες χώρες
οι απώλειες σε ζωές μειώνονται σημαντικά (χαρακτηριστικό παράδειγμα ήταν ο
τελευταίος ισχυρός σεισμός των 7 ρίχτερ στην Ιαπωνία, όπου οι επιπτώσεις ήταν
ελάχιστες). «Αυτό συμβαίνει στις ανεπτυγμένες χώρες κυρίως διότι υπάρχει ένα
ισχυρό πλαίσιο πολιτικής προστασίας και βέβαια τεχνολογική ανάπτυξη» αναφέρει
σχετικά ο κ. Παρχαρίδης και εξηγεί: «Τα τελευταία χρόνια οι διαστημικές
εφαρμογές προσφέρουν σημαντικές πληροφορίες άλλοτε καινοτόμους και άλλοτε
συμπληρωματικές στο θέμα της διαχείρισης των φυσικών καταστροφών».
Ο δορυφόρος Envisat της
Ευρωπαϊκής Διαστημικής Υπηρεσίας, που τέθηκε σε τροχιά την 1η Μαρτίου 2002 με
δέκα όργανα υψηλής τεχνολογίας, είναι ο μεγαλύτερος που έχει κατασκευαστεί έως
σήμερα για την παρακολούθηση της Γης.
Κάποτε, μοναδική σχεδόν
αντίδραση απέναντι στις φυσικές καταστροφές ήταν η αποστολή βοήθειας στις
πληγείσες περιοχές. Σήμερα, μιλάμε για "διαχείριση φυσικών
καταστροφών" (Hazard Management) – μία αντιμετώπιση που αφορά επίσης
προετοιμασία, πρόληψη, μοντελοποίηση, πρόγνωση, συστήματα προειδοποίησης.
Για τη διαχείριση αυτή,
χρειάζεται η όσο το δυνατόν πληρέστερη κατανόηση των μηχανισμών που συνδέονται
με ένα καταστροφικό φαινόμενο, αλλά και η άμεση αναγνώριση των περιοχών που
υποφέρουν ή απειλούνται. Για όλα αυτά, υπάρχει ένα προνομιακό σημείο
παρατήρησης της Γης: το διάστημα.
Σήμερα, τα συστήματα
τηλεανίχνευσης, μαζί με τις διαστημικές επικοινωνίες και το παγκόσμιο σύστημα
προσδιορισμού θέσης (GPS), αναγνωρίζονται σαν εργαλεία-κλειδιά για τη διαχείριση
των φυσικών καταστροφών.
Κάθε στιγμή, οι δορυφόροι
κάνουν παρατηρήσεις και μετρήσεις της επιφάνειας και της ατμόσφαιρας της Γης,
καταγράφοντας ακτινοβολία σε ένα μεγάλο μέρος του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος.
Οι απεικονιστές τους μπορεί
να είναι παθητικοί ή ενεργητικοί – να συλλέγουν δηλαδή ανακλώμενη ακτινοβολία
από την επιφάνεια της Γης, ή να στέλνουν οι ίδιοι δέσμες και να συλλέγουν το
σήμα που ανακλάται (ραντάρ).
Σημαντική για την
επιχειρησιακή εφαρμογή των δεδομένων είναι η επαναληψιμότητα, σε πόσο χρόνο
δηλαδή ένα δορυφορικό σύστημα περνά από την ίδια περιοχή ώστε να δώσει πάλι
πλήρη εικόνα της εξέλιξης ενός φαινομένου.
Δορυφορικές εικόνες με
υψηλή χωρική διακριτική ικανότητα, μπορούν να βοηθήσουν για μια πρώτη εκτίμηση
των ζημιών μετά από ένα καταστροφικό γεγονός ή για ανάπτυξη σχεδίων
αντιμετώπισης καταστροφών σε δομημένες περιοχές.
Η «διαφορική
συμβολομετρία», που συνδυάζει δεδομένα ραντάρ από διαφορετικές χρονικές στιγμές
για την ίδια περιοχή, αποκαλύπτει παραμορφώσεις κλίμακας λίγων χιλιοστών, σε
περιοχές δεκάδων χιλιομέτρων.
Από τη γνώση στην εφαρμογή
Φυσικά, οι πληροφορίες
έχουν αξία μόνο εάν συνδυαστούν σε ένα ευρύτερο πληροφοριακό σύστημα, ώστε η
χρήση τους να είναι σημαντική στη διαχείριση.
Τα τελευταία χρόνια, η
Ευρωπαϊκή Ένωση δημιούργησε το Κέντρο Παρακολούθησης της Γης (CEO), όπου
συγκεντρώνεται γνώση από πανεπιστήμια και ερευνητικούς φορείς. Πρόσφατη έρευνα
της Ευρωπαϊκής Διαστημικής Υπηρεσίας έδειξε ότι τα υπάρχοντα δεδομένα καλύπτουν
κατά 60% τις ανάγκες των χρηστών, αλλά έχουν γίνει προτάσεις για τον συνδυασμό
των υπαρχόντων δορυφόρων σε ένα παγκόσμιο σύστημα παρακολούθησης κινδύνων.
Εδώ και έναν χρόνο, οι
μεγάλες Εθνικές Διαστημικές Υπηρεσίες έχουν δεσμευτεί να παρέχουν δωρεάν
εικόνες όταν τους το ζητούν οι Υπηρεσίες Πολιτικής Προστασίας των χωρών που
έχουν υπογράψει τη σχετική συμφωνία. «Η αποτίμηση των πρώτων εφαρμογών, που
αφορούσαν μεταξύ άλλων σεισμούς στην Ινδία και πετρελαιοκηλίδες στη Δανία και
στον Λίβανο, ήταν θετική», λέει ο Ισαάκ Παρχαρίδης, Δρ Διαστημικών Εφαρμογών
στη Διαχείρηση Καταστροφών και σύμβουλος της Γεν. Γραμ. Πολιτικής Προστασίας.
«Όλοι όμως συμφωνούν ότι χρειάζονται και άλλα βήματα για να μπορέσουμε να
αξιοποιήσουμε καλύτερα τα δεδομένα».
Στη χώρα μας, εξειδικευμένα
εργαστήρια που κάνουν χρήση διαστημικών δεδομένων για τις γεωεπιστήμες
βρίσκονται στο Αστεροσκοπείο Αθηνών, στα τμήματα γεωλογίας, γεωπονίας και
δασολογίας του ΑΠΘ, στο τμήμα γεωγραφίας του Παν/μίου Αιγαίου, στο Μεσογειακό
Αγρονομικό Ινστιτούτο Χανίων, στα τμήματα Γεωλογίας και Τοπογράφων του ΕΜΠ και
στο τμήμα Γεωλογίας του Παν/μίου Αθηνών.
Τα βασικά πλεονεκτήματα των
διαστημικών δεδομένων από τους δορυφόρους που βρίσκονται σε τροχιά γύρω από τον
πλανήτη είναι η συνοπτική εικόνα που δίνουν για τη Γη αλλά και η δυνατότητα να
δημιουργούν εικόνες με τη χρήση της ακτινοβολίας πέρα από το ορατό - όπως είναι
το υπέρυθρο και τα ραντάρ. Τα τελευταία χρόνια μάλιστα οι δυνατότητες αυτών των
συστημάτων ως προς τη διακριτική τους ικανότητα έχουν βελτιωθεί σημαντικά -
πράγμα το οποίο είδαμε πολύ καλά στον πόλεμο του Ιράκ, όπου οι δορυφορικές
εικόνες αποτέλεσαν τον πιλότο για χτυπήματα ακριβείας μέσα στην πόλη!
«Ως τώρα η παγκόσμια
επιστημονική κοινότητα έχει ξοδέψει τεράστια ποσά για να σχεδιάζει και να θέτει
δορυφόρους γύρω από τη Γη. Σήμερα όμως το ζητούμενο είναι η ανάδειξη των
διαστημικών τεχνικών και των προϊόντων τους ως επιχειρησιακών εργαλείων στη
διάθεση των φορέων που έχουν την ευθύνη για τη διαχείριση εκτάκτων αναγκών»
τονίζει ο κ. Παρχαρίδης.
Πώς θα αντιμετωπίζονται σεισμοί,
πλημμύρες και πυρκαγιές;
H συνεισφορά των
διαστημικών τεχνικών στην αντιμετώπιση των φυσικών κινδύνων είναι διαφορετική
κατά περίπτωση. Για παράδειγμα, σε ό,τι αφορά τους σεισμούς, οι δορυφορικές
εικόνες βοηθούν σε σχέση με τον σεισμικό κίνδυνο στη χαρτογράφηση των αστικών
περιοχών που γειτνιάζουν με ενεργά ρήγματα ή την πυκνότητα της δόμησης, ενώ
αντίθετα η συνεισφορά τους είναι ελάχιστη σε ό,τι αφορά τις πληροφορίες που
δίνουν για το κατά πόσον ένα κτίριο είναι τρωτό.
ΣΕΙΣΜΙΚΟΣ ΚΙΝΔΥΝΟΣ:
Οι δυνατότητες των διαστημικών δεδομένων περιορίζονται κυρίως στη φάση της
λήψης μέτρων ελαχιστοποίησης των επιπτώσεων καθώς και στη φάση απόκρισης των
εμπλεκομένων φορέων.
ΠΛΗΜΜΥΡΕΣ: Τα διαστημικά δεδομένα χρησιμοποιούνται
στην εκτίμηση της επικινδυνότητας που παρουσιάζει μια περιοχή στον πλημμυρικό
κίνδυνο, στην παρακολούθηση της εξέλιξης ενός πλημμυρικού φαινομένου (κυρίως με
εικόνες ραντάρ) αλλά και στην καταγραφή και αποτίμηση των ζημιών που μπορεί να
δημιουργήσει ένα πλημμυρικό φαινόμενο.
Οι επιστήμονες βρίσκονται
πλέον σε θέση να παρακολουθούν το ύψος των υδάτων στους ποταμούς όλου του
κόσμου, γεγονός που θα βοηθήσει όχι μόνο να προβλεφθούν πλημμύρες όπως αυτές
που έπληξαν πρόσφατα την κεντρική Ευρώπη, αλλά και να διαπιστωθεί εάν αυτές
οφείλονται στις κλιματικές αλλαγές.
Οι δορυφόροι μετρούν το
ύψος της επιφάνειας της θάλασσας χρησιμοποιώντας ένα όργανο που ονομάζεται
«υψομετρικό ραντάρ», το οποίο υπολογίζει το χρόνο που κάνει να επιστρέψουν οι
ακτίνες που αποστέλλει και αντανακλώνται στην επιφάνεια της Γης.
Όπως αναφέρει το BBC, το
πρόβλημα στη διαδικασία αυτή είναι ότι για το μέγεθος των περισσότερων ποταμών
της Γης η ακτίνα αυτή ήταν τόσο πλατιά ώστε δημιουργούνταν παρεμβολές που
καθιστούσαν τα αποτελέσματα της μέτρησης πρακτικώς άχρηστα.
Οι ερευνητές του
πανεπιστημίου De Montfort, στη Βρετανία, ανέπτυξαν ειδικό λογισμικό που
επιτρέπει το φιλτράρισμα των παρεμβολών αυτών και, συνεπώς, την ακριβή μέτρηση
του ύψους των υδάτων στους ποταμούς. Το πρόγραμμα αυτό χρησιμοποιεί δεδομένα
από δέκα δορυφόρους.
Η ελπίδα είναι ότι τα στοιχεία
που θα συγκεντρωθούν θα καταστήσουν δυνατή τη διάκριση μεταξύ των συγκυριακών
πλημμύρων και εκείνων οφείλονται σε κλιματικές αλλαγές. Η καθηγήτρια Φιλίπα
Μπέρι, του πανεπιστημίου De Montfort, υπολογίζει ότι κάτι τέτοιο θα μπορεί να
γίνει σε δέκα χρόνια.
ΘΑΛΑΣΣΙΑ ΡΥΠΑΝΣΗ: Τα διαστημικά ραντάρ μπορούν να αποτελέσουν
ένα σημαντικό επιχειρησιακό εργαλείο για την παρακολούθηση της θαλάσσιας
ρύπανσης από πετρελαιοειδή καθώς και της εξέλιξης της διασποράς μιας
πετρελαιοκηλίδας, ενώ τις περισσότερες φορές μπορούν να εντοπίζουν και την πηγή
- το πλοίο - που προκάλεσε τη ρύπανση.
ΔΑΣΙΚΕΣ ΠΥΡΚΑΓΕΣ: H πιο σημαντική
συνεισφορά των διαστημικών δεδομένων παρακολούθησης της εξέλιξης της πυρκαϊάς
θα ήταν η παροχή σε πραγματικό χρόνο εικόνων - κάτι που πρακτικά δεν μπορεί να
εφαρμοστεί απόλυτα αλλά γίνονται σημαντικά βήματα προς αυτή την κατεύθυνση.
Δορυφορικό
μπλακ – άουτ
O αριθμός των δορυφόρων οι
οποίοι κινούνται γύρω από τη Γη αυξάνεται θεαματικά και μαζί του ο κίνδυνος
μιας καραμπόλας η οποία θα βυθίσει την κοινωνία μας σε δορυφορικό μπλακ άουτ.
H εκτόξευση του Σπούτνικ-1,
πρώτου τεχνητού δορυφόρου της Γης, το 1957, άνοιξε μια νέα εποχή στην ιστορία
του τεχνολογικού πολιτισμού των ανθρώπων. Πέρα από τη χρησιμότητά τους στην
επιστημονική έρευνα, οι τεχνητοί δορυφόροι βρήκαν πάρα πολλές χρήσεις στην
καθημερινή ζωή, οι περισσότερες από τις οποίες ίσως δεν είχαν καν περάσει από
το μυαλό εκείνων που σχεδίασαν και πραγματοποίησαν τις πρώτες αποστολές. Σήμερα
πια η πρόβλεψη του καιρού, οι τηλεπικοινωνίες, η αστρονομική παρατήρηση του
ουρανού και η τηλεπισκόπιση, δηλαδή η φωτογράφηση της γήινης επιφάνειας για
γεωργικούς, μεταλλειολογικούς και στρατιωτικούς σκοπούς, βασίζονται σχεδόν
αποκλειστικά στη λειτουργία εξειδικευμένων δορυφόρων. Αποτέλεσμα είναι ότι όσο
περισσότερο αυξάνονται οι ανάγκες και όσο περισσότερα κράτη αποκτούν τη
δυνατότητα εκτόξευσης δορυφόρων τόσο περισσότερο αυξάνεται και ο αριθμός των
δορυφόρων. Από το 1957 ως σήμερα έχουν εκτοξευθεί πάνω από 5.000 δορυφόροι. Από
αυτούς παραμένουν ακόμη σε τροχιά οι μισοί, εκ των οποίων όμως μόνο οι 600 σε
λειτουργία.
Με τους δορυφόρους συνέβη
ό,τι συνέβη με τα αυτοκίνητα και τους ηλεκτρονικούς υπολογιστές: οι άνθρωποι
συνέχισαν για καιρό να παράγουν όλο και καινούργια, χωρίς να αντιμετωπίζουν
σοβαρά το πρόβλημα απόσυρσης των παλιών. Έτσι έφτασε μια ημέρα που οι δρόμοι
άρχισαν να γεμίζουν ερειπωμένα αυτοκίνητα, τα σπίτια μας ξεπερασμένης
τεχνολογίας υπολογιστές αλλά και ο ουρανός άχρηστους δορυφόρους. Και το μεν
πρόβλημα με τα αυτοκίνητα και τους υπολογιστές μπορεί να αντιμετωπιστεί με την
ανακύκλωσή τους. H απομάκρυνση όμως των άχρηστων αντικειμένων που περιφέρονται
γύρω από τη Γη αποτελεί ακόμη άλυτο πρόβλημα. Σε αυτά δεν περιλαμβάνονται μόνο
οι δορυφόροι, των οποίων έχει λήξει η ωφέλιμη ζωή, αλλά και τα εξαρτήματα των
πυραύλων που χρησιμοποιήθηκαν για την εκτόξευσή τους, τα οποία μάλιστα είναι
ασύγκριτα περισσότερα σε αριθμό από τους δορυφόρους. Το πρόβλημα επιτείνεται
από το γεγονός ότι πολλοί δορυφόροι διαλύονται στον αέρα εξαιτίας συγκρούσεων
με άλλα αντικείμενα ή εκρήξεων. Μέχρι στιγμής πάνω από 120 δορυφόροι
καταστράφηκαν με αυτόν τον τρόπο και τα συντρίμμια τους επιδείνωσαν περαιτέρω
το πρόβλημα.
Αυτή τη στιγμή περιφέρονται
γύρω από τη Γη πάνω από 8.000 άχρηστα αντικείμενα, τα οποία χάνουν σιγά σιγά
ύψος λόγω τριβής με την ατμόσφαιρα και πέφτουν τελικά στη Γη. Ο ρυθμός όμως που
συμβαίνει αυτό είναι εξαιρετικά αργός επειδή σε μεγάλα ύψη η ατμόσφαιρα είναι
πολύ αραιή. Αρκεί να αναφερθεί ότι ένας δορυφόρος σε ύψος 1.000 χιλιομέτρων
χρειάζεται πάνω από 1.000 χρόνια για να πέσει στη Γη. Ο εφιάλτης όσων ζουν από
κοντά το πρόβλημα είναι μια αλυσιδωτή αντίδραση συγκρούσεων. Σε μια τέτοια
περίπτωση τα συντρίμμια από τη διάλυση ενός δορυφόρου χτυπούν έναν δεύτερο, τα
συντρίμμια του δεύτερου χτυπούν κάποιον τρίτο και ούτω καθ' εξής. Το αποτέλεσμα
μιας τέτοιας αλυσιδωτής αντίδρασης θα είναι να καταστραφεί ένας τόσο μεγάλος
αριθμός δορυφόρων ώστε να δημιουργηθεί πραγματικό χάος. Δεν θα μπορούμε να
τηλεφωνούμε σε άλλες χώρες, τα πλοία και τα αεροπλάνα δεν θα γνωρίζουν τη θέση
τους, οι μετεωρολογικές υπηρεσίες θα παραλύσουν και οι τηλεοπτικές συνδέσεις με
άλλα μέρη του κόσμου θα διακοπούν. Με λίγα λόγια, σε μερικά λεπτά θα γυρίσουμε
σαράντα χρόνια πίσω.
Όλοι συμφωνούν ότι πρέπει
να βρεθεί μια λύση, δεν συμφωνούν όμως στο ποια θα πρέπει να είναι αυτή. Μέχρι
στιγμής έχουν εφαρμοστεί δύο μέθοδοι απομάκρυνσης των «μεταχειρισμένων»
δορυφόρων οι οποίες προϋποθέτουν τη χρήση ενός κινητήρα. Στην πρώτη ο δορυφόρος
μετά το τέλος της αποστολής του χρησιμοποιεί τον κινητήρα για να ανεβεί σε
μεγαλύτερο ύψος, όπου υπάρχουν λιγότερα αντικείμενα. Στη δεύτερη ο δορυφόρος
χρησιμοποιεί τον κινητήρα για να χάσει ύψος και να πέσει στη Γη. Το ελάττωμα
της πρώτης μεθόδου είναι ότι απλώς μεταθέτουμε το πρόβλημα σε ανώτερο ύψος. Το
ελάττωμα της δεύτερης είναι ότι ο δορυφόρος ή τα θραύσματά του μπορεί να πέσουν
σε κατοικημένη περιοχή. Και οι δύο όμως έχουν το μειονέκτημα ότι απαιτούν
μεγάλο κόστος αφού η μεταφορά κάθε κιλού καυσίμων στο Διάστημα κοστίζει 15.000
ευρώ. Αυτός είναι ο βασικότερος λόγος για τον οποίο σχεδόν όλοι οι εμπορικοί
δορυφόροι δεν έχουν σήμερα σύστημα απομάκρυνσης από την τροχιά τους.
Πρόσφατα έχει προταθεί μια
νέα λύση, το κόστος της οποίας είναι σημαντικά μικρότερο. H μέθοδος αυτή είναι
απλούστατη στη σύλληψη αλλά δεν έχει δοκιμαστεί ακόμη στην πράξη. Στον δορυφόρο
προσαρμόζεται πριν από την εκτόξευση ένα μεταλλικό σύρμα μήκος 15 χιλιομέτρων
τυλιγμένο σε μια θήκη. Όταν ο δορυφόρος φθάσει στο τέλος της αποστολής του, το
σύρμα ξετυλίγεται με εντολή από τη Γη. H κίνηση του σύρματος στο μαγνητικό
πεδίο της Γης μοιάζει με τη λειτουργία μιας γεννήτριας ηλεκτρικού ρεύματος. Στα
άκρα του σύρματος αναπτύσσεται τάση και ηλεκτρικό ρεύμα αρχίζει να διαρρέει το
σύρμα, περνάει από την άκρη του σύρματος στην ιονόσφαιρα, που είναι καλός αγωγός
του ηλεκτρισμού, και επιστρέφει από την άλλη άκρη στο σύρμα. H μέθοδος αυτή
θυμίζει τη διανομή του ηλεκτρικού ρεύματος από τα εργοστάσια ηλεκτροπαραγωγής
στην κατανάλωση, όπου το ρεύμα διανέμεται με σύρματα αλλά επιστρέφει στο
εργοστάσιο μέσα από το έδαφος.
H αλληλεπίδραση του ρεύματος με το
μαγνητικό πεδίο της Γης προκαλεί την εμφάνιση μιας δύναμης που είναι αντίθετη
στην κίνηση του δορυφόρου. Το αποτέλεσμα είναι ότι με αυτή τη μέθοδο η πτώση
του δορυφόρου επιταχύνεται εντυπωσιακά. Αρκεί να αναφερθεί ότι καθένας από τον
στόλο των 48 τηλεπικοινωνιακών δορυφόρων Globalstar, που βρίσκονται σε ύψος
1.400 χιλιομέτρων, χρειάζεται 9.000 χρόνια για να πέσει στη Γη λόγω τριβής με
την ατμόσφαιρα αλλά μόνο 37 ημέρες αν έχει προσαρμοσμένο το νέο σύστημα. H
δοκιμαστική εφαρμογή της νέας αυτής ιδέας θα δείξει αν είναι εφαρμόσιμη ή όχι.
Ο «Ερμής» θα ειδοποιεί πότε οι δορυφόροι χρειάζονται... service!
ΕΡΜΗΣ είναι το όνομα της
πλέον φιλόδοξης προσπάθειας σήμερα στο διαστημικό χώρο, που στοχεύει να
ανατρέψει δημιουργικά μια σειρά από καθιερωμένες αντιλήψεις-εμπόδια όσον αφορά
την εκτόξευση και διαχείριση δορυφόρων. Σχεδιασμένο με συμβιωτική αντίληψη, το
σύστημα παροχής υπηρεσιών σε τροχιά (On-Orbit-Servicing), βαπτισμένο με το
όνομα του αρχαίου Έλληνα θεού προστάτη των ταξιδιωτών, δίνει καινοτομικά
απαντήσεις σε μια σειρά, μέχρι πρότινος, άλυτα τεχνικά προβλήματα.
Σύμφωνα με την παρουσίαση
που δόθηκε στην Επιτροπή τoυ Οργανισμού Ηνωμένων Εθνών για την Ειρηνική Χρήση
του Διαστήματος (UN-COPUOS) από τον οικονομολόγο, διαχειριστή διαστημικών
προγραμμάτων και εφευρέτη Χ. Κοσμά, η πρόταση της GEO-RING Services θα μπορέσει
με πολύ χαμηλό κόστος να επεκτείνει τη ζωή παραγωγικής λειτουργίας υπαρχόντων
δορυφόρων πέραν της προσδοκώμενης δεκαετούς λειτουργίας και μέχρι οι δορυφόροι
να καταστούν τεχνολογικά απηρχαιωμένοι ή να υποστούν κάποια ανεπανόρθωτη βλάβη
σε ζωτικά υπο-συστήματα.
Στα οφέλη από τη
διαθεσιμότητα υπηρεσιών της GEO-RING Services συμπεριλαμβάνονται το χαμηλότερο
κόστος κατασκευής και εκτόξευσης δορυφόρων, μακροβιότερη λειτουργία για το ίδιο
κόστος και μείωση των διαστημικών σκουπιδιών (space debris).
Το σύστημα ΕΡΜΗΣ, που
βασίζεται σε προσφάτως κατοχυρωμένα διπλώματα ευρεσιτεχνίας, προβλέπει την
κατασκευή μιας οικογένειας 5 ειδικών, συμπληρωματικών διαστημικών οχημάτων
(spacecrafts) με πολύ συγκεκριμένες αρμοδιότητες το καθένα, όλα
επαναχρησιμοποιούμενα και υποβοηθούμενα στο έργο τους από τους υπάρχοντες
δορυφόρους. Το τελευταίο χαρακτηριστικό, η χρήση δηλαδή των υπαρχόντων
δορυφόρων, που προσδίδει στο σύστημα το «συμβιωτικό χαρακτήρα» με το
περιβάλλον, ήταν το πρώτο στοιχείο-κλειδί για τη δραστική μείωση των ελαχίστων
τεχνικών απαιτήσεων. Σε συνδυασμό με τον ενδοσυστημικό συμβιωτικό χαρακτήρα των
5 οχημάτων (εξάρτηση ενός εκ των άλλων), η ανάπτυξη του συστήματος έχει πλέον
απλοποιηθεί και η αποτελεσματικότητα κάθε μονάδας έχει μεγιστοποιηθεί.
Για να γίνει πιο σαφής η
φύση και χρήση του συστήματος ΕΡΜΗΣ, σας παρουσιάζουμε τα συστατικά του μέρη.
Προβλέπεται ότι θα υπάρχει
ένας μίνι δορυφόρος-συνοδός σε μέγεθος μπάλας του ποδοσφαίρου, με βάρος 10
κιλά, που θα μπορεί να φωτογραφίζει τους δορυφόρους από κοντά, προσφέροντας
έτσι οπτική πληροφόρηση για την κατάσταση των δορυφόρων-πελατών, υπηρεσία που
μέχρι πρότινος ήταν αδύνατη. Ο μίνι δορυφόρος-συνοδός που θα λειτουργεί με
πεπιεσμένο αέριο θα μεταφέρεται στη γειτονιά ενός δορυφόρου-πελάτη από έναν
άλλον μικρό δορυφόρο-μεταφορέα (150 κιλά) που λειτουργεί με χημικά καύσιμα και
εκεί θα αυτονομείται για συλλογή των ζητούμενων οπτικών πληροφοριών,
προσεγγίζοντας τον πελάτη-δορυφόρο σε πολύ μικρές αποστάσεις που είναι
απαγορευτικές για το μεγαλύτερο δορυφόρο-μεταφορέα (κυρίως λόγω κινδύνου
μόλυνσης με καυσαέρια).
Ο δορυφόρος-μεταφορέας με
τη βοήθεια από το μίνι δορυφόρο-συνοδό θα μπορεί να συνδέεται (docking) με το
δορυφόρο-πελάτη για να τον μεταφέρει σε άλλη τροχιά όταν ο δορυφόρος έχει
ξεμείνει από καύσιμα (συμβαίνει και στους δορυφόρους).
(Αυτό χρειάζεται γιατί κάθε
δορυφόρος έχει την τάση να ξεφεύγει από το ιδανικό σημείο λειτουργίας, κυρίως
λόγω της βαρύτητας της Σελήνης, η οποία δεν κινείται σε τροχιά παράλληλη με τον
Ισημερινό της Γης, αλλά σε μια τροχιά με αρκετή κλίση.)
Οι καινοτομίες του «ΕΡΜΗΣ»
Βασικό στοιχείο του
συστήματος ΕΡΜΗΣ είναι μια βάση ανεφοδιασμού καυσίμων, έτσι ώστε ο
δορυφόρος-μεταφορέας να μην κουβαλάει ποτέ παραπανίσιο καύσιμο και να
ανεφοδιάζεται μετά από κάθε αποστολή.
(Σημειωτέον ότι το καύσιμο
για κάθε αποστολή θα αποτελεί το 30-40% του βάρους του δορυφόρου-μεταφορέα.
Κάθε παραπανίσιο ποσό καυσίμου θα επιβάρυνε το δορυφόρο-μεταφορέα με το βάρος
μεγάλων δεξαμενών καυσίμων, αλλά και από άσκοπες μετακινήσεις του υπερβάλλοντος
καυσίμου, με αντίστοιχη επιβάρυνση στην κατανάλωση).
Δύο άλλα μη αυτόνομα
επαναχρησιμοποιούμενα οχήματα ολοκληρώνουν το σύστημα. Το ένα θα παρέχει
μεταφορικές υπηρεσίες από χαμηλή περιγήινη τροχιά (LEO) σε γεω-σύγχρονη τροχιά
(GEO), και το άλλο μικρομετακινήσεις ρουτίνας.
Το όλο σύστημα έχει πολλούς
διαφορετικούς τρόπους ανάπτυξης, και η GEO-RING Services συνεργάζεται σήμερα με
τους σημαντικότερους διαχειριστές δορυφόρων και δυνητικούς πελάτες για να
αποφασίσει το πλέον προτιμώμενο από πλευράς πελάτη σενάριο ανάπτυξης.
Πιθανολογείται σήμερα ότι η αρχή θα γίνει με τον μίνι δορυφόρο-συνοδό, γιατί
απαιτεί το μικρότερο αριθμό τροποποιήσεων στους μελλοντικούς δορυφόρους και
επίσης μπορεί να λειτουργήσει με σχετική αυτονομία. Με κόστος κατασκευής 10
εκατομμυρίων ευρώ, θα μπορεί αρχικά να βοηθήσει με οπτικές πληροφορίες στη
διάσωση δορυφόρων (αξίας 150 εκατ. ευρώ) που παρουσιάζουν ανεξιχνίαστες, με
άλλους τρόπους, βλάβες. Στη συνέχεια θα προσφέρει, όπως αναφέρθηκε ανωτέρω,
καθοδήγηση στο δορυφόρο-μεταφορέα, σε φάσεις όπου η οπτική πληροφορία θα είναι
απαραίτητη.
Μια σειρά κατασκευαστών
έχουν εκδηλώσει ενδιαφέρον να προσφέρουν ένα ή περισσότερα από τα συστατικά
στοιχεία (οχήματα) του συστήματος ΕΡΜΗΣ, που βασίζεται κατά τα άλλα σε
συμβατικές δορυφορικές τεχνολογίες και η ανάπτυξη του όλου συστήματος
προβλέπεται να διαρκέσει 3 με 7 χρόνια από την αρχή παροχής ορισμένων υπηρεσιών
μέχρι την ολοκλήρωση, σενάριο βασιζόμενο σε ένα συντηρητικό σενάριο περιορισμένων
πόρων.
Πιο επιθετικά
χρονοδιαγράμματα, που απαιτούν και μεγαλύτερη χρηματοδότηση, ίσως είναι εφικτά
εάν ενταχθεί το πρόγραμμα ΕΡΜΗΣ στο ευρωπαϊκό πρόγραμμα διαστημικής πολιτικής
που συντάσσεται σήμερα από την Ευρωπαϊκή Επιτροπή και τον Ευρωπαϊκό Οργανισμό
Διαστήματος.
Η GEO-RING Services έχει
ξεκινήσει μια εκστρατεία ενημέρωσης των παραγόντων διαμόρφωσης διαστημικής
πολιτικής στην Ελλάδα και στις χώρες όπου εδρεύουν οι συνεργαζόμενες εταιρείες,
τόσο στους κόλπους της Ευρωπαϊκής Ένωσης όσο και στους ευρύτερους κόλπους του
Οργανισμού Ηνωμένων Εθνών, δεδομένου του ενδιαφέροντος του τελευταίου για
περιορισμό των διαστημικών σκουπιδιών και τη σημασία των δορυφορικών υπηρεσιών
στις αναπτυσσόμενες χώρες με ελλιπή τηλεπικοινωνιακή υποδομή.
Η GEO-RING Services, η
οποία ιδρύθηκε στη Γερμανία για να υπερκεράσει τα προβλήματα από τη μη πλήρη
συμμετοχή της Ελλάδος στον Ευρωπαϊκό Οργανισμό Διαστήματος, ελπίζει ότι
σύντομα, με την πλήρη ένταξη, θα μπορέσει να δραστηριοποιηθεί και στην Ελλάδα,
από όπου και ξεκίνησε, ιδρύοντας πιθανώς κάποιο μόνιμο κέντρο ελέγχου του
στόλου διαστημικών οχημάτων ΕΡΜΗΣ και ενδεχομένως να ασχοληθεί με τη
συν-παραγωγή του απαιτούμενου ειδικού λογισμικού για τον έλεγχο και χειρισμό
των οχημάτων του μόνιμου κέντρου ελέγχου και φορητών κέντρων ελέγχου.
Πιθανότητες για ευρύτερες
συνεργασίες με ελληνικούς οίκους υπάρχουν σε πληθώρα τομέων που είναι ακόμα υπό
διαμόρφωση, καθώς η δυνατότητα συμπαραγωγής με οίκους του εξωτερικού θα
ολοκληρωθεί μετά την οριστική διαμόρφωση της πρόβλεψης ζήτησης, μετά το
πιλοτικό στάδιο.
Σήμερα προβλέπεται ότι ένας
δορυφόρος-πελάτης το μήνα θα αποτελεί αποδέκτη των υπηρεσιών για τα πρώτα 15
χρόνια λειτουργίας του συστήματος ΕΡΜΗΣ, με προοπτική αύξησης όσο οι
δυνατότητες παροχής υπηρεσιών θα εμπλουτίζονται με περισσότερες και πιο
εξελιγμένες υπηρεσίες.
Οι εν λόγω εξελιγμένες
υπηρεσίες, όπως παροχή καυσίμων, προληπτική και επισκευαστική συντήρηση, μερική
συναρμολόγηση σε τροχιά και άλλες υπηρεσίες θα προετοιμάσουν τεχνικά, εκτός από
την κατασκευή μεγαλύτερων εμπορικών δορυφόρων, και τις φιλόδοξες προσπάθειες
αποίκησης της Σελήνης διάφορων διαστημικών υπηρεσιών, όπως της NASA ή των
Κινέζων, στο πλαίσιο ενδεχομένως μιας διεθνούς διαστάσεως δημόσιας-ιδιωτικής
συνεργασίας.
Σημειώνεται ότι, σύμφωνα με
σημερινά σχέδια, η NASA προτίθεται να ιδρύσει μόνιμα επανδρωμένη βάση στη
Σελήνη μέχρι το 2020, δηλαδή όταν το σύστημα ΕΡΜΗΣ θα βρίσκεται σε πλήρη
ωριμότητα και θα αναζητά νέους τομείς ανάπτυξης.
ΓΕΝΙΚΟΤΕΡΑ:
«Η τεχνολογία των δορυφόρων
αναπτύσσεται ταχύτερα από οποιαδήποτε άλλη», είπε ο Έιμπρααμ Σναπφ, βετεράνος
διευθυντής ανάπτυξης δορυφόρων. «Κι αυτό γίνεται ολοφάνερο στον τομέα των
επικοινωνιών». Τα έσοδα που αποφέρουν οι δορυφορικές επικοινωνίες –από 11,4
δισεκατομμύρια δολάρια το1992- αναμένεται να ξεπεράσουν τα 45 το2002 και τα 74
το 2005. Είναι γεγονός ότι, στα τέλη του 20ου αιώνα, ο τομέας των
τηλεπικοινωνιακών δορυφόρων γνώρισε πραγματική επανάσταση. Θα μπορούσε να
θεωρηθεί ειρωνεία ότι το ανταγωνιστικό του πλεονέκτημα απέναντι στα εναλλακτικά
επίγεια μέσα επικοινωνίας, και συνεπώς το μέλλον του, εξαρτάται όχι από τη
διαστημική τεχνολογία αλλά από το κόστος και την απόδοση των επίγειων σταθμών
εκπομπής και λήψης. Όλα δείχνουν, ωστόσο, ότι οι διαστημικές τηλεπικοινωνίες
αποτελούν επικερδή επιχείρηση και υπόκεινται στους νόμους τις αγοράς. Η
Ευρωπαϊκή Διαστημική Υπηρεσία (ΕSA)
για παράδειγμα, ιδρύθηκε το 1975 από δέκα δυτικοευρωπαϊκές χώρες και αποτέλεσε
την ευρωπαϊκή απάντηση στο χώρου του διαστημικού ανταγωνισμού σε σχέση με τις
Η.Π.Α και την τότε ΕΣΣΔ. ( Τα δέκα ιδρυτικά μέλη της είναι η Γαλλία, η Δ.
Γερμανία, η Ιταλία, η Ισπανία, το Ηνωμένο Βασίλειο, το Βέλγιο, η Δανία, η
Ολλανδία, η Σουηδία και η Ελβετία. Πέντε ακόμη χώρες προστέθηκαν στον κατάλογο
της ESZ,
οι: Ιρλανδία, Αυστρία, Νορβηγία, Φιλανδία και Πορτογαλία, ενώ ο Καναδάς μετέχει
ως συνεργαζόμενη χώρα. Η Ελλάδα αποτελεί πλήρες μέλος από την 1η
Μαρτίου 2001.) Η ESA
προσφέρει λύσεις στο χώρο της δορυφορικής τηλεπισκόπισης, των τηλεπικοινωνιών
και της δορυφορικής πλοήγησης. Ωστόσο, οι διάφορες διαστημικές υπηρεσίες
συνεργάζονται στα επιστημονικά προγράμματα.
Άλλη μια πολύτιμη εφαρμογή
της τεχνολογίας των δορυφόρων, όπως προβλέπουν οι επιστήμονες, θα αφορά στις
επιστήμες του περιβάλλοντος.
«Είναι ανεκτίμητη η συμβολή
των δορυφόρων στην προσπάθειά μας να κατανοήσουμε το περιβάλλον – τις
περίπλοκες αλληλεπιδράσεις των ωκεανών, της ατμόσφαιρας και των πολικών
περιοχών», είπε ο δρ. Ντέιβιντ Άτλας, πρώην επικεφαλής του εργαστηρίου
Επιστημών της Ατμόσφαιρας της NASA.
Στις 18 Δεκεμβρίου
του 1999 οι Η.Π.Α έθεσαν σε τροχιά το δορυφόρο Τerra. Από τότε, 705 χιλιόμετρα πάνω από την
επιφάνεια της Γης, οι αισθητήρες του συλλέγουν αχόρταγα πληροφορίες για τη
θερμοκρασία του πλανήτη μας σε ξηρά και ωκεανούς, μελετούν τα νέφη, τα χιόνια
και τους παγετώνες, την υγρασία και τη βλάστηση, παρακολουθούν τις δασικές
πυρκαγιές, τις κάθε λογής φυσικές καταστροφές. Με άλλα λόγια ο μικρός αυτός
δορυφόρος ( με ύψος 3,5 μέτρα και μήκος 6,8) αφουγκράζεται την ανάσα της Γης,
μετρώντας συνολικά 24 παραμέτρους. Ο Terra είναι ο πρώτος από μια σειρά δορυφόρων
του προγράμματος EOS
της NASA
που σκοπό έχει να μελετήσει τη Γη όσο γίνεται πιο διεξοδικά, όπως ένας
λεπτολόγος γιατρός σκύβει πάνω από τον ασθενή του ψάχνοντας για τα συμπτώματα –
στην περίπτωση μας το βαθμό της ρύπανσης σε στεριές και θάλασσες, την έκταση
της τρύπας του όζοντος, τις πιθανές αλλαγές στο κλίμα – που θα οδηγήσουν στη
διάγνωση και από εκεί στη θεραπεία. Ίσως τελικά η μεγαλύτερη υπηρεσία των
δορυφόρων προς τον άνθρωπο να είναι αυτή: δεν μας προσφέρουν μόνο τη δυνατότητα
να ταξιδέψουμε στο άγνωστο αλλά και την ευκαιρία να γνωριστούμε με τον εαυτό
μας. Δεν μας δίνουν απλώς μέσα για να εξερευνήσουμε το μακρινό Διάστημα, αλλά
κυρίως μας επιτρέπουν από εκεί ψηλά να γυρίσουμε και να κοιτάξουμε τη Γη όπως
πραγματικά είναι και να τη βοηθήσουμε να ξεπεράσει τους κινδύνους που την
απειλούν.
«Κάποια μέρα», ονειροπολεί
ο Άρθουρ Κλαρκ, καθισμένος σε ένα καφέ στη Βιέννη, στη διάρκεια μιας
συνδιάσκεψης για το Διάστημα υπό την αιγίδα των Ηνωμένων Εθνών, «η γεωστατική
ζώνη θα αποτελεί ένα στερεό δακτύλιο από κατασκευές που θα υπηρετούν την
ανθρωπότητα. Θα υπάρχει αρκετή ραδιοχωρητικότητα ‘ώστε ολόκληρο το ανθρώπινο
είδος να συνομιλεί με τον εαυτό του. Όπως προφήτευσε ο Ρώσος μηχανικός Γιούρι
Αρτσουτάνοφ, κάποτε θα μπορούμε να ανέβουμε στο δακτύλιο με ασανσέρ μέσω
καλωδίων, που, όπως στους ινδικούς μύθους, θα φτάνουν σε ύψος 36000
χιλιομέτρων».
Το θέαμα των «ακροβατών»
του Διαστήματος που περικλείουν τη Γη στους τόσους αόρατους δακτυλίους τους
έχει αρχίσει, και τη φαντασμαγορία του μπορούν να την παρακολουθήσουν όλοι οι
κάτοικοι της Γης. Όταν το πέπλο της νύχτας καλύψει το σπίτι σας, σηκώστε τα
μάτια και ατενίστε τον ουρανό. Σε λίγα λεπτά θα διαπιστώσετε ότι κάποιο από τα
μικροσκοπικά χρυσόχρωμα «άστρα» κινείται. Είναι ένας υπάκουος ηλεκτρονικός
υπηρέτης μας που σχοινοβατεί στο άπειρο για να βελτιώσει τη ζωή όλων μας.
ΔΙΑΔΥΚΤΙΟ