วงโคจรดาวเทียมตามระดับความสูง

ความสูงนั้นสำคัญไฉนและบทสรุปของวงโคจรดาวเทียมจะเป็นอย่างไร

การแบ่งประเภทของวงโคจรดาวเทียมสามารถแบ่งตามระดับความสูงของวงโคจร ได้เป็น 3 แบบคือ

การสแกนถ่ายภาพของดาวเทียมวงโคจรขั้วโลก ( จาก http://www.lesa.biz/astronomy/space-technology/satellite/orbits )

1. วงโคจรระดับต่ำ (Low Earth Orbit , LEO)

วงโคจรแบบนี้จะอยู่ระหว่างชั้นบรรยากาศกับ Van Allen radiation ซึ่งไม่มีการกำหนดความสูงที่แน่นอน แต่ดาวเทียมที่อยู่ในวงโคจรนี้จะอยู่สูงจากผิวโลกต่ำกว่า 2,000 กิโลเมตร  ดาวเทียมวงโคจรต่ำจึงนิยมใช้วงโคจรขั้วโลก (Polar  Orbit) หรือใกล้ขั้วโลก (Near Polar Orbit)  ดาวเทียมจะโคจรในแนวเหนือ-ใต้ ขณะที่โลกหมุนรอบตัวเอง ดาวเทียมจึงเคลื่อนที่ผ่านเกือบทุกส่วนของพื้นผิวโลก  ประโยชน์ของดาวเทียมในวงโคจรแบบนี้คือใช้ในการถ่ายภาพ สื่อสารเช่นดาวเทียม Iridium

เครือข่ายดาวเทียม GPS ( จาก http://www.lesa.biz/astronomy/space-technology/satellite/orbits )

2. วงโคจรระดับกลาง (Medium Earth Orbit, MEO)

เป็นวงโคจรของดาวเทียมที่มีความสูงอยู่ระหว่าง LEO กับ GEO  หากต้องการสัญญาณให้ครอบคลุมทั้งโลกจะต้องใช้ดาวเทียมหลายดวงทำงานร่วมกันเป็นเครือข่ายและมีทิศทางของวงโคจรรอบโลกทำมุมเฉียงหลายๆ ทิศทาง  ดาวเทียมที่มีวงโคจรระยะปานกลางส่วนมากเป็นดาวเทียมนำร่อง เช่น เครือข่ายของดาวเทียม GPS ประกอบด้วยดาวเทียมจำนวน 24 ดวง  ทำงานร่วมกันดังภาพที่ 3 โดยส่งสัญญาณวิทยุออกมาพร้อมๆ กัน เพื่อให้เครื่องรับที่อยู่บนพื้นผิวโลกเปรียบเทียบสัญญาณจากดาวเทียมแต่ละดวง เพื่อคำนวณหาตำแหน่งพิกัดที่ตั้งของเครื่องรับ 

 

ดาวเทียมวงโคจรประจำที่( จาก http://www.lesa.biz/astronomy/space-technology/satellite/orbits )

3. วงโคจรค้างฟ้า (Geostationary Orbit, GEO)

วงโคจรหรือเส้นศูนย์สูตร มีความสูง 35786.034 km เหนือผิวโลกดาวเทียมวงโคจรชนิดนี้อยู่ห่างไกลจากโลกและสามารถลอยอยู่เหนือพื้นโลกตลอดเวลา จึงนิยมใช้สำหรับการถ่ายภาพโลกทั้งดวง เฝ้าสังเกตการณ์เปลี่ยนแปลงของบรรยากาศ  และใช้ในการโทรคมนาคมข้ามทวีป  อย่างไรก็ตามดาวเทียมวงโคจรค้างฟ้าจะต้องลอยอยู่ที่ระดับสูง 35,786 กิโลเมตรเท่านั้น  วงโคจรแบบนี้จึงมีดาวเทียมอยู่หนาแน่น และกำลังจะมีปัญหาการแย่งพื้นที่ในอวกาศ

 ได้แก่ดาวเทียมสื่อสาร

วงโคจรรูปวงรีของดาวเทียมสำรวจสนามแม่เหล็กโลก( จาก http://www.lesa.biz/astronomy/space-technology/satellite/orbits )

4.วงโคจรูปวงรี (Highly Elliptical Orbit "HEO") เป็นวงโคจรออกแบบสำหรับดาวเทียมที่ปฏิบัติภารกิจพิเศษเฉพาะกิจ  เนื่องจากดาวเทียมความเร็วในวงโคจรไม่คงที่  เมื่ออยู่ใกล้โลกดาวเทียมจะเคลื่อนที่ใกล้โลกมาก และเคลื่อนที่ช้าลงเมื่อออกห่างจากโลก ตามกฎข้อที่ 2 ของเคปเลอร์  ดาวเทียมวงโคจรรูปวงรี ส่วนมากเป็นดาวเทียมที่ปฏิบัติงานด้านวิทยาศาสตร์ เช่น ศึกษาสนามแม่เหล็กโลก เนื่องจากสามารถมีระยะห่างจากโลกได้หลายระยะดังภาพที่ 5  หรือเป็นดาวเทียมจารกรรมซึ่งสามารถบินโฉบเข้ามาถ่ายภาพพื้นผิวโลกด้วยระยะต่ำมากและปรับวงโคจรได้  

 

ความสัมพันธ์ระหว่างระดับสูงของดาวเทียมกับคาบวงโคจรรอบโลก

ความสูงจากผิวโลก  (กิโลเมตร)	ความเร็วในวงโคจร  (กิโลเมตรต่อชั่วโมง)	คาบเวลาในการโคจรรอบโลก 1 รอบ
160 1,609 35,786	28,102 25,416 11,052	1 ชั่วโมง 27.7 นาที 1 ชั่วโมง 57.5 นาที 24 ชั่วโมง

 

จากข้อมูล แสดงให้เห็นถึงความสัมพันธ์ระหว่างระดับความสูงของดาวเทียมและความเร็วในวงโคจร  กฎแปรผกผันยกกำลังสองของนิวตัน กล่าวว่า ยิ่งใกล้ศูนย์กลางของแรงโน้มถ่วง (ศูนย์กลางของโลก) แรงโน้มถ่วงจะเพิ่มขึ้น 

ดังนั้น    ถ้าต้องการให้ดาวเทียมมีวงโคจรต่ำ ดาวเทียมจะต้องเคลื่อนที่เร็วมาก เพื่อเอาชนะแรงโน้มถ่วงของโลก ดาวเทียมวงโคจร ดาวเทียมวงโคจรต่ำจึงโคจรรอบโลกใช้เวลาน้อยที่สุด

             ดาวเทียมวงโคจรสูงมีความเร็วในวงโคจรช้ากว่าวงโคจรต่ำ ทั้งนี้เนื่องจากสูงขึ้นไป ยิ่งอยู่ห่างจากศูนย์กลางแรงโน้มถ่วง ดาวเทียมวงโคจรสูงจึงโคจรรอบโลกใช้เวลามากกว่าดาวเทียมวงโคจรต่ำ                         ถ้าต้องการให้ดาวเทียมโคจรไปพร้อมๆ กับที่โลกหมุนรอบตัวเอง ดาวเทียมจะลอยค้างอยู่เหนือพิกัดภูมิศาสตร์ที่ระบุบนพื้นผิวโลกตลอดเวลา จะต้องส่งดาวเทียมให้อยู่ที่ความสูง 35,786 กิโลเมตร เหนือพื้นผิวโลก วงโคจรระดับนี้เรียกว่า "วงโคจรค้างฟ้า" (Geo-Stationary orbit) ซึ่งเหมาะสำหรับใช้ในการสะท้อนสัญญาณโทรคมนาคม และการถ่ายภาพที่ครอบคลุมบริเวณกว้าง

ขอขอบคุณข้อมูลจาก 

http://www.lesa.biz/astronomy/space-technology/satellite/orbits

http://www.space.mict.go.th/knowledge.php?id=satorbit

http://www.lesa.biz/astronomy/space-technology/satellite/orbits

 

เรียบเรียงโดย

นางสาวกีรติกานต์  สองสี   54010510054 GS

นางสาวจิราพร  วิลาจันทร์  54010510057 GS

นางสาวศศธร  ห่มซ้าย      54010510065  GS

[อ.ต๋อย]

ถึง จิราพร และ ศศธร อาจารย์ให้คอมเมนต์ไว้กับบล็อกเกี่ยวกับดาวเทียมของ กีรติกานต์ ลองฝึกเขียนแบบเรียบเรียงและบันทึกกระบวนการเรียนรู้ดูครับ จะรออ่านนะครับ อ.ต๋อย