ดาวเทียม (Satellite) เป็นสิ่งประดิษฐ์ที่มนุษย์คิดค้นขึ้นให้สามารถโคจรรอบโลกได้ เพื่อใช้ประโยชน์ เช่น ทางการทหาร การสื่อสาร การรายงานสภาพอากาศ การวิจัยทางวิทยาศาสตร์ เป็นต้น เมื่อจำแนกดาวเทียมตามวงโคจร การใช้งาน ได้แก่ วงโคจรระยะต่ำ (Low Earth Orbit : LEO) วงโคจรระยะปานกลาง (Medium Earth Orbit : MEO) วงโคจรประจำที่ หรือ วงโคจรสถิต หรือวงโคจรค้างฟ้า (Geostationary Orbit : GEO) และวงโคจรรูปวงรี (Highly Elliptical Orbit : HEO)
ภาพที่ 1 วงโคจรดาวเทียม
(ที่มา : http://www.lesa.biz/space-technology/satellite/orbits)
1.วงโคจรระยะต่ำ (Low Earth Orbit “LEO”) อยู่สูงจากพื้นโลกไม่เกิน 2,000 กม. เหมาะสำหรับการถ่ายภาพรายละเอียดสูง แต่เนื่องจากวงโคจรระยะต่ำอยู่ใกล้พื้นผิวโลกมาก ภาพถ่ายที่ได้จึงครอบคลุมพื้นที่เป็นบริเวณแคบ และไม่สามารถครอบคลุมบริเวณใดบริเวณหนึ่งได้นาน ดาวเทียมในวงโคจรระต่ำเคลื่อนที่เร็วมาก เนื่องจากอยู่ใกล้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วงโลก วงโคจรระยะต่ำมี 3 ประเภท ได้แก่
1.1 วงโคจรขั้วโลก (Polar Orbit) : ดาวเทียมโคจรในแนวเหนือ-ใต้ ในขณะที่โลกหมุนรอบตัวเอง ทำให้ดาวเทียมจึงเคลื่อนที่ผ่านเกือบทุกส่วนของพื้นผิวโลก
1.2 วงโคจรศูนย์สูตร (Equatorial Orbit) : ดาวเทียมจะโคจรในแนวระนาบเส้นศูนย์สูตร
1.3 วงโคจรสัมพันธ์กับดวงอาทิตย์ (Sun-Synchronous Orbit) : ดาวเทียมโคจรรอบโลกที่ระยะสูงประมาณ 400 – 900 กิโลเมตร โดยมีมุมเอียง 97-99 องศากับระนาบเส้นศูนย์สูตร ระนาบของวงโคจรทำมุมกับดวงอาทิตย์คงที่ตลอดเวลาทั้งปีที่โลกโคจรไปรอบดวงอาทิตย์ ส่งผลให้ดาวเทียมเคลื่อนที่ผ่านพื้นที่บนโลกตำแหน่งหนึ่ง ณ เวลาท้องถิ่นที่คงที่ ทำให้คุณลักษณะของแสงจากดวงอาทิตย์ที่ตกกระทบพื้นโลกบริเวณที่ต้องการตรวจติดตามเป็นมาตรฐานตลอดทั้งปี ดังนั้น วงโคจรสัมพันธ์กับดวงอาทิตย์กับดวงอาทิตย์ (SSO) จึงเหมาะสำหรับดาวเทียมถ่ายภาพ
2.วงโคจรระยะปานกลาง (Medium Earth Orbit “MEO”) อยู่ที่ระยะความสูงมากกว่า 2,000 กิโลเมตร แต่ไม่ถึง 35,786 กิโลเมตร สามารถถ่ายภาพและส่งสัญญาณวิทยุได้ครอบคลุมพื้นที่ได้เป็นบริเวณกว้างกว่าดาวเทียมวงโคจรต่ำ แต่หากต้องการสัญญาณให้ครอบคลุมทั้งโลกจะต้องใช้ดาวเทียมหลายดวงทำงานร่วมกันเป็นเครือข่ายและมีทิศทางของวงโคจรรอบโลกทำมุมเฉียงหลายๆ ทิศทาง ดาวเทียมที่มีวงโคจรระยะปานกลางส่วนมากเป็นดาวเทียมนำร่อง เช่น เครือข่ายดาวเทียม GPS ประกอบด้วยดาวเทียมจำนวน 32 ดวง ทำงานร่วมกัน โดยส่งสัญญาณวิทยุออกมาพร้อมๆ กัน ให้เครื่องรับที่อยู่บนพื้นผิวโลกเปรียบเทียบสัญญาณจากดาวเทียมแต่ละดวง เพื่อคำนวณหาตำแหน่งพิกัดที่ตั้งของเครื่องรับ
3.วงโคจรประจำที่ (Geostationary Earth Orbit “GEO”) อยู่สูงจากพื้นโลกประมาณ 35,786 กม. มีเส้นทางโคจรอยู่ในแนวเส้นศูนย์สูตร (Equatorial Orbit) ดาวเทียมจะหมุนรอบโลกด้วยความเร็วเชิงมุมเท่ากับโลกหมุนรอบตัวเองทำให้ดูเหมือนลอยนิ่งอยู่เหนือพื้นผิวโลกตำแหน่งเดิมอยู่ตลอดเวลา จึงถูกเรียกว่า “ดาวเทียมวงโคจรสถิต หรือ วงโคจรค้างฟ้า” เนื่องจากดาวเทียมวงโคจรชนิดนี้อยู่ห่างไกลจากโลกและสามารถลอยอยู่เหนือพื้นโลกตลอดเวลา จึงนิยมใช้สำหรับการถ่ายภาพโลกทั้งดวง เฝ้าสังเกตการณ์เปลี่ยนแปลงของบรรยากาศ และใช้ในการโทรคมนาคมข้ามทวีป
หมายเหตุ: วงโคจรสัมพันธ์กับโลก (Geo-synchronous Orbit “GSO”) คือ วงโคจรประจำที่ (GEO) ที่มีมุมเอียงจากระนาบเส้นศูนย์สูตร >1 องศา หรือ <1 องศา
4.วงโคจรรูปวงรีมาก (Highly Elliptical Orbit “HEO”) เป็นวงโคจรออกแบบสำหรับดาวเทียมที่ปฏิบัติภารกิจพิเศษเฉพาะกิจ เนื่องจากดาวเทียมมีความเร็วในวงโคจรไม่คงที่ เมื่ออยู่ใกล้โลกดาวเทียมจะเคลื่อนที่เร็วมาก และเคลื่อนที่ช้าลงเมื่อออกห่างจากโลกตามกฎข้อที่ 2 ของเคปเลอร์ ดาวเทียมวงโคจรรูปวงรี ส่วนมากเป็นดาวเทียมที่ปฏิบัติงานด้านวิทยาศาสตร์ เช่น ศึกษาสนามแม่เหล็กโลก เนื่องจากสามารถมีระยะห่างจากโลกได้หลายระยะ หรือเป็นดาวเทียมจารกรรมซึ่งสามารถบินโฉบเข้ามาถ่ายภาพพื้นผิวโลกด้วยระยะต่ำมากและปรับวงโคจรได้
A satellite’s orbit
(ที่มา : http://satellites.spacesim.org/english/anatomy/orbit/orbits.gif)
เรียบเรียงจาก
1.https://www.lesa.biz/เทคโนโลยีอวกาศ/ดาวเทียม/วงโคจรของดาวเทียม
2.http://satellites.spacesim.org/english/anatomy/orbit/index.html
