ดาวเทียมสำรวจโลก

| ส่วนหนึ่งของชุดบทความเกี่ยวกับ |
| การเดินทางในอวกาศ |
|---|
ดาวเทียมสำรวจโลกหรือดาวเทียมสำรวจระยะไกลของโลกคือดาวเทียมที่ใช้หรือออกแบบมาเพื่อการสำรวจโลก (EO) จากวงโคจรรวมถึงดาวเทียมสอดแนมและดาวเทียมประเภทอื่น ๆ ที่มีจุดประสงค์เพื่อการใช้งานที่ไม่ใช่ทางการทหาร เช่นการตรวจสอบสิ่งแวดล้อมอุตุนิยมวิทยาการทำแผนที่และอื่น ๆ ประเภทที่พบมากที่สุดคือดาวเทียมถ่ายภาพโลกซึ่งถ่ายภาพจากดาวเทียมคล้ายกับภาพถ่ายทางอากาศดาวเทียมสำรวจโลกบางดวงอาจทำการสำรวจระยะไกลโดยไม่ต้องสร้างภาพ เช่น ในการตรวจวัดการบังแสงด้วยคลื่นวิทยุของระบบ GNSS
การเกิดขึ้นครั้งแรกของการสำรวจระยะไกลด้วยดาวเทียมสามารถย้อนไปถึงการปล่อยดาวเทียมเทียมดวงแรกสปุตนิก 1โดยสหภาพโซเวียตเมื่อวันที่ 4 ตุลาคม พ.ศ. 2490 [ 1 ]สปุตนิก 1 ส่งสัญญาณวิทยุกลับมา ซึ่งนักวิทยาศาสตร์ใช้ในการศึกษาชั้นบรรยากาศไอโอโนสเฟียร์[ 2 ]
หน่วยงานขีปนาวุธของกองทัพบกสหรัฐฯ ได้ปล่อยดาวเทียมอเมริกันดวงแรกExplorer 1ให้กับห้องปฏิบัติการ Jet Propulsion Laboratory ของ NASA เมื่อวันที่ 31 มกราคม พ.ศ. 2491 ข้อมูลที่ส่งกลับมาจากเครื่องตรวจจับรังสีนำไปสู่การค้นพบแถบรังสีแวนอัลเลนของ โลก [ 3 ] ยาน อวกาศTIROS-1ซึ่งปล่อยเมื่อวันที่ 1 เมษายน พ.ศ. 2503 เป็นส่วนหนึ่งของ โครงการ ดาวเทียมสังเกตการณ์อินฟราเรดโทรทัศน์ (TIROS) ของ NASA ได้ส่งภาพโทรทัศน์ชุดแรกของรูปแบบสภาพอากาศที่ถ่ายจากอวกาศกลับมา[ 1 ]
ในปี 2551 มีดาวเทียมสำรวจโลกมากกว่า 150 ดวงโคจรอยู่ในวงโคจร บันทึกข้อมูลด้วยเซ็นเซอร์ทั้งแบบพาสซีฟและแอคทีฟ และรับข้อมูลมากกว่า 10 เทราบิตต่อวัน[ 1 ] ภายในปี 2564 จำนวนดังกล่าวเพิ่มขึ้นเป็นมากกว่า 950 ดวง โดยบริษัท Planet Labsซึ่งตั้งอยู่ในสหรัฐอเมริกา มีจำนวนดาวเทียมมากที่สุด[ 4 ]
ดาวเทียมสำรวจ โลกส่วนใหญ่มีเครื่องมือที่ควรใช้งานในระดับความสูงที่ค่อนข้างต่ำ ดาวเทียมส่วนใหญ่โคจรที่ระดับความสูงเหนือ500 ถึง 600 กิโลเมตร (310 ถึง 370 ไมล์)วงโคจรที่ต่ำกว่าจะมีแรงต้านอากาศ มาก ทำให้ จำเป็นต้องมีการ ปรับวง โคจรบ่อยครั้ง ดาวเทียมสำรวจโลกERS-1, ERS-2และEnvisatขององค์การอวกาศยุโรปรวมถึง ยานอวกาศ MetOpของEUMETSATล้วนทำงานที่ระดับความสูงประมาณ800 กิโลเมตร (500 ไมล์) ยานอวกาศ Proba -1 , Proba-2และSMOSขององค์การอวกาศยุโรปสังเกตการณ์โลกจากระดับความสูงประมาณ700 กิโลเมตร (430 ไมล์)ดาวเทียมสำรวจโลกของสหรัฐอาหรับเอมิเรตส์DubaiSat-1และDubaiSat-2ก็อยู่ในวงโคจรต่ำของโลก (LEO) และให้ภาพถ่ายดาวเทียมของส่วนต่างๆ ของโลก[ 5 ] [ 6 ]
เพื่อให้ครอบคลุมทั่วโลกด้วยวงโคจรต่ำ จึงใช้วงโคจรขั้วโลก วงโคจรต่ำจะมีคาบการโคจรประมาณ 100 นาที และโลกจะหมุนรอบแกนขั้วโลกประมาณ 25° ระหว่างวงโคจรต่อเนื่องกัน เส้นทางโคจรบนพื้นโลกจะเคลื่อนไปทางทิศตะวันตก 25° ในแต่ละวงโคจร ทำให้สามารถสแกนส่วนต่างๆ ของโลกได้ในแต่ละวงโคจร วงโคจรส่วนใหญ่จะเป็นวงโคจรแบบซิงโครนัสกับดวงอาทิตย์
วงโคจรคงที่ (Geostationary orbit ) ที่ ระดับความสูง 36,000 กิโลเมตร (22,000 ไมล์)ช่วยให้ดาวเทียมโคจรอยู่เหนือจุดคงที่บนโลกได้ เนื่องจากคาบการโคจรที่ระดับความสูงนี้คือ 24 ชั่วโมง ทำให้สามารถครอบคลุมพื้นที่มากกว่า 1/3 ของโลกได้อย่างต่อเนื่อง ดังนั้นดาวเทียมสามดวงที่เว้นระยะห่างกัน 120° จึงสามารถครอบคลุมพื้นที่โลกได้ทั้งหมด วงโคจรประเภทนี้ส่วนใหญ่ใช้สำหรับดาวเทียมอุตุนิยมวิทยา
ประวัติศาสตร์

ในหนังสือ "ปัญหาของการเดินทางในอวกาศ" ปี 1928 ของ Herman Potočnikได้สำรวจแนวคิดการใช้ยานอวกาศโคจรเพื่อการสังเกตการณ์ภาคพื้นดินอย่างละเอียดทั้งในเชิงสันติและทางทหารเขาได้อธิบายว่าสภาพพิเศษของอวกาศนั้นมีประโยชน์อย่างไรต่อการทดลองทางวิทยาศาสตร์ หนังสือเล่มนี้ได้อธิบายถึง ดาวเทียม วงโคจรค้างฟ้า (ซึ่ง Konstantin Tsiolkovskyเป็นผู้เสนอเป็นครั้งแรก) และได้กล่าวถึงการสื่อสารระหว่างดาวเทียมกับภาคพื้นดินโดยใช้คลื่นวิทยุ แต่ไม่ได้กล่าวถึงแนวคิดการใช้ดาวเทียมเพื่อการออกอากาศจำนวนมากและการเป็นสถานีถ่ายทอดสัญญาณโทรคมนาคม[ 7 ]
การเริ่มต้นของสงครามเย็นกระตุ้นให้เกิดการพัฒนาอย่างรวดเร็วของระบบปล่อยดาวเทียมและเทคโนโลยีกล้องที่สามารถสังเกตการณ์โลกได้เพียงพอเพื่อรวบรวมข้อมูลข่าวกรองเกี่ยวกับโครงสร้างพื้นฐานทางทหารของศัตรูและประเมินท่าทีทางนิวเคลียร์[ 8 ]หลังจากเหตุการณ์ U-2 ในปี 1960 ซึ่งเน้นย้ำถึงความเสี่ยงของการสอดแนมทางอากาศ สหรัฐฯ ได้เร่งโครงการดาวเทียมสอดแนมเช่นCORONAดาวเทียมเข้ามาแทนที่การบินผ่านของเครื่องบินเพื่อการสอดแนมเป็นส่วนใหญ่หลังจากปี 1960 [ 9 ]
แอปพลิเคชัน
สภาพอากาศ

ดาวเทียมตรวจอากาศเป็น ดาวเทียมประเภทหนึ่งที่ใช้ตรวจสอบสภาพอากาศและภูมิอากาศของโลกเป็น หลัก [ 10 ]อย่างไรก็ตาม ดาวเทียมอุตุนิยมวิทยาเหล่านี้มองเห็นมากกว่าแค่เมฆและระบบเมฆ แสงไฟในเมืองไฟไหม้ผลกระทบจากมลพิษ แสง เหนือพายุทรายและฝุ่นการปกคลุมของหิมะการ ทำแผนที่ น้ำแข็งขอบเขตของกระแสน้ำในมหาสมุทรการ ไหล ของพลังงานฯลฯ เป็นข้อมูลด้านสิ่งแวดล้อมประเภทอื่น ๆ ที่รวบรวมโดยใช้ดาวเทียมตรวจอากาศ
ภาพถ่ายดาวเทียมสภาพอากาศช่วยในการติดตามกลุ่มเถ้าภูเขาไฟจากภูเขาไฟเซนต์เฮเลนส์และกิจกรรมจากภูเขาไฟอื่นๆ เช่นภูเขาไฟเอตนา [ 11 ] ควันจากไฟไหม้ในภาคตะวันตกของสหรัฐอเมริกา เช่นโคโลราโดและยูทาห์ก็ได้รับการตรวจสอบเช่นกัน
การตรวจสอบด้านสิ่งแวดล้อม

ดาวเทียมสิ่งแวดล้อมอื่นๆ สามารถช่วยในการตรวจสอบสิ่งแวดล้อม ได้ โดยการตรวจจับการเปลี่ยนแปลงของพืชพรรณบนโลก ปริมาณก๊าซติดตามในชั้นบรรยากาศ สภาพทะเล สีของมหาสมุทร และทุ่งน้ำแข็ง การตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงของพืชพรรณเมื่อเวลาผ่านไป สามารถตรวจสอบภัยแล้งได้โดยการเปรียบเทียบสภาพพืชพรรณในปัจจุบันกับค่าเฉลี่ยในระยะยาว[ 12 ]ตัวอย่างเช่น การรั่วไหลของน้ำมันในปี 2002 นอกชายฝั่งตะวันตกเฉียงเหนือของสเปนได้รับการตรวจสอบอย่างระมัดระวังโดยENVISAT ของยุโรป ซึ่งแม้จะไม่ใช่ดาวเทียมตรวจอากาศ แต่ก็มีเครื่องมือ (ASAR) ที่สามารถตรวจจับการเปลี่ยนแปลงของพื้นผิวทะเลได้ การปล่อยมลพิษจากกิจกรรมของมนุษย์สามารถตรวจสอบได้โดยการประเมินข้อมูลของ NO และ SO ในชั้นบรรยากาศ โทร โพสเฟียร์
ดาวเทียมประเภทนี้เกือบทั้งหมดโคจรใน วงโคจร แบบซิงโครนัสกับดวงอาทิตย์และ"วงโคจรคงที่"วงโคจรแบบซิงโครนัสกับดวงอาทิตย์จะโคจรผ่านจุดต่างๆ บนพื้นดินในเวลาเดียวกันของวัน ทำให้สามารถเปรียบเทียบข้อมูลจากการโคจรแต่ละครั้งได้ง่ายขึ้น เนื่องจากดวงอาทิตย์อยู่ในตำแหน่งเดียวกันในการสังเกตแต่ละครั้ง ส่วน วงโคจร "คงที่"คือวงโคจรที่ใกล้เคียงกับวงโคจรวงกลมมากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ โดยไม่ถูกรบกวนจากความแบนของโลกแรงดึงดูดจากดวงอาทิตย์และดวงจันทร์แรงดันรังสีจากดวงอาทิตย์และ แรง ต้านอากาศ
การทำแผนที่
สามารถทำแผนที่ภูมิประเทศจากอวกาศได้โดยใช้ดาวเทียม เช่นRadarsat-1 [ 13 ]และTerraSAR- X
ข้อบังคับระหว่างประเทศ

ตามสหภาพโทรคมนาคมระหว่างประเทศ (ITU) บริการดาวเทียมสำรวจโลก (หรือ: บริการวิทยุสื่อสารดาวเทียมสำรวจโลก ) ถูกกำหนดไว้ดังนี้ – ตามมาตรา 1.51ของข้อบังคับวิทยุของ ITU (RR) [ 14 ] :
บริการสื่อสารทางวิทยุระหว่างสถานีภาคพื้นดินและสถานีอวกาศ หนึ่งแห่งหรือมากกว่านั้น ซึ่งอาจรวมถึงการเชื่อมต่อระหว่างสถานีอวกาศด้วยกัน โดยมีลักษณะดังนี้:
- ข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับลักษณะของโลกและปรากฏการณ์ทางธรรมชาติ รวมถึงข้อมูลเกี่ยวกับสภาพแวดล้อม ได้รับจากเซ็นเซอร์แบบพาสซีฟหรือแอคทีฟบนดาวเทียม
- มีการรวบรวมข้อมูลที่คล้ายคลึงกันจากแพลตฟอร์มทางอากาศหรือภาคพื้นดิน
- ข้อมูลดังกล่าวอาจถูกส่งไปยังสถานีภาคพื้นดินภายในระบบที่เกี่ยวข้อง
- อาจรวมถึงการสอบถามข้อมูลจากแพลตฟอร์มด้วย
บริการนี้อาจรวมถึงลิงก์ป้อนสัญญาณที่จำเป็นสำหรับการดำเนินงานด้วย
การจำแนกประเภท
บริการวิทยุสื่อสารนี้จัดอยู่ในประเภทตามข้อบังคับวิทยุของ ITU (มาตรา 1) ดังนี้: บริการประจำที่ (มาตรา 1.20)
- บริการดาวเทียมประจำที่ (มาตรา 1.21)
- บริการระหว่างดาวเทียม (มาตรา 1.22)
- บริการดาวเทียมสำรวจโลก
- บริการดาวเทียมอุตุนิยมวิทยา (มาตรา 1.52)
การจัดสรรความถี่
การจัดสรรคลื่นความถี่วิทยุเป็นไปตามมาตรา 5ของข้อบังคับวิทยุของ ITU (ฉบับปี 2012) [ 15 ]
เพื่อปรับปรุงความสอดคล้องในการใช้คลื่นความถี่ การจัดสรรบริการส่วนใหญ่ที่ระบุไว้ในเอกสารนี้ได้ถูกรวมไว้ในตารางการจัดสรรและการใช้คลื่นความถี่ระดับชาติ ซึ่งอยู่ในความรับผิดชอบของหน่วยงานบริหารระดับชาติที่เกี่ยวข้อง การจัดสรรอาจเป็นแบบหลัก แบบรอง แบบเฉพาะ และแบบใช้ร่วมกัน
- การจัดสรรหลัก: ระบุโดยการเขียนด้วยตัวพิมพ์ใหญ่ (ดูตัวอย่างด้านล่าง)
- การจัดสรรรอง: ระบุด้วยตัวอักษรเล็ก
- การใช้งานแบบเฉพาะหรือแบบใช้ร่วมกัน: เป็นความรับผิดชอบของฝ่ายบริหาร
อย่างไรก็ตาม การใช้งานทางทหารในย่านความถี่ที่มีการใช้งานทางพลเรือน จะต้องเป็นไปตามข้อบังคับวิทยุของ ITU
- ตัวอย่างการจัดสรรความถี่
| การจัดสรรให้กับบริการ | ||
| ภูมิภาคที่ 1 | ภูมิภาคที่ 2 | ภูมิภาคที่ 3 |
อุปกรณ์ช่วยตรวจวัดสภาพอากาศ ความถี่ 401-402 เมกะเฮิร์ต ซ์
| ||
ดาวเทียมสำรวจโลก ความถี่ 13.4-13.75 GHz (ใช้งานอยู่)
| ||
ดูเพิ่มเติม
- คณะกรรมการดาวเทียมสำรวจโลก
- ดาวเทียมเก็บรวบรวมข้อมูล
- การสังเกตการณ์โลก
- ความถี่ในการส่งสัญญาณของดาวเทียมสำรวจโลก
- ระบบสังเกตการณ์โลก - โครงการของนาซา ซึ่งประกอบด้วยภารกิจดาวเทียมหลายชุด
- ภาพแรกของโลกจากอวกาศ
- ดาวเทียมถ่ายภาพ
- รายชื่อดาวเทียมสำรวจโลก
- กล้องโทรทัศน์อวกาศ
- ภาพถ่ายดาวเทียม
- การบังแสงวิทยุ GNSS
- เครื่องวัดรังสีไมโครเวฟ #บนอวกาศ
- ดาวเทียมสำรวจโลกด้วยเรดาร์
- การวัดระดับความสูงด้วยดาวเทียม
ลิงก์ภายนอก
- ไดเร็กทอรี EO Portal ถูกเก็บถาวรเมื่อวันที่ 23 กันยายน 2013 ที่Wayback Machine
- สถานีควบคุมภาคพื้นดิน TIROS I และ II ซึ่งเป็นจุดที่ดาวเทียมสำรวจโลกดวงแรก (TIROS I) ส่งภาพถ่ายชุดแรกมา
