لغت ماهواره بر طبق تعاريف رايج به سفينه اي گفته مي شود که در مداري مشخص و به دور يک سياره ديگر درحال گردش است.در عصرحاضر که ماهواره و فناوري هاي وابسته به آن پيشرفت قابل ملاحظه اي در جوامع ايجاد کرده است بخشي از تحقيقات و پژوهش هاي علمي - تخصصي که در آزمايشگاه هاي فضايي انجام مي شود هرگز امکان انجامشان برروي کره زمين وجودنداشت. اين تحقيقات که بسيار زياد و متنوع است در رشته هاي پزشکي، مهندسي و ساير رشته ها درحال انجام است و تاکنون دستاوردهاي فراوان و ارزنده اي را به جوامع بشري هديه کرده است. ماهواره هايي که در فضا و درحال گردشند، مي توانند اطلاعات با ارزشي را در اختيار ما قراردهند که سبب تحولات شگرفي در زمينه هاي علمي و تحقيقاتي خواهد شد.

● زيرساخت ها

همه فناوري هاي رايج و موجود براي ايجاد و حفظ بقاي خود نيازمند نيروها و زيرساخت هايي هستند که در اجزاي تشکيل دهنده آن فناوري بايد وجود داشته باشد تا بتوان از آن فناوري استفاده کرد و آن را توسعه داد. درباره استفاده از فناوري فضايي ديگر به زيرساخت هايي نياز داريم تا بتوان اين فناوري را توسعه داد، اين زيرساخت به اين شرح است:
۱) سيستم پرتاب و هدايت براي دستيابي به موقعيت مورد نظر در فضا
۲) تأمين تجهيزات و امکانات موردنياز در فضا، مطابق نياز
۳) ايستگاه و پايگاه هاي زميني پرتاب و کنترل تجهيزات
هم اکنون سيستم پرتاب توسط موشک هايي که براي اين منظور طراحي شده اند انجام مي شود و ساير روش هاي پرتاب و هدايت درحال طي کردن مراحل تحقيقاتي خود هستند، بخش دوم زيرساخت ها يعني تجهيزات و امکانات موردنياز در فضا شامل تجهيزات آزمايشگاهي - تحقيقاتي، مخابراتي و تجهيزات موردنياز فضانوردان در مدت حضورشان در فضا مي باشد و بخش سوم زيرساخت ها شامل ايستگاه ها و پايگاه هاي زميني براي پرتاب و هدايت ماهواره است که همزمان وظيفه کنترل پرتاب را نيز برعهده دارند.
 
● ساختمان ماهواره
 
ماهواره ها يا همان قمرهاي مصنوعي از دو بخش عمده تجهيزات بهره مي گيرند:
۱) تجهيزات مخابراتي
۲) تجهيزات غيرمخابراتي
۱) از تجهيزات شامل آنتن ها و تکرارکننده ها و ترانس پاندرهاست. در اين قسمت سيگنال هاي فرستاده شده از زمين پس از دريافت و تقويت و تغيير فرکانس مجدداً به زمين فرستاده مي شوند و بدين ترتيب ارتباط ماهواره با زمين و ايستگاه مربوطه براي ارسال و دريافت اطلاعات برقرار مي شود.
۲) از تجهيزات درواقع قسمت پشتيباني فني ماهواره است که شامل سيستم کنترل حرارتي، سيستم کنترل موقعيت و مدار، سيستم هاي مکانيکي، سيستم منبع تغذيه و موتورهاي مربوطه است.

● نحوه ارتباط

براي برقراري ارتباط با ماهواره از يک ايستگاه زميني احتياج به يک ديش بزرگ (Uplink Antenna) است که موجب تمرکز و ارسال اطلاعات به ماهواره مي شود. در اين ارتباط که ميان ماهواره و ايستگاه زميني برقرار مي شود از دو نوع موج و فرکانس استفاده مي شود. يکي براي Uplink (فرستادن اطلاعات به ماهواره) و ديگري براي Downlink (دريافت اطلاعات از ماهواره). ديش نصب شده برروي ماهواره سيگنال دريافتي از ايستگاه زميني را به يک دستگاه گيرنده مي فرستد و پس از پردازش به فرستنده ماهواره انتقال مي دهد و توسط آنتن فرستنده ماهواره مجدداً به سمت زمين تابيده مي شود.
سيگنال ارسالي به سطح زمين توسط ديش هاي معمولي دريافت و جمع آوري شده و سپس به يک دستگاه گيرنده ماهواره انتقال مي يابند و در آنجا مورد پردازش قرار مي گيرند.
قدرت سيگنال دريافتي بر روي زمين، نسبت به فاصله زاويه، قدرت فرستندگي ماهواره و نيز نقطه گيرندگي ديش دريافت اطلاعات و آب و هوا و غيره متفاوت بوده و به صورت يک الگوي خاص معرفي مي شود.
 
● انواع ماهواره ها

۱) ماهواره هاي ارتباطي و مخابراتي (communications satellites)

اين گروه از ماهواره ها براي ارتباطات راديويي - تلويزيوني، اينترنتي و ارتباطات مخابراتي مورد استفاده قرار مي گيرند. نخستين ماهواره از اين گروه، ماهواره اي با نام Echo۱ بود که در سال ۱۹۶۰ به فضا پرتاب شد و پس از آن Relay۱ و Telstar۱ نيز به آن پيوستند.
نخستين ماهواره مخابراتي با مدار زمين ثابت Syncom۳ بود که در سال ۱۹۶۴ در مدار قرار گرفت. هم اکنون ماهواره Inmost که در سال ۱۹۷۹ در مدار قرار گرفت براي برقراري ارتباط تلفن همراه ماهواره اي در ۸۰ کشور جهان مورد استفاده قرار مي گيرد.
تقريباً تمام ماهواره هاي مخابراتي در مدار زمين به صورت ساکن قرار گرفته اند و علائم تلفني و تلويزيوني به ماهواره فرستاده شده و پس از پردازش توسط ماهواره به ايستگاه زميني مخابره مي شود. بزرگترين ماهواره مخابراتي که هم اکنون در مدار زمين فعال است ماهواره Intellset۶ است که امکان برقراري ۱۲۰۰۰۰ تماس تلفني همزمان و چندين کانال تلويزيوني را دارد و در حدود ۱۳۰ کشور در مالکيت و عمليات اين ماهواره سهيم اند.

۲) ماهواره هاي هواشناسي (Weather Satellites)

اين گروه از ماهواره ها براي مطالعات جوي و هواشناسي مورد استفاده قرار مي گيرند و توسط داده هايي که به زمين ارسال مي کنند مانند موقعيت ابرها، دما و... وضع هوا پيش بيني مي شود.
نخستين ماهواره از اين گروه، ماهواره Tiros بود که در سال ۱۹۶۰ در مدار قرار گرفت که توانايي ارسال تصاوير مادون قرمز از ابرها و نيز توانايي شناسايي توفان ها و مسير آنها را داشت. پس از آن ماهواره هاي ديگري نيز مانند Nimbus و Itos در مدار قرار گرفتند.
ماهواره هاي هواشناسي دو نوع اند، آنهايي که در مدار زمين به صورت ساکن قرار دارند که به صورت پيوسته يک سوم زمين را زير نظر دارند و گروهي که در مدار قطبي مستقرند که مي توانند هر ۱۲ ساعت يک بار کل سطح زمين را پوشش دهند. ماهواره هاي هواشناسي با ارسال دماي هوا، دماي زمين، سرعت باد و حرکت ابرها هواشناسان را در پيش بيني هوا در روزهاي آينده ياري مي دهند.

۳) ماهواره هاي هدايت و ناوبري (Navigation Satellites)

اين دسته از ماهواره ها براي تعيين و موقعيت و هدايت وسايل نقليه دريايي، هوايي و زميني مورد استفاده قرار مي گيرند. شبکه اي از ماهواره هاي رديابي در سراسر جهان به مردم کمک مي کند تا محل دقيق خود را با اختلاف چند متر بيابند.
نخستين ماهواره از اين نوع، ماهواره Transit۵A بود که در سال ۱۹۶۳ در مدار قرار گرفت. اين ماهواره با ارسال سيگنال هاي خاص توانايي هدايت کشتي ها و هواپيماها را داشت. اين گروه از ماهواره ها به دليل تعداد کم نمي توانستند همه جاي زمين را در يک زمان پوشش دهند و به همين دليل پس از مدتي سري ماهواره هاي Navstar يا GPS که شامل ۲۴ ماهواره است در مدار قرار گرفت.
با ارسال اين ماهواره استفاده کننده ها قادر خواهند بود مکان خود را از نظر طول، عرض و ارتفاع به درستي تعيين کنند (براي مطالعه بيشتر درباره اين دسته از ماهواره ها مي توانيد به روزنامه ايران شماره ۳۶۱۹ به تاريخ ۸۶‎/۲‎/۳ صفحه دانش مراجعه کنيد).

۴) ماهواره هاي تحقيقاتي (Research Satellites)

اين دسته از ماهواره ها براي انجام مطالعات و تحقيقات علمي مورد استفاده قرار مي گيرند، تحقيقاتي در زمينه ميدان هاي مغناطيسي، تشعشعات کيهاني، مشخصه هاي اجرام فضايي، مطالعه امواج خورشيدي و راديويي از معروف ترين ماهواره هاي اين گروه مي توان به هابل (Hubble)، سايلوت (Salyut)، مير (Mir)، اسکاي لب (Sky lab) اشاره کرد.

۵) ماهواره هاي نظامي (Military Satellites)

ماهواره هاي اين گروه عمدتاً در فعاليت هاي جاسوسي - دفاعي و تهاجمي به کار گرفته مي شوند. اين فعاليت ها مانند شنود اطلاعات و مکالمات، شناسايي حملات موشکي، شناسايي مراکز خاص، هدايت نيروهاي تهاجمي، ايجاد اختلال در مکالمات رقيب و غيره هستند.

۶) ماهواره هاي شناسايي (Reconnaissance Satellites)

اين گروه از ماهواره ها اطلاعات فراواني را از زمين دريافت کرده و به مراکز کنترل مي فرستند. ماهواره هاي شناسايي استفاده گسترده اي دارند و در بخش هاي مختلف مي توان از آنها استفاده کرد. به عنوان نمونه در مطالعات زمين شناسي مي توان مشخصات گسل ها و آتشفشان ها را بررسي کرد و يا در شناسايي منابع آبي سطحي و نيز مطالعه در مورد آب هاي زيرزميني و جزر و مد درياها، ارزيابي و شناسايي جنگل ها و مراتع و بررسي تراکم و کيفيت جنگل ها، بررسي در مورد تنوع زيست محيطي و زيستگاه هاي حيات وحش، شناسايي آلودگي هاي مواد آلاينده مانند آلودگي هاي نفتي، پيش بيني زلزله، توفان، سيل و گردباد، نقشه برداري از تمامي سطوح زميني و دريايي، مناطق شهري از جمله بافت هاي شهري، مطالعه و تحقيق راه هاي حمل و نقل و طراحي راه هاي جديد از جمله موارد کاربرد اين دسته از ماهواره هاست