مدار خورشید آهنگ
مداری های خورشید آهنگ
مدارهای خورشیدآهنگ در بین انواع مدارهای فضایی از جایگاه ویژه‌ای برخوردار هستند. این مدارات، طیفی از مدارهای قطبی با ارتفاع بین 600 تا 800 كیلومتر را تشكیل می‌دهند. ماهواره‌ای كه در مسیر آنها قرار می‌گیرد، در ساعات معینی از طول روزِ زمینی بر فراز نقاط مختلف زمین ظاهر می‌شود. این امر باعث می‌شود تا عكس‌هایی كه ماهواره از مناطق مختلف تهیه می‌كند، در ساعات مشخصی گرفته شده باشند و لذا به‌دلیل ثابت بودن میزان بازتاب نور خورشید در آنها، عكس‌ها قابل تطابق باشند. مقدمه مدارهای ماهواره‌های فضایی به اقسام گوناگونی قابل تقسیم‌بندی و تمایز هستند. مدار خورشیدآهنگ یكی از انواع مدارهای فضایی است كه خاصیت ویژه‌ای دارد. ماهواره‌ای كه در مدار خورشیدآهنگ قرار گیرد، مانند همه ماهواره‌های مدار كم‌ارتفاع زمینی، به دور كره زمین و بر فراز مناطق مختلف آن در پرواز است،اما با این ویژگی كه ماهواره تقریباً در ساعات مشخصی بر فراز مناطق مختلف زمین قرار می‌گیرد. مثلاً اگر منطقه الف را بر روی زمین در نظر بگیریم، ماهواره همیشه راس یك ساعت محلی معین از روز، بر فراز آن ظاهر می‌شود. این مساله، كمك می‌كند تا تصاویری كه ماهواره از آن محل تهیه می‌كند به لحاظ میزان روشنایی و بازتابش نور یكسان باشد. لذا تصاویر قابل مقایسه و پدیده‌ها در آنها قابل ردیابی هستند.
منشاء این خاصیت، ناهمگونی هندسه كروی زمین است كه مقدار بسیار كمی حالت پَخی دارد . همواره در فیزیك و مهندسی، پدیده‌هایی اینچنینی، كه به نوعی ناهمگونی ایجاد می‌كنند و مساله را از مسیر ایده‌آل ریاضی دور می‌كنند، برای طراحان چالش‌برانگیز و پیچیده هستند. مهندسان مجبورند چنین پدیده‌هایی را پیش‌بینی كرده و درصدد رفع و جلوگیری از بروز آنها برآیند و این مساله، یعنی صرف زمان و هزینه بیشتر. اما این‌بار، این ناهمگونی و كروی نبودن كامل زمین، نه تنها پدیده مزاحمی نیست، بلكه به كمك ماموریت‌های عكسبرداری و سنجشی فضایی می‌آید كه شرح آن در ادامه خواهد آمد.
شرح و تعریف
همان‌گونه كه اشاره شد، عدم كروی بودن كامل سیاره زمین، باعث به وجود آمدن انحرافاتی در مسیر ماهواره‌ها، به‌ویژه در مدارهای كم‌ارتفاع می‌شود. در مدارات كم‌ارتفاع با زاویه میل بالا، این مساله باعث می‌شود تا صفحه مداری نوعی حركت تقدمی را حول محور قائم گذرنده از مركز خود تجربه كند؛ بدون اینكه تغییری در زاویه میل یا دیگر پارامترهای مداری آن به وجود آید. این پدیده، در مدارهای با زاویه میل بالا (كمی بیش از 90 درجه یا به نوعی، مدارهای قطبی) و ارتفاع حدود 600 الی 800 كیلومتر خودنمایی می‌كند . میزان سرعت این حركت تقدمی صفحه مداری، با زاویه میل و ارتفاع مداری (فاصله از مركز زمین) رابطه دارد. این حركت تقدمی را می‌توان به نوعی سُرِش صفحه مداری نیز تعبیر كرد . مهندسان می‌توانند با تنظیم این دو عامل، حركت ماهواره خود را در مدار خورشیدآهنگ تنظیم كنند. مدار خورشیدآهنگ، یك مدار قطبی معمولاً كم‌ارتفاع با زاویه میل 96 تا 98 درجه و دوره تناوب 96 تا 100 دقیقه است كه می‌تواند دایروی یا بیضوی باشد. اگر مدار به صورت بیضوی باشد، معمولاً نقطه حضیض مداری آن برای گذر در زمان مشخص، تنظیم می‌شود .
ویژگی مهمی كه در مدار خورشیدآهنگ پدید می‌آید، این است كه زاویه تابش نور خورشید با صفحه مداری، همیشه ثابت می‌ماند. بنابراین، دوربین‌ها همیشه عكس‌هایی با میزان روشنایی مشخصی تهیه می‌كنند.
برای درك بیشتر مساله می‌توان از یك مثال استفاده كرد: ماهواره‌ای با دوره چرخش 96 دقیقه را در مدار خورشیدآهنگ، با ارتفاع مشخص، درنظر بگیرید. این ماهواره در هر 24 ساعت، 15 بار به دور سیاره زمین می‌چرخد. با استفاده از رابطه بین زاویه میل و ارتفاع مداری، می‌توان زاویه میل آن را طوری تنظیم كرد كه هر بار كه ماهواره مثلاً از بالای سر یك نقطه از مدار استوایی می‌گذرد، ساعت محلی ثابت باشد. به عنوان مثال، وقتی كه از بالای سر شهر استوایی الف می‌گذرد، ساعت 2 بعدازظهر باشد، و در دور بعدی كه از شهر استوایی ب (واقع شده در طول جغرافیایی چند درجه آن طرف‌تر از شهر الف) می‌گذرد، ساعت محلی شهر ب هم 2 بعد از ظهر باشد. سپس ماهواره پس از یك روز كامل (15 دور) دوباره وقتی به بالای شهر الف رسید، دوباره ساعت 2 بعد از ظهر باشد.
انواع خاصی نیز از مدار خورشیدآهنگ وجود دارد. مثلاً مدارهای خورشیدآهنگی كه صفحه استوایی را همیشه در حوالی ظهر یا نیمه‌شب قطع می‌كنند (یا به‌عبارت دیگر همیشه در حوالی ظهر یا نیمه‌شب از فراز خط استوا عبور می‌كنند)، به مدارهای شب و نیمه‌شبی معروف هستند. مدارهایی نیز كه این صفحه را در حوالی غروب یا طلوع خورشید قطع می‌كنند، به مدارهای غروب و سپیده‌دم معروفند. ماهواره‌ای كه در این مدار قرار دارد، هرگز در سایه زمین قرار نمی‌گیرد و همیشه خورشید به صفحات تامین انرژی آن می‌تابد. مدار خورشیدآهنگ حول سیارات دیگر، مانند مریخ، نیز وجود دارد.
==كاربردهای مدار خورشید آهنگ
==
كاربرد اصلی مدار خورشیدآهنگ در ماهواره‌های سنجش از دور است. عكسی كه یك ماهواره از یك نقطه بر فراز زمین تهیه می‌كند، تا حد زیادی متاثر از موقعیت محل نسبت به خورشید و میزان نور خورشید بازتابش شده از آن مكان است . برای اینكه ماهواره بتواند عكس‌های قابل مقایسه‌ای از یك منطقه تهیه كند، لازم است تا در زمان مشخصی از طول روز از بالای سر آن عبور كند. به عنوان مثال، اگر دو عكس از منطقه الف، یكی در هنگام ظهر محلی و یكی در هنگام غروب محلی، گرفته شده باشند، به لحاظ پردازش تصویر از ارزش چندانی برخوردار نخواهند بود، زیرا قابل مقایسه نیستند . لذا لازم است تا عكس‌ها در یك زمان محلی گرفته شده باشند تا قابل مقایسه و تطبیق باشند. البته باید توجه داشت كه تغییر فصول و به تبع آن تغییر زاویه تابش خورشید به سطح زمین بر روی تصاویر اخذ شده تاثیر می‌گذارد.
منبع
فیزیکال
