صفحه گردان ردیابی ماهواره یک پلتفرم چرخشی با دقت بالا است که قادر به هم‌ترازی خودکار و ردیابی مداوم ماهواره‌های مصنوعی در حال حرکت در فضا است. این دستگاه معمولاً از دو بخش اصلی تشکیل شده است: ساختار مکانیکی صفحه گردان و سیستم کنترل ردیابی.

اجزای اصلی

1. صفحه گردان مکانیکی

شکل ساختاری: معمولاً از نوع آزیموت-شیب است، به این معنی که می‌تواند آزادانه در جهت افقی (زاویه آزیموت) و جهت عمودی (زاویه شیب) بچرخد. برخی از طرح‌های خاص نیز از محورهای XY یا اشکال دیگر استفاده می‌کنند.

سیستم محرک: موتورهای با دقت بالا (مانند سروو موتورها یا موتورهای پله‌ای) و کاهنده‌ها برای به حرکت درآوردن صفحه گردان به صورت روان و دقیق استفاده می‌شوند.

تجهیزات پشتیبانی: دستگاه‌های مختلفی بر روی صفحه گردان نصب می‌شوند که رایج‌ترین آن‌ها آنتن ارتباطات ماهواره‌ای (آنتن سهموی) است، اما می‌تواند یک تلسکوپ نوری، مسافت‌یاب لیزری، رادار یا تجهیزات جمع‌آوری اطلاعات الکترونیکی و غیره نیز باشد.

2. سیستم کنترل ردیابی

کنترل‌کننده اصلی: یک کامپیوتر یا پردازنده اختصاصی که «مغز» صفحه گردان است.

الگوریتم ردیابی:

ردیابی برنامه‌ای: این متداول‌ترین روش است. بر اساس پارامترهای مداری شناخته شده ماهواره (داده‌های TLE)، همراه با موقعیت جغرافیایی و زمان دقیق صفحه گردان، کنترل‌کننده زوایای آزیموت و شیب ماهواره را در زمان واقعی محاسبه می‌کند و سپس صفحه گردان را به سمت آن موقعیت هدایت می‌کند.

ردیابی خودکار: عمدتاً در ارتباطات ماهواره‌ای استفاده می‌شود. آنتن، قدرت سیگنال دریافتی ماهواره (مانند سیگنال نشانگر) را تشخیص می‌دهد. اگر سیگنال ضعیف شود، سیستم یک صفحه گردان را برای انجام یک اسکن با محدوده کوچک به حرکت در می‌آورد تا نقطه‌ای با قوی‌ترین سیگنال را پیدا کند، در نتیجه هم‌ترازی بهینه را در همه زمان‌ها حفظ می‌کند. تکنیک‌های رایج شامل ردیابی گام به گام و اسکن مخروطی هستند.

سنسورها: اینها شامل رمزگذارهای با دقت بالا هستند که بازخوردی در مورد موقعیت زاویه‌ای واقعی صفحه گردان ارائه می‌دهند و یک کنترل حلقه بسته را تشکیل می‌دهند تا از دقت اشاره اطمینان حاصل شود. یک گیرنده GPS نیز برای به دست آوردن اطلاعات دقیق زمان و مکان ادغام خواهد شد.

سناریوهای اصلی کاربرد

صفحه گردان‌های ردیابی ماهواره تجهیزات کلیدی در سیستم‌های زمینی کاربرد ماهواره‌ای هستند و به طور گسترده در موارد زیر استفاده می‌شوند:

1. ارتباطات ماهواره‌ای

ارتباطات سیار: بر روی وسایل نقلیه، کشتی‌ها و هواپیماها نصب می‌شود و در حین حرکت، اتصال ثابتی را با ماهواره‌های ارتباطی حفظ می‌کند و امکان انتقال بی‌وقفه اینترنت، تلفن و ویدئو را فراهم می‌کند.

ارتباطات ثابت: برای ارتباطات اضطراری، وسایل نقلیه پخش اخبار و غیره استفاده می‌شود که نیاز به استقرار سریع و هم‌ترازی با ماهواره‌ها دارند.

ایستگاه VSAT: برخی از ترمینال‌های VSAT که نیاز به ردیابی چندین ماهواره یا ماهواره‌های مدار پایین دارند نیز از صفحه گردان‌های ردیابی استفاده می‌کنند.

2. علوم و اکتشافات فضایی

فاصله‌یابی لیزری ماهواره‌ای: این شامل انتشار پالس‌های لیزری به سمت یک ماهواره و دریافت نور منعکس شده آن برای اندازه‌گیری دقیق فاصله بین زمین و ماهواره است. این برای تعیین میدان گرانشی زمین و نظارت بر حرکت پوسته استفاده می‌شود. این امر مستلزم آن است که صفحه گردان دارای دقت اشاره و سرعت ردیابی بسیار بالایی باشد.

مشاهده نوری: برای مشاهده و عکاسی از ماهواره‌های عبوری برای فهرست‌بندی، شناسایی مورفولوژیکی یا تحقیقات علمی استفاده می‌شود.

3. نظامی و دفاع ملی

شناسایی الکترونیکی: رهگیری و تجزیه و تحلیل سیگنال‌های ماهواره‌های دشمن برای به دست آوردن اطلاعات.

ردیابی راداری: استفاده از رادار برای نظارت و تصویربرداری از ماهواره‌های خاص.

4. سنجش از دور و کنترل فضایی

در مراحل اولیه پرتاب موشک و قرار دادن ماهواره در مدار، آنتن‌های بزرگ ایستگاه کنترل زمینی باید موشک و ماهواره را به طور دقیق ردیابی کنند تا مدار را اندازه‌گیری کنند، دستورات را ارسال کنند و داده‌های سنجش از دور را دریافت کنند.

5. رله داده

این برای ردیابی ماهواره‌های رله (مانند سری «Tianlian» چین) استفاده می‌شود. این ماهواره‌ها نیز در حال حرکت هستند و ایستگاه‌های زمینی باید آن‌ها را ردیابی کنند تا داده‌های منتقل شده از فضاپیماهای دیگر (مانند فضاپیماها، ایستگاه‌های فضایی و ماهواره‌های مدار پایین) را دریافت کنند.