ดาวเทียม หรือ satellite คือ วัตถุที่มนุษย์สร้างขึ้นเลียนแบบดาวบริวารของดาวเคราะห์ แล้วส่งขึ้นไปบนอวกาศเพื่อโคจรรอบโลกด้วยวัตถุประสงค์ต่างๆ ซึ่งเป็นการแสดงถึงความหน้าทางวิทยาศาตร์อย่างมาก เราสามารถแบ่งเป็นประเภทของดาวเทียมได้ตามวัตุประสงค์ของการใช้งาน คือ
- ดาวเทียมดาราศาสตร์ Astronomical satellites คือ ดาวเทียมสำหรับสำรวจดวงดาวต่างๆ กาแล็กซี รวมถึงวัตถุต่างๆ ในอวกาศด้วย เช่น ดาวเทียม MAGELLAN สำหรับสำรวจดาวศุกร์ เป็นต้น
- ดาวเทียมสื่อสาร หรือ Communications satellites คือ ดาวเทียมที่ใช้เพื่อการสื่อสารโดยใช้คลื่นวิทยุความถี่ไมโครเวฟ มักป็นดาวเทียมที่มีวงโคจรค้างฟ้า เช่น ดาวเทียมไทยคม เป็นต้น
- ดาวเทียมสำรวจทรัพยากรโลก หรือ Earth observation satellites คือดาวเทียมเพื่อการสำรวจ ติดตามทรัพยากรและสิ่งแวดล้อมต่างๆ บนโลก รวมถึงการใช้ทำแผนที่ต่างๆอีกด้วย ได้แก่ ดาวเทียม THEOS เป็นต้น
- ดาวเทียมนำร่อง หรือ Navigation satellites คือ ดาวเทียมนำร่องที่ใช้ค้นหาตำแหน่งบนพื้นโลก หรือที่เรารู้จักกันในชื่อ GPS เช่น ดาวเทียม NAVSTAR เป็นต้น
- ดาวเทียมจารกรรม หรือ Reconnaissance satellites คือดาวเทียมที่ใช้ในทาการทหาร และความมั่นคง มักใช้เพื่อการจารกรรม หรือการเตือนภัยจากการโจมตีทางอากาศ ได้แก่ ดาวเทียม KEYHOLE เป็นต้น
- ดาวเทียมอุตุนิยมวิทยา หรือ Meteorological satellites คือ ดาวเทียมที่ใช้เพื่อตรวจสอบและทำนายสภาพอากาศบนโลก ได้แก่ ดาวเทียม NOAA เป็นต้น
นอกจากประเถทของการใช้งานแล้ววงโคจรดาวเทียมก็เป็นสิ่งสำคัญเช่นกันโดยแบ่งเป็น 3 ระยะคือ
วงโคจรต่ำ (Low Earth Orbit “LEO”)
มีความสูงจากพื้นโลกไม่เกิน 2,000 กม. ใช้เพื่อสังเกตการณ์ สำรวจสภาวะแวดล้อม หรือถ่ายภาพ ไม่สามารถใช้งานครอบคลุมบริเวณใดบริเวณหนึ่งได้ตลอดเวลา เพราะมีความเร็วในการเคลื่อนที่สูง แต่จะสามารถบันทึกภาพคลุมพื้นที่ตามเส้นทางวงโคจรที่ผ่านไปได้
วงโคจรระยะปานกลาง (Medium Earth Orbit “MEO”)
มีระยะความสูงตั้งแต่ 5000-15,000 กม. ขึ้นไป มักใช้ในด้านอุตุนิยมวิทยา และใช้เพื่อการติดต่อสื่อสารเฉพาะพื้นที่ แต่หากต้องการให้ครอบคลุมทั่วทั้งโลกจำเป็นต้องใช้ดาวเทียมหลายๆดวงในการทำงาน
วงโคจรประจำที่ (Geosynchonus Earth Orbit “GEO”)
หรือที่เราเรียกว่าดาวเทียมค้างฟ้า ส่วนมากมักเป็นดาวสื่อสาร จะอยู่สูงจากพื้นโลก 35,786 กม. ดาวเทียมจะหมุนรอบโลกด้วยความเร็วเท่ากับที่โลกหมุนรอบตัวเองจึงทำให้ดูเหมือนลอยนิ่งอยู่บนโลกตลอดเวลา
จุดกำเนิดของดาวเทียมดวงแรกนั้นเกิดจากการแข่งขันกันแสดงศักยภาพทางด้านเทคโนโลยีและการสำรวจอวกาศของสองขั้วอำนาจของโลกในขณะนั้นคือ สหรัฐอเมริกาตัวแทนฝั่งโลกเสรี และ สหภาพโซเวียต ตัวแทนฝั่งคอมมิวนิสต์ในช่วงสงครามเย็น การแข่งขันเป็นไปอย่างเข้มข้นจนในที่สุดเมื่อปี 1957 ดาวเทียมดวงแรกของโลกชื่อว่า สปุตนิก 1(Sputnik 1) โดยสหภาพโซเวียต ก็ถูกส่งขึ้นไปโคจรบนอวกาศเพื่อตรวจสอบการแผ่รังสีของชั้นบรรยากาศชั้นไอโอโนสเฟีย กลายเป็นจุดเริ่มต้นของยุคการสำรวจอวกาศขึ้น
หลังจากนั้นไม่นานสหภาพโซเวียตก็ได้ส่งดาวเทียมขึ้นไปอีกครั้งในปีเดียวกัน คือดาวเทียมสปุตนิก 2(Sputnik 2) ด้วยแนวคิดการส่งสิ่งมีชีวิตออกไปสู่อวกาศเป็นครั้งแรก คือสุนัขจรจัดที่มีชื่อว่าไลก้า ซึ่งไลก้าถือเป็นสัตว์แรกที่ได้โคจรรอบโลก แต่ขณะเดียวกันก็เป็นตัวแรกที่ตายในวงโคจรเช่นกันด้วยการขาดออกซิเจน
ส่วนทางสหรัฐอเมริกานั้นเมื่อได้เห็นความสำเร็จของทางสหภาพโซเวียตจึงเร่งพัฒนาเทคโนโลยีด้านอวกาศจนในปี 1958 ดาวเทียม เอกซ์พลอเรอร์1 ( Explorer 1) ซึ่งเป็นดาวเทียมดวงแรกของสหรัฐอเมริกาก็ได้เข้าสู่วงโคจรของโลกและตรวจพบวงแหวนรังสีของโลก
หลังการส่งดาวเทียม Explorer 1 สำเร็จการแข่งขันเพื่อสำรวจอวกาศของทั้งสองชาติก็ยิ่งเข้มข้น ได้มีการส่งดาวเทียมและยานอวกาศเพื่อสำรวจอวกาศจำนวนมาก จนในที่สุด ธันวาคม ปี 1958 สหรัฐอเมริกาก็ได้ส่งดาวเทียมเพื่อการสื่อสารดวงแรกของโลกชื่อว่า สกอร์ (score) ขึ้นสู่อวกาศเป็นครั้งแรก พร้อมทั้งได้บันทึกเสียงจากสถานีภาคพื้นดินเป็นคำกล่าวอวยพรของประธานาธิปดี ไอเซนฮาร์ว เนื่องในเทศกาลคริสต์มาส จากนั้นจึงถ่ายทอดสัญญาณจากดาวเทียมลงมายังโลก ซึ่งในครั้งนั้นนับเป็นการส่งวิทยุกระจายเสียงจากดาวเทียมได้เป็นครั้งแรก
ปี 1960 ประเทศสหรัฐอเมริกา ได้ส่งดาวเทียมอุตุนิยมวิทยาขึ้นสู่อวกาศเป็นดวงแรก ชื่อว่า TIROS1( Television and Infra-Red Observation Satellite ) ซึ่งนับเป็นการเริ่มต้นของการใช้ภาพถ่ายดาวเทียมเพื่อประโยชน์ในการอุตุนิยมวิทยา และในปีเดียวกันนี้เองที่กองทัพเรือสหรัฐได้ทดลองใช้ระบบนำทางด้วยดาวเทียมครั้งแรกชื่อว่า ทรานซิส (TRANSIT) ซึ่งถือเป็นจุดเริ่มต้นของระบบระบุพิกัดด้วยดาวเทียมหรือ GPS นั่นเอง
หลังจากนั้นระบบGPSได้ถูกพัฒนามาอน่างต่อเนื่องจน ในปี 1978 ดาวเทียมที่ใช้ในจีพีเอส (GPS Block-I) ก็ถูกส่งขึ้นทดลองเป็นครั้งแรกเพื่อใช้ในทางการทหาร
สำหรับดาวเทียมGPSนั้นเป็นดาวเทียมที่มีวงโคจรระดับกลางที่ระดับความสูงประมาณ 20,000 กิโลเมตรจากพื้นโลก โคจรรอบโลกเป็นเวลา 4-8 ชั่วโมงต่อหนึ่งรอบ ที่ความเร็ว 4 กิโลเมตร/วินาที ในปัจจุบันนอกจากสหรัฐอเมริกาแล้วยังมีชาติต่างๆที่ได้พัฒนาระบบดาวเทียมGPS เพื่อใช้งานเช่นกันไม่ว่าจะเป็น
- NAVSTAR (Navigation Satellite Timing and Ranging GPS) จากอเมริกา ประกอบด้วยดาวเทียม 28ดวง ใช้งานจริง 24ดวง และเป็นดาวเทียมสำรองอีก 4ดวง
- Galileo พัฒนาโดยสหภาพยุโรปร่วมกับจีน อิสราเอล อินเดีย โมร็อกโก ซาอุดิอาระเบีย เกาหลีใต้และยูเครน ประกอบด้วยดาวเทียม 27 ดวง
- GLONASS (Global Navigation Satellite) จากรัสเซีย ถูกพัฒนาขึ้นมาเพื่อแข่งขันกับทางสหรัฐอเมริกา
- BDS(BeiDou Navigation Satellite System ) จากประเทศจีน
- QZSS (The Quasi-Zenith Satellite System) ระบบดาวเทียมของญี่ปุ่น โดยเน้นการใช้งานในพื้นที่ประเทศญี่ปุ่น
