اولین برنامه‌های ماهواره‌ای چطور مخابره شدند

اما شاید از اولین و مهم‌ترین ایده‌های فناوارنه که توسط رمان‌نویسان مطرح شد ایده «ماهواره‌های مخابراتی» است که آرتور سی. کلارک در مقاله‌ای با عنوان «دنیای بی‌سیم» در سال ۱۹۴۵ طرح کرد. کلارک نویسنده رمان معروف «۲۰۰۱: ادیسه فضایی» و چندین اثر علمی‌تخیلی ماندگار دیگر است. او در این مقاله گفته بود می‌توان سه ماهواره را در «مدار زمین‌آهنگ» گذاشت و کل سیاره زمین را تحت پوشش ارتباط ماهواره‌ای قرار داد. مدارهای زمین‌آهنگ به زبان ساده یعنی مدارهایی در دور کره زمین که تقریبا ۲۴ ساعت برای پیمودن مسیر کامل آن‌ها کافی است. یکی از مهم‌ترین مدارهای زمین‌آهنگ، «مدار زمین‌ثابت» است که محل تحقق ایده «ماهواره‌ مخابراتی» و بعدها «تلوزیون‌ ماهواره‌ای» است. البته پیش از کلارک نیز ژول ورن در داستان «پانصد میلیون ثروت» در سال ۱۸۷۹ از «گلوله توپی» می‌گوید که ناخواسته در مدار زمین به گردش درآمده است؛ این گلوله توپی شبیه به ماهواره امروزی است.

ماهواره مخابراتی ماهواره‌ای است برای مخابره صوت و تصویر و داده که از یک ایستگاه زمینی به‌صورت یک نقطه ثابت رویت می‌شود. گرانش ماه و خورشید و سایر ستارگان و سیارات منظومه شمسی ممکن است بر ماهواره‌های مخابرتی  اثر بگذارند و حتی آن را از مدار خود خارج کنند. با این ‌حال، تلویزیون‌های ماهواره‌ای چندان با مشکلات ناشی از محدودیت در بُرد و تحریف امواج مواجه نیستند؛ به‌دلیل انتشار امواج از طریق ماهواره‌های قرارگرفته در مدار زمین. ماهواره‌ها با موتورهای مخصوصی که از ایستگاه‌های زمینی کنترل می‌شوند در مدار خود ثابت می‌مانند. ماهواره‌های تلویزیونی برای ارسال و دریافت سیگنال‌های رادیویی با آنتن‌های مخصوص کار می‌کنند. به این آنتن‌ها در گفتار عمومی بشقاب‌های ماهواره یا همان دیش می‌گویند. آن‌ها در «مدار زمین‌ثابت» قرار می‌گیرند که به افتخار آرتور سی. کلارک «مدار یا کمربند کلارک» نام‌گذاری شده است. این مدار در ارتفاع تقریبی ۳۸ هزار کیلومتری از سطح زمین و دقیقا بالای خط استوا قرار دارد. سرعت دورانی لازم برای استقرار یک ماهواره در این مدار، با سرعت چرخش زمین به‌ دور خود برابر است و از این‌رو، ماهواره‌ها می‌توانند در هر شبانه‌روز یک بار به دور سیاره زمین بچرخند. بنابراین ماهواره‌هایی که در مدار کلارک قرار می‌گیرند از دید ساکنان زمین ایستا و ثابت به نظر می‌رسند. این مسئله به ویژگی بارز ماهواره‌های زمین‌آهنگ بدل می‌شود که در «مدار کلارک» قرار دارند. بدین معنا که این ماهواره‌ها فقط در یک نقطه خاص در آسمان می‌مانند و بنابراین نیازی نیست که گیرنده‌های روی زمین جابه‌جا شوند و می‌توانند در یک جهت ثابت قرار بگیرند.

نحوه کار تلویزیون ماهواره‌ای به این صورت است که سیگنال‌های آن از طریق ماهواره مخابراتی پخش و در سطح زمین با ‏یک ماهواره و دیش و گیرنده یا رسیور دریافت می‌شود. کار ماهواره‌ها در این مدار در یک فرایند تکراری انجام می‌شود: ماهواره امواجی را که از ایستگاه زمینی فرستاده می‌شود دریافت می‌کنند، فرکانس آن‌ها را تغیر می‌دهند یا تقویت می‌کنند و به منطقه تعیین‌شده ارسال می‌کنند. به زبان ساده: به سیستم ماهواره‌ای که علائم تلویزیونی را از فرستنده‌های زمینی جمع کند و پس از تقویت و مدوله‌سازی به زمین و گیرنده‌های تلویزیونی بفرستد، تلویزیون ماهواره‌ای گفته می‌شود. مدوله‌سازی نیز به یکی از مراحل انتقال موثر و مطمئن اطلاعات در فرستنده گفته می‌شود. در اکثر مناطق جهان، می‌توان از شبکه‌ها و سرویس‌های ماهواره استفاده کرد، حتی در مناطقی که از تلویزیون‌های زمینی و کابلی هم نمی‌توان استفاده کرد چرا که همه ماهواره‌های مخابراتی و تلویزیونی بر روی مدار «زمین‌ثابت» قرار می‌گیرند.

وقتی کلارک ایده «ماهواره‌های مخابراتی» را مطرح کرد، ایده «تلویزیون ماهوره‌ای» به ذهنش خطور نکرده بود، اما ایده او الهام‌بخش کار مهندسان و تکنسین‌ها شد و آن‌ها از این ویژگی «مدار کلارک» برای مخابره امواج ‌رادیویی و تلویزیونی استفاده کردند. در سال ۱۹۶۲، اولین ماهواره مخابراتی به‌نام «تله ‌استار» (Tele star) از پایگاه نیروی هوایی کیپ کاناورال ایالات متحده به فضا پرتاب شد. این پایگاه در پروژه‌های ناسا حضور فعال داشته و دارد. دو روز بعد از پرتاب ماهواره «تله ‌استار»، سیگنال‌های تلویزیونی از ایستگاه زمینی اندوور در ایالات متحده دریافت و به ایستگاه پلومور بودو در فرانسه فرستاده شد. این اولین ارسال و دریافت همزمان یک سیگنال رادیویی از این سوی اقیانوس اطلس به آن سو بود. تله ‌استار در «بل ‌لب» (Bell Lab) ساخته شده بود که با تحقیقات خود درباره آنتن و رادار، چه در زمینه مخابرات و چه در زمینه ارتباطات، نقشی مهم در جنگ جهانی ایفا کرده بود.

پنج سال بعد، و در اوج جنگ سرد، اولین شبکه ملی تلویزیون ماهواره‌ای را اتحاد جماهیر شوروی با نام «اُربیتا» به راه انداخت. اما شاید اهمیت تلویزیون ماهواره‌ای زمانی بر همگان روشن شد که در سال ۱۹۶۹ نیل آرمسترانگ به نیابت از گونه بشر پای بر سطح ماه گذاشت و تماشای این رویداد برای میلیون‌ها نفر در سرتاسر جهان با ارتباط رادیویی ماهواره‌ای ممکن شد. با این ‌حال، تقریبا یک دهه طول کشید تا مستقیما اولین دسترسی سیگنال از ماهواره به تلویزیون به‌کمک گیرنده یا رسیور آزمایش شود.‏ یک سال بعد، در سال ۱۹۷۶، بحث تلویزیون ماهواره‌ای و ارتباط آن با تلویزیون کابلی مطرح شد. چهار سال طول کشید تا پخش برنامه‌های زنده تلویزیونی از طریق ماهواره یا تلویزیون کابلی محقق شود؛ یک فناوری بزرگ که عرصه ارتباطات را از اساس تغییر داد و از آن پس تلویزیون‌های ماهواره‌ای با رویکرد تجاری و بازرگانی و سیاسی و… پای در عرصه ارائه خدمات گذاشتند؛ چنانکه امروز برنامه‌های پخش زنده تلویزیونی، از ورزش تا اخبار، به امری عادی در زندگی روزمره مردم بدل شده است.