طی کمتر از یک دهه گذشته، بشر فضا را به تسخیر خود درآورده و تا به امروز حدود ۱۰ هزار ماهواره را در مدار زمین قرار داده است؛ برخی از این ماهواره‌ها، نقاط عطفی برای نجوم و مهندسی شناخته می‌شوند و تاثیرات قابل توجهی بر علم و فناوری داشتند که به خاطر دستاوردها و تاثیرات تاریخی خود، نامشان در تاریخ ثبت شده است؛ در ان مقاله به چند مورد از آن‌ها اشاره خواهیم کرد.
به طور کلی هر جرمی که به طور پیوسته دور جرمی بزرگتر از خود در گردش باشد را ماهواره می‌گویند. ماهواره‌ها می‌توانند طبیعی (مانند ماه) یا مصنوعی (مثل سازه‌های دست‌ساز بشر) باشند. قدمت ماهواره‌های مصنوعی به سال ۱۹۵۷ برمی‌گردد و با اهداف مختلفی مثل ارائه مسیریابی، برقراری ارتباطات، پیش‌بینی وضعیت آب و هوا یا نظارت جنگی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
نخستین ماهواره دنیا
در تاریخ ۴اکتبر۱۹۵۷، اتحاد جماهیر شوروی اولین ماهواره مصنوعی جهان، اسپوتنیک ۱ (Sputnik1) را به فضا پرتاب کرد. این موفقیت تحت شرایط رقابتی در حین جنگ سرد با ایالات متحده به وقوع پیوست و به عنوان نقطه عطفی در تاریخ فضا شناخته می‌شود.
این ماهواره ظاهری کروی شبیه به یک توپ داشت و و تا ۴ژانویه۱۹۵۸ به کار خود ادامه داد و در این مدت ۱۴۴۰ دور به دور زمین چرخید. باتری این ماهواره ۲۲ روز پس از پرتاب از کار افتاد و ارسال سیگنال به زمین متوقف شد.
راه‌اندازی این ماهواره به عنوان نقطه عطفی در تاریخ مهندسی بشری طی یک قرن گذشته و همچنین آغاز عصر فضایی شناخته می‌شود؛ این رویداد منجر به افزایش سرمایه‌گذاری آمریکا در پروژه‌های فضایی و تشدید رقابت‌های جنگ سرد شد.
نخستین ماهواره آمریکا
ماهواره اکسپلورر ۱ (Explorer 1) نخستین تلاش موفق آمریکایی‌ها برای ارسال ماهواره به فضاست که با همکاری ارتش این کشور و ناسا انجام شد. ماهواره‌برهای جوپیتر-۲ (Jupiter-2) ارتش آمریکا که برای موشک‌های اینتر بالیستیک به کار می‌رفتند برای ارسال این ماهواره به کار گرفته شدند.
این ماهواره توسط آزمایشگاه پیشرانه جت ناسا (Jet Propulsion Laboratory) طراحی شده بود و اولین ماهواره‌ای بود که ابزارهای علمی را حمل می‌کرد. سفر ۱۲ ساله این ماهواره شامل ۵۸ هزار بار چرخیدن دور کره زمین بود و منجر به کشف پدیده استثنایی کمربند تشعشعی وان آلن (Van Allen radiation belt) شد که نام آن از مسئول تیم علمی این ماهواره، جیم ون آلن برداشته شده بود.
حلقه‌های تابشی ون آلن نواحی از ذرات باردار انرژی‌دار هستند که عمدتا از باد خورشیدی ناشی می‌شوند و در اطراف سیاره‌ها به دام افتاده و نگهداری می‌شوند. فضانوردان برای دسترسی به فضا باید از این حلقه‌ها عبور کنند، بنابراین باید این منطقه را با سرعت بالا طی کنند تا میزان مواجهه با تابش را به حداقل برسانند.
ارسال سیگنال‌های ماهواره اکسپلورر ۱ نیز از تاریخ ۲۳مه۱۹۵۸ متوقف شد، زمانی که باتری‌های آن تمام شد.
نخستین ماهواره‌ای که از زمین عکس گرفت
اکسپلورر ۶ یک ماهواره کوچک بود که در تاریخ ۷اوت۱۹۵۹ به منظور مطالعه تاثیرات تشعشات، پرتوهای کیهانی و میدان مغناطیسی زمین و همچنین نحوه حرکت امواج رادیویی در جو بالا به فضا پرتاب شد.
علاوه بر این، ماهواره اکتشافی اکسپلورر ۶ به تجهیزات لازم برای عکس گرفتن از کره زمین نیز مجهز شده بود و توانست نخستین عکس فضایی خود را از بالای کشور مکزیک ثبت کند؛ این تصویر نمایی از اقیانوسی را که در زیر ابرها قرار داشت، به نمایش گذاشت و ارسال آن به زمین حدود ۴۰ دقیقه زمان برد.
طراحی اکسپلورر ۶ نیز تقریبا کروی شکل بود و در طرفین آن پانل‌هایی خورشیدی برای شارژ باتری آن تعبیه شده بودند. مشکلات جزئی در هنگام پرتاب باعث شد که این ماهواره به طور کامل به فضا نرسد و پیام‌های آن پس از حدود دو ماه متوقف شد.
نخستین ماهواره‌ای که در مدار ماه قرار گرفت
شوروی همچنین در ارسال ماهواره به مدار کره ماه نیز گوی سبقت را از آمریکا دزدید و در مارس۱۹۶۶ اتحاد جماهیر شوروی با ارسال ماهواره لونا ۱۰ (Luna 10) به فضا، برای اولین بار موفق شد یک ماهواره را به مدار ماه بفرستد. البته این اولین تلاش شوروی برای رسیدن به ماه نبود؛ زیرا پیش‌تر پروژه کاسموس ۱۱۱ (Cosmos 111) به دلیل نقص‌های طراحی، نتوانسته بود به مدار فراتر از زمین دست یابد.
ماهواره لونا ۱۰ به عنوان اولین ماهواره مصنوعی که به دور ماه می‌چرخید، شناخته می‌شود؛ سرانجام روز ۳آوریل۱۹۶۶ در مدار ماه قرار گرفت و نخستین داده خود را به زمین ارسال کرد. لونا ۱۰، طی مدت کمتر از یک ماه حدود ۴۶۰ بار به دور ماه چرخید و داده‌های کلیدی و مهمی به زمین فرستاد که در ماموریت‌های بعدی مانند فرود بر ماه مورد استفاده قرار گرفتند.
لونا ۱۰ در تاریخ ۳آوریل۱۹۶۶ به مدار ماه قرار گرفت و به عنوان اولین ماهواره مصنوعی که به دور ماه می‌چرخید شناخته می‌شود. این فضاپیما طی مدت کمتر از یک ماه حدود ۴۶۰ بار به دور ماه چرخید و داده‌های کلیدی و مهمی به زمین فرستاد که در ماموریت‌های بعدی مانند فرود بر ماه مورد استفاده قرار گرفتند.
نخستین ماهواره‌ای که در مدار مریخ قرار گرفت
آمریکا با پرتاب ماهواره مارینر ۹ (Mariner 9)، به عنوان اولین کشور موفق به قرار دادن ماهواره در مدار سیاره مریخ شد؛ این ماهواره ابتدا در ۳۰مه۱۹۷۱ به فضا پرتاب شد و سپس در ۱۴نوامبر۱۹۷۱ وارد مدار مریخ شد.
تصاویر گرفته شده توسط مارینر ۹ از سطح سیاره سرخ، به کشف کوه‌ها، دره‌ها و پدیده‌های طبیعی دیگر کمک کرد و همچنین شواهدی از فعالیت‌های ژئولوژیکی گذشته این سیاره که نشان از وجود آب در گذشته‌اش بود، به دست آمد. مارینر ۹ همچنین موفق شد از دو قمر سیاره مریخ، یعنی فوبوس و دیموس نیز عکس بگیرد.
پروژه مارینر ۹، یکی از موفق‌ترین پرتاب‌های ماهواره در تاریخ آمریکا به شمار می‌رود که موفق شد نسبت به پیش‌بینی‌های اولیه از عملکردش نیز بهتر ظاهر شده و نتایجی فراتر از انتظار ارائه دهد؛ نتایج این ماموریت شامل ارسال ۷,۳۲۹ تصویر بود که تا اکتبر۱۹۷۲ ادامه داشت.
طولانی‌ترین سفر فضایی
ماهواره لندست ۵ (Landsat 5) در تاریخ ۱مارس۱۹۸۴ به منظور پایش سطح کره زمین، به فضا پرتاب شد و در حالی که انتظار می‌رفت فقط سه سال عملیاتی باشد، این ماهواره به مدت ۲۸ سال و ۱۰ ماه فعال ماند و تا سال ۲۰۱۲ به کار خود ادامه داد.
نخستین ماهواره لندست با نام ماهواره فناوری منابع زمین (ERTS) در سال ۱۹۷۲ با هدف ارائه تصاویر دائمی و پیوسته از سطح کره زمین برای درک بهتر شرایط منابع، کشاورزی، تغییرات اقلیمی و غیره به فضا فرستاده شد. در نسل‌های بعدی، این ماهواره‌ها به ابزارهای پیشرفته‌تری مانند حسگرهای مادون قرمز مجهز شدند و توانایی هشدار درباره پدیده‌های طبیعی را نیز به دست آوردند.
در عین حال هیچ یک از ماهواره‌های لندست تاکنون نتوانسته سفری به اندازه نسل پنجم آن‌ها داشته باشد؛ سفری ۲۹ ساله که رکورد طولانی‌ترین کاوش بشر در فضا را از آن خود کرد و در این مدت توانست بیش از ۱۵۰ هزار بار به دور زمین بچرخد و بیش از ۲.۵ میلیون تصویر از سطح زمین ثبت کند.
نخستین ماهواره‌ای که روی یک سیارک فرود آمد
ماهواره آمریکایی نیر شومیکر (NEAR Shoemaker)، اولین ماموریتی بود که به دور سیارک اروس (Eros) مدار زد و روی آن فرود آمد؛ این ماموریت که در تاریخ ۱۲فوریه۲۰۰۱ به پایان رسید، نقطه عطفی در علم نجوم و کاوش‌های فضایی به شمار می‌آید.
این ماهواره دارای تجهیزاتی نظیر مغناطیس‌سنج، اشعه‌یاب گاما و ایکس‌ری و اشعه‌یاب مادون قرمز را در اختیار داشت و یک پکیج کامل علمی به شمار می‌رفت؛ همچنین طراحی این ماهواره نیز شبیه به یک منشور هشت‌وجهی بود که پس از به پایان رسیدن ماموریت اصلی خود به آرامی روی سطح سیارک اروس فرود آمد.
هدف نیر شومیکر از این ماموریت، گرفتن عکس از سطح اروس بود، اما ارتباط آن با زمین حدود دو هفته پس از فرود روی این سیارک قطع شد.
قدیمی‌ترین ماهواره کنترل شده توسط انسان
ایستگاه فضایی بین‌المللی، یک پروژه جهانی است که با همکاری دانشمندانی از آمریکا، فدراسیون روسیه، ژاپن، کانادا و نمایندگانی از آژانس فضایی اروپا (ESA) ساخته شده است. هدف اصلی این ایستگاه انجام آزمایشات در محیط میکروگرانش و فضا است و هر جز آن در نقاط مختلف دنیا تولید و سپس در مدار زمین سرهم‌بندی شده است.
نخستین قطعه از ایستگاه فضایی بین‌المللی، ماژول کنترل آن بود که در سال ۱۹۹۸ توسط روسیه به فضا فرستاده شد؛ دو هفته پس از آن نیز آمریکا دومین بخش از آن به نام یونیتی (Unity) را به فضا فرستاد؛ همچنین در سال ۲۰۰۰ نیز نخستین فضانوردان به ایستگاه فضایی رسیدند تا آغازگر مسیری باشند که ۲۵ سال ادامه یافته و بیش از ۲۷۰ نفر در سرتاسر دنیا به آن سر زده‌اند؛ این ماهواره ظرفیت نگهداری ۳ الی ۱۳ نفر را دارد.
نخستین ماهواره‌ای که در مدار یک ستاره دنباله‌دار قرار گرفت
ماهواره رزتا (Rosetta) توسط آژانس فضایی اروپا طراحی و پرتاب شده است و هدف اصلی این ماهواره مطالعه ستاره دنباله‌دار ۶۷پی چوریومو-گراسیمنکو (67P/Churyumov-Gerasimenko) بود تا بتواند دید بهتری راجع به تاریخچه منظومه شمسی به دانشمندان بدهد.
رزتا یک ماهواره بود که در ابتدا برای بررسی دنباله‌دار ۴۶پی ویرتانن (46P Wirtanen) طراحی شده بود، اما یک نقص در پرتاب آن باعث تغییر اهداف ماموریت شد؛ پس از پرتاب، ماهواره رزتا حدود ۳۱ ماه در حالت نیمه فعال قرار گرفت تا در نهایت، موفق به قرار گرفتن در مدار دنباله‌دار ۶۷پی چوریومو-گراسیمنکو شد و پس از آن، کاوشگر فیله (Philae) را برای بررسی و مطالعه سطح آن فرستاد؛ این ماموریت در سال ۲۰۱۶ به پایان رسید.
نزدیک‌ترین ماهواره به خورشید، پرتابه خورشیدی پارکر
یکی دیگر از مهم‌ترین پرتاب‌های ماهواره در تاریخ بشر، پارکر (Parker) است که توانایی تحمل دمای باورنکردنی ۲۵۰۰ درجه فارنهایت را داشت؛ این فضاپیما به منظور نزدیک شدن به خورشید و بررسی لایه‌های بیرونی آن طراحی شده است و قرار بود از هر ساخته بشر به آن نزدیک‌تر شود.
این ماهواره در سال ۲۰۱۸ به فضا پرتاب شد و اواخر سال ۲۰۲۱ به نخستین ماهواره‌ای تبدیل شد که از کرونا، لایه بیرونی اتمسفر خورشید عبور می‌کرد.
در سال ۲۰۲۴، بیستمین چرخش ماهواره پارکر دور خورشید فاصله این دو را به حدود ۷.۲۸ میلیون کیلومتر رساند. ماموریت این ماهواره البته هنوز به پایان نرسیده و قرار است در دسامبر۲۰۲۴ با سرعت ۶۹۲ هزار کیلومتر بر ساعت دور خورشید بچرخد!
نخستین پرتاب ماهواره استارلینک
در سال ۲۰۱۹ شرکت استارلینک (Starlink) فعالیت رسمی خود را با ارسال ۶۰ ماهواره به مدار زمین آغاز کرد تا ایلان ماسک (Elon Musk) صاحب دو سوم ماهواره‌های فعال در مدار زمین باشد؛ او همچنین برنامه‌ریزی کرده که به زودی ۴۰ هزار ماهواره دیگر به فضا ارسال کند تا دسترسی ساکنان تمام دنیا به اینترنت را ساده‌تر و بی‌دردسرتر کند.
با توجه به افزایش تعداد ماهواره‌های استارلینک، نگرانی‌ها در خصوص زباله‌های فضایی و احتمال برخورد با دیگر ماهواره‌ها به شدت افزایش یافته است؛ همچنین، نگرانی‌هایی در مورد سقوط احتمالی اشیا فضایی به زمین و خطرات ناشی از آن نیز وجود دارد.