สำหรับการทำงานร่วมกับดาวเทียมนั้น ไม่สามารถปฏิเสธได้เลยว่า หัวใจหลักของการทำงานคือการสื่อสารระหว่างผู้ที่ปฏิบัติงานควบคุมดาวเทียมบนพื้นโลกกับตัวดาวเทียมที่โคจรอยู่รอบโลก ด้วยเหตุนี้ ระบบสถานีภาคพื้น (Ground Station) ถือเป็นสะพานเชื่อมระหว่างผู้ปฏิบัติงานและดาวเทียมดังนั้น ผู้เขียนจึงมีความตั้งใจที่จะรังสรรค์บทความชุด ระบบสถานีรับส่งสัญญาณภาคพื้นสำหรับดาวเทียมขึ้น เพื่อสร้างองค์ความรู้เกี่ยวกับการปฏิบัติงานดาวเทียมโดยในตอนนี้จะปูพื้นฐานเกี่ยวกับอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่เป็นสื่อกลางในการส่งคำสั่ง (Telecommand) และรับคำสั่ง (Telemetry) นั่นคือ ระบบเสาอากาศนั่นเอง
เสาอากาศ มีหน้าที่หลักในการรับรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าจากอวกาศให้กับอุปกรณ์ต่าง ๆ อาทิ เช่น เครื่องฉายรังสี เครื่องรับสัญญาณคลื่นวิทยุ เป็นต้น โดยทั่วไปแล้วเสาอากาศจะทำจากลวดโลหะ (แท่ง) โดยสามารถแบ่งออกเป็น 2 ประเภทหลัก ๆ ได้แก่ 1. เสาอากาศสำหรับแผ่คลื่นวิทยุ ซึ่งมีทำหน้าที่ในการส่งสัญญาณ ซึ่งจะถูกแปลงเป็นพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้ากระแสสลับก่อนที่จะนำส่งออกไป และ 2. เสาอากาศสำหรับรับคลื่นวิทยุซึ่งมีหน้าที่ในการรับพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าจากอวกาศ โดยจะทำการแปลงพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าให้เป็นพลังงานกระแสสลับที่กำหนดโดยเครื่องรับสัญญาณ อย่างไรก็ตาม เสาอากาศบางประเภทสามารถใช้เป็นภาครับและภาคส่งสัญญาณร่วมกันได้ แต่เสาอากาศบางชนิดเหมาะสำหรับรับหรือส่งสัญญาณ เพียงอย่างเดียวเท่านั้น
รูปแบบของเสาอากาศ
เสาอากาศนั้นมีหลากหลายรูปทรงตามการใช้งาน ความถี่ และโครงสร้าง โดยเสาอากาศขนาดกลางนั้น มักใช้เสาอากาศที่มีรูปลักษณะตัว T คว่ำ ซึ่งเป็นเสาอากาศประเภทขั้วเดียว แต่สำหรับเสาอากาศความยาวคลื่นสั้นที่ใช้กันทั่วไปนั้น คือ เสาอากาศประเภทสองขั้ว เช่น เสาอากาศแบบเพชร เสาอากาศก้างปลา เสาอากาศแบบขดลวด, เสาอากาศสะท้อนมุม และยังมีเสาอากาศบางประเภทที่ติดตั้งอยู่บนอุปกรณ์ที่มีการเคลื่อนที่ตลอดเวลา จึงมักทำการติดตั้งเสาอากาศที่ไม่ได้กำหนดทิศทาง เช่น เสาอากาศแส้ เป็นต้น
อย่างไรก็ตาม เราสามารถแบ่งลักษณะการจัดหมวดหมู่ของเสาอากาศโดยใช้เกณฑ์หลัก ๆ ดังนี้
1. การจัดหมวดหมู่ตามลักษณะของงาน ซึ่งสามารถแบ่งออกเป็นเสาอากาศภาคส่งและเสาอากาศภาครับ
2. การจัดหมวดหมู่ตามวัตถุประสงค์ของเสาอากาศ เช่น เสาอากาศสื่อสาร เสาอากาศวิทยุ เสาอากาศทีวี เสาอากาศเรดาร์
3. การจัดหมวดหมู่ตามลักษณะความยาวคลื่นที่เสาอากาศปฏิบัติการ ซึ่งสามารถแบ่งออกเป็น เสาอากาศคลื่นยาว เสาอากาศคลื่นสั้น เสาอากาศ FM เสาอากาศ AM เสาอากาศคลื่นไมโครเวฟ
4. การจัดหมวดหมู่ตามโครงสร้างและหลักการทำงาน ซึ่งสามารถแบ่งออกเป็น เสาอากาศแบบลวด และเสาอากาศแบบอื่น ๆ เป็นต้น
5.การจัดหมวดหมู่ตามลักษณะรูปแบบการกระจายของคลื่น ซึ่งเป็นเกณฑ์ที่มักจะนิยมใช้ในการจำแนกเสาอากาศอย่างแพร่หลาย โดยสามารถแบ่งเป็น
5.1 เสาอากาศแบบรอบตัว (Omni Directional Antenna) เป็นเสาอากาศที่มีทิศทางการแพร่กระจายของสัญญาณภาคส่งแบบรอบทิศทาง ซึ่งเหมาะกับการสื่อสารไปยังอุปกรณ์ที่เคลื่อนไหวในตำแหน่งและทิศทางที่ไม่แน่นอน
5.2 เสาอากาศแบบทิศทาง (Directional Antenna) เป็นเสาอากาศที่มีทิศทางการแพร่กระจายของสัญญาณภาคส่งชัดเจน ซึ่งเหมาะกับการติดต่อระหว่างจุดต่อจุด ทำให้มีระยะทางในการใช้งานได้ไกลกว่าเสาอากาศแบบรอบตัว ซึ่งมีข้อเสียคือ หากไม่อยู่ในทิศทางการแพร่กระจายของคลื่นสัญญาณแล้ว ก็จะไม่สามารถรับได้เลย ซึ่งเสาอากาศแบบที่นิยมใช้กัน เช่น เสาอากาศแบบยากิ (Yagi Antenna) และเสาอากาศแบบจาน (Solid Dish Antenna) อย่างไรก็ตาม ในบางครั้งอาจมีการเพิ่มประสิทธิภาพของเสาอากาศประเภทนี้ ด้วยการติดตั้งโรเตอร์บริเวณฐานของเสาอากาศ ทำให้เสาอากาศสามารถปรับทิศทางการแพร่และรับสัญญาณได้ จึงสามารถเพิ่มประสิทธิภาพของเสาอากาศได้มากยิ่งขึ้นด้วย ซึ่งเทคนิคนี้มักจะใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบเสาอากาศสำหรับสถานีภาคพื้น เพื่อติดต่อสื่อสารกับดาวเทียม โดยเฉพาะดาวเทียมที่โคจรอยู่รอบโลก เช่น ดาวเทียมวงโคจรรอบโลกระดับต่ำ (Low Earth Orbit : LEO) เป็นต้น
เรียบเรียงโดย : จ.อ.ธวัชชัย หันจันทร์
