تعتبر الأقمار الصناعية من الإنجازات التقنية البارزة التي ساهمت في تحويل العديد من جوانب حياتنا اليومية، حيث لعبت دورًا محوريًا في تسهيل العمليات البشرية والإنسانية للمؤسسات والهيئات الحكومية ووسائل الإعلام.
لقد أحدث إطلاق الأقمار الصناعية إلى الفضاء الخارجي ثورة في كيفية تبادل المعلومات والتواصل بين الدول والشعوب.
مقدمة حول أهمية الأقمار الصناعية
- توجد في المدار الثاني حوالي 3600 قمر صناعي، بينما المدارين الثالث والرابع يحتويان على نحو 1000 قمر، و500 قمر في مدارات منخفضة، و50 قمرًا في المدارات المتوسطة.
- تبلغ المسافة بين الأرض ودرجات المدارات 20 كيلومترًا، وأحد هذه المدارات الثابتة يبعد حوالي 36 ألف كيلومتر عن سطح الأرض.
- ويؤثر تزايد الحطام الناجم عن إطلاق هذه الأقمار الصناعية باستخدام الصواريخ على الفضاء الخارجي.
- في عام 1869، نشر الكاتب إدوارد إيفرت هيل قصة خيالية تتناول فكرة إطلاق قمر صناعي في الفضاء.
- وفي عام 1903، عرض قسطنطين تشايكوفسكي طرقًا جديدة لدفع الأجهزة الفضائية. وقد شهد العالم انقلابًا حقيقيًا في عام 1957 عند إطلاق الاتحاد السوفياتي أول قمر صناعي يحمل اسم سبوتنيك 1، الذي شكل بداية المنافسة في سباق الفضاء، لا سيما بينه وبين الولايات المتحدة.
- استطاع سبوتنيك تحديد كثافة الغلاف الجوي، وفي 3 نوفمبر 1957 تم إطلاق القمر الصناعي Satonicik II مزودًا بكاميرا Leica.
- أطلقت الولايات المتحدة القمر Navigator 1 في 31 يناير 1958، ومنذ ذلك الحين شهدت هذه الصناعة تطورات ملحوظة.
ما هي استخدامات الأقمار الصناعية؟
تعد الأقمار الصناعية تجسيدًا للثورة التقنية الحديثة، إذ تم إطلاق أول قمر صناعي في عام 1957، وهو سبوتنيك الروسي، ومنذ ذلك الحين تزايدت أعدادها بشكل متسارع.
يشير مصطلح “قمر صناعي” إلى جسم يدور حول الأرض مشابهًا للقمر الطبيعي، ويلعب دورًا هامًا في عدة مجالات مثل دراسة الطقس وغيرها. تقدم الأقمار الصناعية العديد من الخدمات التي نعتبرها أمورًا بديهية:
- توفر قنوات راديو وتلفزيون عبر الكابل.
- تمكننا من إجراء مكالمات هاتفية من مسافات بعيدة.
- تقدم نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، مما يساعدنا في معرفة مواقعنا واكتشاف الاتجاهات.
- تراقب الأحوال الجوية وتساهم في التنبؤات المناخية.
- تستخدمها الحكومات لرصد نشاطات الدول الأخرى ولأغراض أمنية.
- تشارك في أبحاث الفضاء، مثل الأقمار الصناعية SOHO التي تراقب الشمس.
- تُستخدم في الاتصالات السلكية واللاسلكية.
- تساعد في جمع المعلومات حول الكواكب.
- تسهم في تحديد المواقع، وخصوصا الأهداف العسكرية.
تعتبر جميع هذه الخدمات الفضائية ذات قيمة كبيرة ومهمة بالنسبة لنا.
مكونات القمر الصناعي
يتكون القمر الصناعي من مجموعة متنوعة من الأجزاء والمكونات الأساسية:
الخلايا الشمسية
- تُعتبر مسؤولة عن تزويد القمر بالطاقة اللازمة لتشغيله، وتأتي عادة على شكل أجنحة.
بطارية احتياطية
- تعمل في حالات الطوارئ وتكون فعالة خاصة عند كسوف الشمس الذي يحجب ضوء الخلايا الشمسية. تتكون البطارية عادة من هيدروجين أو نيكل أو كادميوم.
هوائيات البث
- تعد الأجزاء المسؤولة عن ربط القمر بمحطات التحكم الأرضية، لنقل الصور والبيانات بالإضافة إلى تلقي الأوامر من تلك المحطات.
الكاميرات الرقمية
- تُعتبر الكاميرات المتطورة التي تتمتع بدقة عالية؛ فهي قادرة على تصوير حركة السيارات على الأرض بكل تفاصيلها.
- تستخدم هذه الكاميرات في الأقمار ذات الأغراض التجسسية والأقمار الخاصة بالأرصاد الجوية وأبحاث الفضاء.
المتجه
- يشبه الهوائيات من حيث العمل، ولكنه يختلف بأنه ينقل الصور والبيانات بين سطح الأرض، وقد يختلف في الحجم حسب وظيفة القمر.
الغلاف الخارجي
- يمثل الهيكل الرئيسي للقمر الصناعي، ويحتوي على العديد من الدوائر والشريحة الدقيقة وأجهزة الكمبيوتر الصغيرة ومولدات الطاقة ومعدات الاتصال.
أنواع الأقمار الصناعية
يمكن تصنيف الأقمار الصناعية وفقًا لوظائفها، حيث يتم إطلاقها لأداء مهام محددة.
يوجد اختلاف بين الأقمار الصناعية التي تراقب أنماط السحب وتلك الموجودة لإرسال إشارات التلفزيون، لذا يتم تصميم القمر بشكل خاص لتحقيق مهمته المحددة.
فيما يلي تسع أنواع مختلفة من الأقمار الصناعية:
- الأقمار الصناعية الفلكية – مثل تلسكوب هابل الفضائي.
- الأقمار التي تدرس الغلاف الجوي – مثل الأقمار القطبية.
- الأقمار الصناعية للاتصالات – مثل Anik E.
- الأقمار الملاحية – مثل Navstar.
- الأقمار الاستطلاعية – مثل كينان، بيغ بيرد، ولاكروس.
- الأقمار للاستشعار عن بعد – مثل الرادارات.
- الأقمار للأبحاث والإنقاذ – مثل Cospas-Sarsat.
- أقمار استكشاف الفضاء – مثل غاليليو.
- الأقمار لمراقبة أحوال الطقس – مثل Meteosat.
أنواع اتصالات الأقمار الصناعية
ينقسم الاتصال بالأقمار الصناعية إلى عنصرين أساسيين:
- الجزء الأرضي، والذي يتكون من أجهزة الإرسال والاستقبال الثابتة والمتنقلة، والمعدات المساعدة.
- والجزء الفضائي، والذي يتضمن الأقمار الصناعية في المقام الأول.
- يقوم القمر الصناعي النموذجي بإرسال إشارة أو ربطها من محطة أرضية إلى قمر صناعي آخر، حيث يتلقى القمر الإشارة ويقوم بتعزيزها وإعادة إرسالها إلى الأرض.
- تستقبل المحطات الأرضية هذه الإشارات وتقوم بإعادة تركيب البيانات، حيث تشمل المعدات أجهزة الاستقبال الموجودة على الأرض، مثل أنظمة DTH، والهواتف المحمولة التي تعمل بالأقمار الصناعية، وأجهزة الاستقبال المتنقلة في الطائرات.
