اعتمدت الاتصالات الالكترونية البعيدة المدى حتى الستينات من
هذا القرن ، إما على الكابلات أو على انعكاسات الإشارة الراديوية من على الغلاف الجوي، ومن المعروف أن هذه الكابلات تحوى على عدد محدود من الأسلاك، أما الإشارات المنعكسة فكانت تتعامد بسرعة مما يجعل الاتصال ذو نوعية سيئة.
في عام 1945 اقترح العلماء فكرة استخدام الأقمار الصناعية التي تطير فوق الكرة الأرضية ، لزيادة فعالية الاتصالات الالكترونية، حيث يمكن رؤية القمر الصناعي من منطقة شاسعة من الأرض.
ونظرا لارتفاعه العالي ، يستطيع أن يحقق الاتصال ما بين عدة محطات بطرق متعددة خلافا للكابل الذي يستطيع أن يصل بين محطتين فقط.
مكونات القمر الصناعي:
مكونات أي قمر صناعي هي مجموعه الأجزاء والمعدات المختلفة التي يحتاجها لأداء المهمة المكلف بها وهناك مكونات أساسية توجد في جميع الأقمار مثل أجنحة الخلايا الشمسية التي تمد القمر بالطاقة اللازمة لتشغيله وهناك بطارية احتياطية من الهيدروجين أو النيكل كايدوم لتشغيل القمر في حالات الطوارئ أو في حالات الكسوف الشمسي وهناك الهوائيات اللازمة لاتصال القمر بمحطات التحكم الأرضية وبث الصور والبيانات إليها واستقبال الأوامر منها وهناك الكاميرات الرقمية الدقيقة جدا خاصة في أقمار التجسس وأقمار الطقس وأقمار الأبحاث العلمية وتصل دقة هذه الكاميرات إلي تصوير سيارت متحركة علي الأرض بكل تفاصيلها وهناك النواقل كما في أقمار البث الفضائي والاتصالات وهي التي يتم تحميل القنوات الفضائية والتليفونية عليها وتتميز أقمار الاتصالات والبث التليفزيوني عن جميع الأقمار الصناعية بالهوائيات العملاقة الموجودة فيها والتي تتيح لها نقل الصور والبيانات والاتصالات من مكان إلي آخر علي سطح الكرة الأرضية .
وتوجد كل هذه المحتويات في وعاء خارجي يحمل اسم الباص أو الأتوبيس وهو الغلاف الخارجي للقمر الصناعي أو الهيكل الأساسي له والذي يضم بدورة مجموعه كبيرة من الدواسر والرقائق الالكترونية وأجهزة الكومبيوتر الدقيقة ومولد للطاقة ومعدات الاتصال .
مكونات القمر الصناعي
و تختلف الأقمار الصناعية التي تدور حول الأرض فيما بينها اختلافًا كبيرًا في الحجم، حيث يصل وزنها إلى ثلاثة أطنان في أقمار الاتصالات، وقد يكون وزنها 250 كجم في أقمار الاستشعار عن بُعْد ، وقد يصل وزنها إلى بضع عشرات من الكيلوجرامات في الأقمار التجريبية الصغيرة، ويقوم بتصنيع الأقمار إما شركات متخصصة أو مؤسسات بحثية أو جامعات. كما تختلف مهام الأقمار الصناعية، فمنها ما يستخدم لخدمة الاتصالات مثل قمر NileSat، ومنها ما يستخدم للاستشعار عن بعد مثل KitSat، ومنها ما يستخدم لخدمة الأبحاث العلمية مثل Goes وغيرها.
أنواع الأقمار الصناعية:
أول قمر صناعي للاتصالات كان القمر Echo 1 الذي أطلق عام 1960، وكان هذا القمر من النوع غير الفعال Passive أي لم يكن يحوي أي دوائر الكترونية، وإنما كان عبارة عن عاكس للإشارات الالكترونية.
لقد قام هذا القمر والقمر Echo 2 الذي أطلق في عام 1964 عبارة عن بالون كبير بقطر 32 متر، مغطى برقائق الألمنيوم، وكان يدور حول الأرض بارتفاع 1610 كم. ومثل أي كرة زجاجية أو فولاذية التي تعطي زاوية انعكاس واسعة للمناظر حولها، فان هذه الأقمار كانت تعيد عكس الإشارة الموجهة إليها، ولكن بقوة اخفض. ونظرا لمساوئها ومشاكلها الكثيرة، لم تعد تستخدم الأقمار غير الفعالة في أيامنا هذه.
الأقمار الصناعية الفعالة: Active Satellites
وهذه القمار عبارة عن محطات تقوية ، تقوم باستقبال إشارة من محطات أرضية معينة وتكبرها ثم تعيد إرسالها باتجاه محطات أرضية أخري وفي هذه الأيام تستخدم هذه الأقمار لنقل الإشارات التلفزيونية بين دول العالم .
مدارات الأقمار الصناعية:
تخضع حركة القمار الصناعية حول الكرة الأرضية إلى قوانين كيبلر التي تحدد حركة الكواكب. وهذه القوانين تنص انه كلما كان القمر واقعا في مدار أعلى ، كلما تحرك بسرعة أبطأ.
وهكذا فان القمر Echo 1 الذي كان في مدار منخفض نوعا ما، فقد كان يسير بسرعة عالية حيث كان يدور حول الكرة الأرضية خلال مدة ساعتين وهكذا كان على هوائيات المحطات الأرضية أن تتابع حركة القمر الصناعي بسرعة وإلا فإنها تفقد أثره.
وإذا كان القمر الصناعي فوق خط الاستواء فانه يتم دورة كاملة خلال فترة 24 ساعة ولهذا فهو يبدو إلى المراقب على سطح الأرض وكأنه ثابتا في الفضاء لأنه يدور متزامنا بنفس سرعة دوران الأرض حول نفسها.
إن معظم الأقمار الصناعية المخصصة للاتصالات تطير فوق خط الاستواء لأنها تعطي ميزة جيدة، حيث يمكن توجيه هوائيات المحطات الأرضية باستمرار إلى نفس النقطة في السماء. وهذه الأقمار تغطي أكثر مناطق العالم ازدحاما بالسكان والتي تقع بين خط الاستواء وخط عرض 60.
ولتغذية الأجهزة الالكترونية لهذه الأقمار بالتيار الكهربائي، فانه تستخدم الخلايا الشمسية التي تقوم بتحويل ضوء الشمس إلي تيار كهربائي.
وتتميز الاتصالات عبر الأقمار الصناعية بأنها تتم بسرعة وبأمان ودون الحاجة إلى مد كابلات عبر المحيطات والصحاري. وكثير من المدن الإفريقية والهندية الموجودة عبر الصحاري والبراري، تصل مع العالم الخارجي بواسطة القمار الصناعية.
عملية إطلاق القمر الصناعي:
تنقسم المهمة الفضائية إلى ثلاثة أركان رئيسية هي: القمر الصناعي، وصاروخ الإطلاق، والمحطة الأرضية لاستقبال المعلومات أو الاتصالات من القمر الصناعي. أما عن صاروخ إطلاق القمر الصناعي، فإن أنواعًا معينة من الصواريخ مخصصة لحمل القمر الصناعي داخلها والانطلاق به من الأرض إلى مدار القمر الصناعي حول الأرض، ثم الانفصال عنه وتتركه ليدور حول الأرض، تنطلق هذه الصواريخ من محطات إطلاق معينة موجودة حول العالم يبلغ عددها 19 محطة إطلاق. ومن أشهر الصواريخ التي تستخدم لإطلاق الأقمار الصناعية صاروخ أريان الفرنسي وصاروخ كوزموس الروسي.
ويستطيع المهندسون توجيه هوائيات القمر الصناعي إلي أي نقطة وذلك بواسطة إرسال إشارات تحكم خاصة.
كذلك يحوي القمر على أجهزة تضخيم الإشارة الملتقطة إلى بضعة عشرات الآلف مليون من المرات من اجل إعادة إرسالها مرة ثانية إلى المحطات الأرضية ورغم أن القمر الصناعي يلتقط عدد كبير من الترددات المختلفة فانه لا يحدث تداخل في ما بينها ، بسبب استخدام الموجات الميكروية Microwave ، والتي لا تتأثر بالطبقات المتأنية في الغلاف الجوي التي تعكس الإشارات الاخري.
هذا القرن ، إما على الكابلات أو على انعكاسات الإشارة الراديوية من على الغلاف الجوي، ومن المعروف أن هذه الكابلات تحوى على عدد محدود من الأسلاك، أما الإشارات المنعكسة فكانت تتعامد بسرعة مما يجعل الاتصال ذو نوعية سيئة.
في عام 1945 اقترح العلماء فكرة استخدام الأقمار الصناعية التي تطير فوق الكرة الأرضية ، لزيادة فعالية الاتصالات الالكترونية، حيث يمكن رؤية القمر الصناعي من منطقة شاسعة من الأرض.
ونظرا لارتفاعه العالي ، يستطيع أن يحقق الاتصال ما بين عدة محطات بطرق متعددة خلافا للكابل الذي يستطيع أن يصل بين محطتين فقط.
مكونات القمر الصناعي:
مكونات أي قمر صناعي هي مجموعه الأجزاء والمعدات المختلفة التي يحتاجها لأداء المهمة المكلف بها وهناك مكونات أساسية توجد في جميع الأقمار مثل أجنحة الخلايا الشمسية التي تمد القمر بالطاقة اللازمة لتشغيله وهناك بطارية احتياطية من الهيدروجين أو النيكل كايدوم لتشغيل القمر في حالات الطوارئ أو في حالات الكسوف الشمسي وهناك الهوائيات اللازمة لاتصال القمر بمحطات التحكم الأرضية وبث الصور والبيانات إليها واستقبال الأوامر منها وهناك الكاميرات الرقمية الدقيقة جدا خاصة في أقمار التجسس وأقمار الطقس وأقمار الأبحاث العلمية وتصل دقة هذه الكاميرات إلي تصوير سيارت متحركة علي الأرض بكل تفاصيلها وهناك النواقل كما في أقمار البث الفضائي والاتصالات وهي التي يتم تحميل القنوات الفضائية والتليفونية عليها وتتميز أقمار الاتصالات والبث التليفزيوني عن جميع الأقمار الصناعية بالهوائيات العملاقة الموجودة فيها والتي تتيح لها نقل الصور والبيانات والاتصالات من مكان إلي آخر علي سطح الكرة الأرضية .
وتوجد كل هذه المحتويات في وعاء خارجي يحمل اسم الباص أو الأتوبيس وهو الغلاف الخارجي للقمر الصناعي أو الهيكل الأساسي له والذي يضم بدورة مجموعه كبيرة من الدواسر والرقائق الالكترونية وأجهزة الكومبيوتر الدقيقة ومولد للطاقة ومعدات الاتصال .
مكونات القمر الصناعي
و تختلف الأقمار الصناعية التي تدور حول الأرض فيما بينها اختلافًا كبيرًا في الحجم، حيث يصل وزنها إلى ثلاثة أطنان في أقمار الاتصالات، وقد يكون وزنها 250 كجم في أقمار الاستشعار عن بُعْد ، وقد يصل وزنها إلى بضع عشرات من الكيلوجرامات في الأقمار التجريبية الصغيرة، ويقوم بتصنيع الأقمار إما شركات متخصصة أو مؤسسات بحثية أو جامعات. كما تختلف مهام الأقمار الصناعية، فمنها ما يستخدم لخدمة الاتصالات مثل قمر NileSat، ومنها ما يستخدم للاستشعار عن بعد مثل KitSat، ومنها ما يستخدم لخدمة الأبحاث العلمية مثل Goes وغيرها.
أنواع الأقمار الصناعية:
أول قمر صناعي للاتصالات كان القمر Echo 1 الذي أطلق عام 1960، وكان هذا القمر من النوع غير الفعال Passive أي لم يكن يحوي أي دوائر الكترونية، وإنما كان عبارة عن عاكس للإشارات الالكترونية.
لقد قام هذا القمر والقمر Echo 2 الذي أطلق في عام 1964 عبارة عن بالون كبير بقطر 32 متر، مغطى برقائق الألمنيوم، وكان يدور حول الأرض بارتفاع 1610 كم. ومثل أي كرة زجاجية أو فولاذية التي تعطي زاوية انعكاس واسعة للمناظر حولها، فان هذه الأقمار كانت تعيد عكس الإشارة الموجهة إليها، ولكن بقوة اخفض. ونظرا لمساوئها ومشاكلها الكثيرة، لم تعد تستخدم الأقمار غير الفعالة في أيامنا هذه.
الأقمار الصناعية الفعالة: Active Satellites
وهذه القمار عبارة عن محطات تقوية ، تقوم باستقبال إشارة من محطات أرضية معينة وتكبرها ثم تعيد إرسالها باتجاه محطات أرضية أخري وفي هذه الأيام تستخدم هذه الأقمار لنقل الإشارات التلفزيونية بين دول العالم .
مدارات الأقمار الصناعية:
تخضع حركة القمار الصناعية حول الكرة الأرضية إلى قوانين كيبلر التي تحدد حركة الكواكب. وهذه القوانين تنص انه كلما كان القمر واقعا في مدار أعلى ، كلما تحرك بسرعة أبطأ.
وهكذا فان القمر Echo 1 الذي كان في مدار منخفض نوعا ما، فقد كان يسير بسرعة عالية حيث كان يدور حول الكرة الأرضية خلال مدة ساعتين وهكذا كان على هوائيات المحطات الأرضية أن تتابع حركة القمر الصناعي بسرعة وإلا فإنها تفقد أثره.
وإذا كان القمر الصناعي فوق خط الاستواء فانه يتم دورة كاملة خلال فترة 24 ساعة ولهذا فهو يبدو إلى المراقب على سطح الأرض وكأنه ثابتا في الفضاء لأنه يدور متزامنا بنفس سرعة دوران الأرض حول نفسها.
إن معظم الأقمار الصناعية المخصصة للاتصالات تطير فوق خط الاستواء لأنها تعطي ميزة جيدة، حيث يمكن توجيه هوائيات المحطات الأرضية باستمرار إلى نفس النقطة في السماء. وهذه الأقمار تغطي أكثر مناطق العالم ازدحاما بالسكان والتي تقع بين خط الاستواء وخط عرض 60.
ولتغذية الأجهزة الالكترونية لهذه الأقمار بالتيار الكهربائي، فانه تستخدم الخلايا الشمسية التي تقوم بتحويل ضوء الشمس إلي تيار كهربائي.
وتتميز الاتصالات عبر الأقمار الصناعية بأنها تتم بسرعة وبأمان ودون الحاجة إلى مد كابلات عبر المحيطات والصحاري. وكثير من المدن الإفريقية والهندية الموجودة عبر الصحاري والبراري، تصل مع العالم الخارجي بواسطة القمار الصناعية.
عملية إطلاق القمر الصناعي:
تنقسم المهمة الفضائية إلى ثلاثة أركان رئيسية هي: القمر الصناعي، وصاروخ الإطلاق، والمحطة الأرضية لاستقبال المعلومات أو الاتصالات من القمر الصناعي. أما عن صاروخ إطلاق القمر الصناعي، فإن أنواعًا معينة من الصواريخ مخصصة لحمل القمر الصناعي داخلها والانطلاق به من الأرض إلى مدار القمر الصناعي حول الأرض، ثم الانفصال عنه وتتركه ليدور حول الأرض، تنطلق هذه الصواريخ من محطات إطلاق معينة موجودة حول العالم يبلغ عددها 19 محطة إطلاق. ومن أشهر الصواريخ التي تستخدم لإطلاق الأقمار الصناعية صاروخ أريان الفرنسي وصاروخ كوزموس الروسي.
ويستطيع المهندسون توجيه هوائيات القمر الصناعي إلي أي نقطة وذلك بواسطة إرسال إشارات تحكم خاصة.
كذلك يحوي القمر على أجهزة تضخيم الإشارة الملتقطة إلى بضعة عشرات الآلف مليون من المرات من اجل إعادة إرسالها مرة ثانية إلى المحطات الأرضية ورغم أن القمر الصناعي يلتقط عدد كبير من الترددات المختلفة فانه لا يحدث تداخل في ما بينها ، بسبب استخدام الموجات الميكروية Microwave ، والتي لا تتأثر بالطبقات المتأنية في الغلاف الجوي التي تعكس الإشارات الاخري.
.GIF "Syrian Arab Republic (Syria)"){kind=small}
