- إنضم
- 8 يونيو 2015
- المشاركات
- 19,508
- التفاعل
- الدولة
الأقمار الصناعية هل هي ثابتة ام تدور وكيف تعمل، وما أنواعها؟
الأقمار الصناعية هي أجسام من صنع البشر، تم إرسالها إلى الفضاء لتدور حول الأرض في مدارات محددة
وتقوم بمهام متنوعة عادة ما تتضمن إرسال واستقبال إشارات من محطات أرضية، بالإضافة إلى مهام متخصصة.
تتراوح الأقمار الصناعية من حيث الحجم والمهام بشكل كبير للغاية، فبعضها لا يزن سوى عدة مئات من الجرامات فقط
بينما بعضها الآخر يزن الأطنان
بعضها لا يفعل سوى مهام بسيطة مثل أقمار الدراسات العلمية
وبعضها يتعامل مع كم هائل من البيانات كأقمار البث التلفزيوني أو أقمار الاتصالات والإنترنت.
أنواع الأقمار الصناعية
لفهم الأقمار الصناعية بشكل أفضل
من المفيد النظر إلى أنواعها المختلفة وكيف يتم تصنيفها
فهي تصنف وفق أمرين أساسيين عادة
1- المدار حول الأرض
2- المهمة المطلوبة التي أطلقت من أجلها.
مدارات الأقمار الصناعية
يمكن تقسيم مدارات الأقمار الصناعية بطرق عدة حسب مكان دورانها أو السرعة
و التقسيم الأكثر استخداماً مبنياً على الارتفاع
وحسب الارتفاع تقسم المدارات إلى التالي:
المدار الأرضي المنخفض (Low Earth Orbit – LEO)
عادة ما يمتد هذا المدار من 180 حتى 2000 كيلومتر بعيداً عن الأرض
أي أن الأقمار الصناعية التي تدور ضمنه قريبة نسبياً وتمتلك سرعات دوران كبيرة جداً
بحيث أن بعضها يدور حول الأرض أكثر من 12 مرة يومياً.
يستخدم هذا المدار من الأقمار الصناعية المخصصة لمراقبة الأرض وبالأخص القياسات الصغيرة منها
كما أنه مثالي لمراقبة الطقس والمناخ وللاتصالات
وتدور ضمن المدار الأرضي المنخفض محطة الفضاء الدولية
والتي تعتبر من حيث المبدأ قمراً صناعياً. كما أن المدار يتضمن تلسكوب هابل (Hubble) وعدة تلسكوبات فضائية أخرى.
المدار الأرضي المتوسط (Medium Earth Orbit – MEO)
يمتد هذا المدار بين 2,000 وحتى 35,786 كيلومتراً بعيداً عن الأرض
أي أنه يتضمن مسافات شاسعة وأبعد من المدار الأرضي القريب
لكنه أقل كثافة بكثير وقلما يستخدم في الواقع.
أهم ما يوجد في المدار الأرضي المتوسط هو أقمار التوجيه لأنظمة الملاحة المختلفة
فهو يتضمن أقمار نظام التوجيه العالمي GPS، بالإضافة للأقمار الصناعية الخاصة بأنظمة التوجيه الأخرى مثل Galileo وGLONASS.
المدار المتزامن مع الأرض (Geosynchronous Orbit – GEO)
يبعد هذا المدار عن الأرض 35,786 كيلومتراً تماماً
وما يميزه عن المدارات الأخرى هو أن الأقمار الصناعية التي تدور ضمنه تتزامن مع دوران الأرض تماماً
بالنتيجة تبدو هذه الأقمار الصناعية ثابتة بمكانها تماماً وتتوجه باتجاه نفس النقطة دائماً.
عادة ما تستخدم هذه الأقمار الصناعية لغاية أساسية هي البث التلفزيوني الفضائي
حيث أن مدارها الثابت للأرض وكونها تقابل نقطة وحيدة يجعلها مثالية للبث إلى منطقة محددة من الأرض.
المدار الأرضي المرتفع (High Earth Orbit – HEO)
أي مدار أبعد من المدار المتزامن مع الأرض يعد ضمن المدار الأرضي المرتفع
لكن يجدر بالذكر أن هذا المدار غير مستخدم حقاً ولا يوجد أقمار صناعية تدور ضمنه لانعدام الغاية من استخدامه حالياً.
أنواع الأقمار الصناعية حسب مهامها
من الصعب وضع تصنيف محدد للأقمار الصناعية عموماً، فالخوض في التفاصيل قد يصل لوصف كل قمر صناعي على حدة
والتعميم قد يقود إلى التغاضي عن بعض الأغراض المهمة للأقمار الصناعية
لكن بشكل عام من الممكن تقسيم المهام إلى التالي:
أقمار الاتصالات
هذا النوع من الاستخدامات يعد واحداً من الأكثر انتشاراً اليوم وتتزايد الحاجة له بشكل مستمر
حيث تضمن الاتصالات أموراً تتراوح من البث التلفزيوني، وحتى المكالمات الهاتفية واتصال الإنترنت عبر الأقمار الصناعية.
معظم الأقمار الصناعية المخصصة للاتصالات تستخدم المدار الأرضي المنخفض
فهو أنسب للمكالمات والتعامل مع الأجهزة المحمولة. بالمقابل تستخدم أقمار البث التلفزيوني المدار المتزامن مع الأرض
لتغطية نفس البقعة الجغرافية بشكل مستمر.
المراصد الفلكية
مع ازدياد التلوث البيئي وحتى التلوث الضوئي والراديوي على الأرض باتت عملية مراقبة الفضاء أصعب وأصعب
لذا تم إطلاق العديد من الأقمار الصناعية التي تعمل كتلسكوبات فضائية على المدار الأرضي المنخفض.
الميزة الأساسية لهذه الأقمار الصناعية هو كونها خارج الغلاف الجوي
وبالتالي تستطيع رصد الفضاء بشكل أفضل من المراصد الأرضية.
ويعود الفضل لهذه التلسكوبات الفضائية في العديد من الاكتشافات العلمية في العقود الأخيرة.
أقمار مراقبة الأرض
عادة ما تستخدم هذه الأقمار الصناعية أدنى مدارات ممكنة حول الأرض
مع هدف موحد هو المراقبة لأغراض مدنية، وبالأخص فيما يتعلق بالتغيرات السريعة والكوارث الطبيعية.
تتضمن هذه الفئة الأقمار الصناعية الخاصة بالطقس (والتي تتزايد أهميتها باستمرار)
كما أن هناك عد أقمار صناعية مصممة لرسم الخرائط جوية وتحديثها بشكل دوري.
وفي الكثير من الحالات تفيد هذه الأقمار الصناعية في التحذير المبكر من الأعاصير أو حركة أدخنة البراكين الثائرة.
الأقمار الصناعية العسكرية
بسبب نوع استخدامها فمن الطبيعي وجود شح كبير في المعلومات عن هذا النوع من الأقمار الصناعية
لكن على الأرجح يتركز معظمها على مراقبة الأرض ورسم الخرائط والتجسس كونها الاستخدامات المنطقية لها.
هناك الكثير من الشائعات المتداولة عن أقمار صناعية تحمل أسلحة دمار شامل، أو أنها قادرة على تدمير الأقمار الصناعية الأخرى.
لكن لا دليل على وجود هكذا أقمار صناعية أصلاً، كما أن وجودها كان ليشعل أزمات دبلوماسية كبرى
بسبب المعاهدات الدولية التي تمنع وضع الأسلحة في الفضاء.
أقمار التوجيه والملاحة
حالياً توجد عدة منظومات عالمية للملاحة وتحديد المواقع تتضمن كلاً من GPS الشهيرة و GLONASS الروسية وGalileo الأوروبية
عدا عن عدة أنظمة ملاحة محلية لبعض البلدان مثل الصين واليابان.
كل من منظومات الملاحة تتضمن عدة أقمار صناعية (31 ضمن منظومة GPS مثلاً)
وجميعها تستخدم المدار الأرضي المتوسط، حيث تدور على ارتفاع قرابة 20 ألف كيلومتر فوق سطح الأرض.
الأقمار الصناعية المصغرة
هذه الأقمار الصناعية أصغر من المعتاد عموماً، وعادة ما تكون لأغراض بحثية محدودة وكثير منها صنع في جامعات
كمشاريع للطلاب وتم تجميعه من عتاد موجود مسبقاً على عكس الأقمار الصناعية المخصصة.
عادة ما تصنف الأٌقمار الصناعية التي تزن اقل من 1000 كيلوجرام على أنها مصغرة
وهناك تقسيمات أحدث تضع الأقمار بين وزني 500 و1000 كيلوجرام
تحت تسمية “ميني-ساتلايت” (Minisatellite)
وتحت 100 كيلوغرام باسم “مايكرو-ساتلايت” (Microsatellite)
وتحت 10 كيلوجرام باسم “نانو-ساتلايت” (Nanosatellite).
محطات الفضاء المختلفة
من حيث المبدأ تعد محطات الفضاء أقماراً صناعية في الواقع
لكن الاختلاف هنا هو أنها أكبر من الأقمار الصناعية المعتادة
كما أنها مصممة بحيث يمكن للبشر العيش أو على الأقل النجاة ضمنها لمدة من الزمن.
جميع محطات الفضاء تستخدم المدار الأرضي المنخفض
فهي تدور على بعد عدة مئات من الكيلومترات فقط.
عبر التاريخ تم إطلاق عدة محطات فضاء إلى المدار حول الأرض، حيث كانت بمعظمها أمريكية أو سوفييتية
لكن اليوم لا يوجد في المدار سوى محطة الفضاء الدولية (المأهولة باستمرار منذ عام 2000)
ومحطة الفضاء الصينية.
الأقمار الصناعية هي أجسام من صنع البشر، تم إرسالها إلى الفضاء لتدور حول الأرض في مدارات محددة
وتقوم بمهام متنوعة عادة ما تتضمن إرسال واستقبال إشارات من محطات أرضية، بالإضافة إلى مهام متخصصة.
تتراوح الأقمار الصناعية من حيث الحجم والمهام بشكل كبير للغاية، فبعضها لا يزن سوى عدة مئات من الجرامات فقط
بينما بعضها الآخر يزن الأطنان
بعضها لا يفعل سوى مهام بسيطة مثل أقمار الدراسات العلمية
وبعضها يتعامل مع كم هائل من البيانات كأقمار البث التلفزيوني أو أقمار الاتصالات والإنترنت.
أنواع الأقمار الصناعية
لفهم الأقمار الصناعية بشكل أفضل
من المفيد النظر إلى أنواعها المختلفة وكيف يتم تصنيفها
فهي تصنف وفق أمرين أساسيين عادة
1- المدار حول الأرض
2- المهمة المطلوبة التي أطلقت من أجلها.
مدارات الأقمار الصناعية
يمكن تقسيم مدارات الأقمار الصناعية بطرق عدة حسب مكان دورانها أو السرعة
و التقسيم الأكثر استخداماً مبنياً على الارتفاع
وحسب الارتفاع تقسم المدارات إلى التالي:
المدار الأرضي المنخفض (Low Earth Orbit – LEO)
عادة ما يمتد هذا المدار من 180 حتى 2000 كيلومتر بعيداً عن الأرض
أي أن الأقمار الصناعية التي تدور ضمنه قريبة نسبياً وتمتلك سرعات دوران كبيرة جداً
بحيث أن بعضها يدور حول الأرض أكثر من 12 مرة يومياً.
يستخدم هذا المدار من الأقمار الصناعية المخصصة لمراقبة الأرض وبالأخص القياسات الصغيرة منها
كما أنه مثالي لمراقبة الطقس والمناخ وللاتصالات
وتدور ضمن المدار الأرضي المنخفض محطة الفضاء الدولية
والتي تعتبر من حيث المبدأ قمراً صناعياً. كما أن المدار يتضمن تلسكوب هابل (Hubble) وعدة تلسكوبات فضائية أخرى.
المدار الأرضي المتوسط (Medium Earth Orbit – MEO)
يمتد هذا المدار بين 2,000 وحتى 35,786 كيلومتراً بعيداً عن الأرض
أي أنه يتضمن مسافات شاسعة وأبعد من المدار الأرضي القريب
لكنه أقل كثافة بكثير وقلما يستخدم في الواقع.
أهم ما يوجد في المدار الأرضي المتوسط هو أقمار التوجيه لأنظمة الملاحة المختلفة
فهو يتضمن أقمار نظام التوجيه العالمي GPS، بالإضافة للأقمار الصناعية الخاصة بأنظمة التوجيه الأخرى مثل Galileo وGLONASS.
المدار المتزامن مع الأرض (Geosynchronous Orbit – GEO)
يبعد هذا المدار عن الأرض 35,786 كيلومتراً تماماً
وما يميزه عن المدارات الأخرى هو أن الأقمار الصناعية التي تدور ضمنه تتزامن مع دوران الأرض تماماً
بالنتيجة تبدو هذه الأقمار الصناعية ثابتة بمكانها تماماً وتتوجه باتجاه نفس النقطة دائماً.
عادة ما تستخدم هذه الأقمار الصناعية لغاية أساسية هي البث التلفزيوني الفضائي
حيث أن مدارها الثابت للأرض وكونها تقابل نقطة وحيدة يجعلها مثالية للبث إلى منطقة محددة من الأرض.
المدار الأرضي المرتفع (High Earth Orbit – HEO)
أي مدار أبعد من المدار المتزامن مع الأرض يعد ضمن المدار الأرضي المرتفع
لكن يجدر بالذكر أن هذا المدار غير مستخدم حقاً ولا يوجد أقمار صناعية تدور ضمنه لانعدام الغاية من استخدامه حالياً.
أنواع الأقمار الصناعية حسب مهامها
من الصعب وضع تصنيف محدد للأقمار الصناعية عموماً، فالخوض في التفاصيل قد يصل لوصف كل قمر صناعي على حدة
والتعميم قد يقود إلى التغاضي عن بعض الأغراض المهمة للأقمار الصناعية
لكن بشكل عام من الممكن تقسيم المهام إلى التالي:
أقمار الاتصالات
هذا النوع من الاستخدامات يعد واحداً من الأكثر انتشاراً اليوم وتتزايد الحاجة له بشكل مستمر
حيث تضمن الاتصالات أموراً تتراوح من البث التلفزيوني، وحتى المكالمات الهاتفية واتصال الإنترنت عبر الأقمار الصناعية.
معظم الأقمار الصناعية المخصصة للاتصالات تستخدم المدار الأرضي المنخفض
فهو أنسب للمكالمات والتعامل مع الأجهزة المحمولة. بالمقابل تستخدم أقمار البث التلفزيوني المدار المتزامن مع الأرض
لتغطية نفس البقعة الجغرافية بشكل مستمر.
المراصد الفلكية
مع ازدياد التلوث البيئي وحتى التلوث الضوئي والراديوي على الأرض باتت عملية مراقبة الفضاء أصعب وأصعب
لذا تم إطلاق العديد من الأقمار الصناعية التي تعمل كتلسكوبات فضائية على المدار الأرضي المنخفض.
الميزة الأساسية لهذه الأقمار الصناعية هو كونها خارج الغلاف الجوي
وبالتالي تستطيع رصد الفضاء بشكل أفضل من المراصد الأرضية.
ويعود الفضل لهذه التلسكوبات الفضائية في العديد من الاكتشافات العلمية في العقود الأخيرة.
أقمار مراقبة الأرض
عادة ما تستخدم هذه الأقمار الصناعية أدنى مدارات ممكنة حول الأرض
مع هدف موحد هو المراقبة لأغراض مدنية، وبالأخص فيما يتعلق بالتغيرات السريعة والكوارث الطبيعية.
تتضمن هذه الفئة الأقمار الصناعية الخاصة بالطقس (والتي تتزايد أهميتها باستمرار)
كما أن هناك عد أقمار صناعية مصممة لرسم الخرائط جوية وتحديثها بشكل دوري.
وفي الكثير من الحالات تفيد هذه الأقمار الصناعية في التحذير المبكر من الأعاصير أو حركة أدخنة البراكين الثائرة.
الأقمار الصناعية العسكرية
بسبب نوع استخدامها فمن الطبيعي وجود شح كبير في المعلومات عن هذا النوع من الأقمار الصناعية
لكن على الأرجح يتركز معظمها على مراقبة الأرض ورسم الخرائط والتجسس كونها الاستخدامات المنطقية لها.
هناك الكثير من الشائعات المتداولة عن أقمار صناعية تحمل أسلحة دمار شامل، أو أنها قادرة على تدمير الأقمار الصناعية الأخرى.
لكن لا دليل على وجود هكذا أقمار صناعية أصلاً، كما أن وجودها كان ليشعل أزمات دبلوماسية كبرى
بسبب المعاهدات الدولية التي تمنع وضع الأسلحة في الفضاء.
أقمار التوجيه والملاحة
حالياً توجد عدة منظومات عالمية للملاحة وتحديد المواقع تتضمن كلاً من GPS الشهيرة و GLONASS الروسية وGalileo الأوروبية
عدا عن عدة أنظمة ملاحة محلية لبعض البلدان مثل الصين واليابان.
كل من منظومات الملاحة تتضمن عدة أقمار صناعية (31 ضمن منظومة GPS مثلاً)
وجميعها تستخدم المدار الأرضي المتوسط، حيث تدور على ارتفاع قرابة 20 ألف كيلومتر فوق سطح الأرض.
الأقمار الصناعية المصغرة
هذه الأقمار الصناعية أصغر من المعتاد عموماً، وعادة ما تكون لأغراض بحثية محدودة وكثير منها صنع في جامعات
كمشاريع للطلاب وتم تجميعه من عتاد موجود مسبقاً على عكس الأقمار الصناعية المخصصة.
عادة ما تصنف الأٌقمار الصناعية التي تزن اقل من 1000 كيلوجرام على أنها مصغرة
وهناك تقسيمات أحدث تضع الأقمار بين وزني 500 و1000 كيلوجرام
تحت تسمية “ميني-ساتلايت” (Minisatellite)
وتحت 100 كيلوغرام باسم “مايكرو-ساتلايت” (Microsatellite)
وتحت 10 كيلوجرام باسم “نانو-ساتلايت” (Nanosatellite).
محطات الفضاء المختلفة
من حيث المبدأ تعد محطات الفضاء أقماراً صناعية في الواقع
لكن الاختلاف هنا هو أنها أكبر من الأقمار الصناعية المعتادة
كما أنها مصممة بحيث يمكن للبشر العيش أو على الأقل النجاة ضمنها لمدة من الزمن.
جميع محطات الفضاء تستخدم المدار الأرضي المنخفض
فهي تدور على بعد عدة مئات من الكيلومترات فقط.
عبر التاريخ تم إطلاق عدة محطات فضاء إلى المدار حول الأرض، حيث كانت بمعظمها أمريكية أو سوفييتية
لكن اليوم لا يوجد في المدار سوى محطة الفضاء الدولية (المأهولة باستمرار منذ عام 2000)
ومحطة الفضاء الصينية.
