معلومات عن الأقمار الصناعية

بواسطة: - آخر تحديث: ١٨:١٧ ، ٢٠ مارس ٢٠٢١
معلومات عن الأقمار الصناعية


ما هي الأقمار الصناعية؟

الأقمار الصناعية (بالإنجليزية: Satellites)، عبارة عن أجسام يتم إطلاقها إلى الفضاء لتدور هناك حول أجسام أكبر منها في مدارات خاصّة، ومن الأمثلة على ذلك الأقمار الصناعية التي تدور حول الأرض[١].


وتشبه الأقمار الصناعية القمر الطبيعي في سلوكها في الفضاء، فكما يدور القمر حول الأرض تدور الأقمار الصناعية حول الأرض أو حول أي جسم يُراد دراسته عن كثب في الفضاء، كالكواكب والشمس والمجرّات البعيدة، وتمكّننا الأقمار الصناعية التي تدور حول الأرض من الحصول على معلومات حول حالة الطقس والتنبؤ بالأعاصير.[٢]


تعريف الأقمار الصناعية هي أجسام تدور في الفضاء حول الأجسام المراد دراستها بهدف رصدها عن قرب، فيتم إطلاق الأقمار الصناعية لتدور حول الأرض والكواكب الأخرى.


ما هي أجزاء القمر الصناعي؟

تتفاوت الأقمار الصناعية بأحجامها وأشكالها ومكوّناتها، وكل قمر صناعي يتم ابتكاره للقيام بمهمّته الخاصّة في الفضاء، إلا أنّ الأقمار الصناعية على اختلافها تشترك في أجزاء محددة، وهي:[٣]


  • الهوائي (بالإنجليزية: Antennas): يعمل الهوائي على نقل الإشارات من القمر الصناعي إلى الأرض وبالعكس.
  • مصدر الطاقة (بالإنجليزية: Power): مصدر الطاقة الرئيس للأقمار الصناعية هو الطاقة الشمسية.
  • وحدة القيادة ومعالجة البيانات (بالإنجليزية: Command and Data Handling): تعمل هذه الوحدات على مراقبة القمر الصناعي بشكل كامل وتتحكم بعمله، وتستقبل الأوامر (الإشارات) من الأرض للتشغيل.
  • وحدة التوجيه والتثبيت (بالإنجليزية: Guidance and Stabilization): هي حسّاسات تعمل على مراقبة موقع واتجاه القمر الصناعي لضمان بقائه في مداره الخاص بالاتجاه الصحيح.
  • وحدة التحكم الحراري (بالإنجليزية: Thermal Control): تعمل هذه الوحدات على التحكم بدرجة حرارة الأقمار الصناعية والحفاظ عليها من التغييرات التي تصاحب رحلتها.
  • أجهزة الاستقبال والإرسال (بالإنجليزية: Transponders): تتم في هذه الوحدات عمليات استقبال الإشارات من الأرض وتتم برمجة الأقمار الصناعية لتقوم هذه الوحدات بإعادة إرسالها بترددات مختلفة إلى الأرض.


تتكوّن الأقمار الصناعية من مكوّنات مختلفة وتتشابه الأقمار الصناعية في مكوّنات أساسية، أهمها الهوائي ومصدر الطاقة.


ما مبدأ عمل القمر الصناعي؟

يقوم القمر الصناعي بالعمل المطلوب منه من خلال الخطوات الآتية:[٤]

  • يتم دراسة المدار الذي يسير فيه القمر الصناعي ويدور بشكل دقيق، من حيث بُعد هذا المدار عن الأرض (أو الجسم المطلوب)، وشكل المدار؛ إهليجي أو بيضوي.
  • بعد معرفة كافة التفاصيل اللازمة لموقع القمر الصناعي واتجاهه يتم إطلاقه في الفضاء.
  • يعمل القمر الصناعي أساسًا على مبدأ استقبال الإشارات القادمة ثمّ يقوم بمعالجتها وتحليليها وثم يُعيد إرسالها مرّة أخرى.


مبدأ عمل القمر الصناعي هو استقبال الإشارات ثمّ إعادة إرسالها بعد تعديلها.


ما هي أنواع الأقمار الصناعية؟

تنقسم الأقمار الصناعية إلى أقسام عدّة حسب طبيعة العمل الذي تقوم به وتخصصها في الفضاء، وأنواع الأقمار الصناعية هي:


القمر الصناعي الفلكي

القمر الصناعي الفلكي (بالإنجليزية: Astronomy satellite)، هو عبارة عن تلسكوب كبير الحجم يتم إطلاقه في الفضاء، وسبب إطلاقه في الفضاء هو أن التلسكوب الأرضي يتأثر بالغازات الموجودة في الغلاف الجويّ على عكس القمر الصناعي الفلكي، فبمقارنة تلسكوب أرضي وقمر صناعي فلكي لهما نفس القدرات فسيتم ملاحظة أنّ رؤية القمر الصناعي أفضل بـ10 مرات من التلسكوب الأرضي، ومن أهم الأمثلة على الأقمار الصناعية الفلكية هو تلسكوب هابل.[٥]


وتكمن أهمية الأقمار الصناعية في تمكيننا من رسم خرائط للنجوم ولأسطح الكواكب المختلفة والتقاط الصور لهذه الكواكب.[٥]


القمر الصناعي للدراسات الجوية

القمر الصناعي للدراسات الجوية (بالإنجليزية: Atmospheric studies satellites)، هي أقمار صناعية يتم إطلاقها بحيث يكون بعدها عن الأرض قليل جدًا لتتمكّن من رصد الغلاف الجويّ للأرض بشكل فعّال، وتمّ إطلاق أول قمر صناعي لهذا الغرض هو القمر "Alouette" من كندا بهدف دراسة الأيونوسفير للأرض، ومن الأمثلة الحديثة على الأقمار الصناعية التي تمّ إطلاقها من قِبل وكالة ناسا الفضائية فهو القمر الصناعي القطبي "Polar".[٦]


القمر الصناعي للاتصالات

القمر الصناعي للاتصالات (بالإنجليزية: Communications satellites)، هي الأقمار الصناعية المسؤولة عن نقل البث سواء الإذاعي أو التلفزيوني والاتصالات الهاتفية من مسافات مختلفة متباعدة على الأرض، والحاجة لهذه الأقمار جاءت من كون الأرض مستديرة، فلا يمكن للإشارات أن تنتقل بشكل مستقيم على سطحها بين الأماكن المختلفة، لذا كان لا بدّ من وجود قمر صناعي يتم إرسال هذه الإشارات باتجاهه في الفضاء ليعود بتوجيهها إلى الأرض إلى المكان المطلوب،[٧] ومن الأمثلة على هذه الأقمار الصناعية؛ القمر الصناعي الكندي "Anik".[٧]


الأقمار الصناعية للملاحة

الأقمار الصناعية للملاحة (بالإنجليزية:Navigation satellites)، هي الأقمار التي تسمح للسفن بمعرفة مواقعها في البحار والمحيطات الواسعة، وتم إطلاق أول قمر صناعي في هذا المجال "Sputnik 1" عام 1957م، وحاليًا يمكن تحديد المسافات بالاعتماد على الوقت اللازم لوصول الإشارات التي يتم إرسالها، حيث إن سرعتها تكون معلومة.[٨]


أقمار الاستطلاع

أقمار الاستطلاع (بالإنجليزية: Reconnaissance satellites)، هي أقمار تستخدم لأغراض عسكرية واستخباراتية للدول بهدف الاستطلاع على الدول الأخرى ومعرفة أسلحتها والكشف عن إطلاق الصواريخ، وبدأ العمل بهذا النوع من الأقمار الصناعية في الستينيات، من خلال الأقمار الصناعية الأمريكية "Discover". [٩]


أقمار الاستشعار عن بعد

أقمار الاستشعار عن بعد (بالإنجليزية: Remote sensing)، هي أقمار صناعية يتم إطلاقها في الفضاء بهدف الحصول على معلومات بيئية عامّة عن سطح الأرض، وتمّ التوجّه إلى استخدام مثل هذا النوع بسبب قدرته على التقاط الصور لمساحات واسعة بشكل دقيق وواضح لا سيّما في المناطق التي يصعب الوصول إليها برًّا، ومن الأمثلة على هذه الأقمار؛ القمر الصناعي "Radarsat".[١٠]


تتفاوت الأقمار الصناعية في أنواعها حسب وظيفتها التي تمّ إطلاقها لتأديتها في الفضاء، وأصبحت هذه الأقمار من الضرورات الهامّة التي يتم استخدامها بشكل يومي بصورة مباشرة أو غير مباشرة من قِبل الجميع، فالمكالمات الهاتفية على سبيل المثال لا تتم دون وجود القمر الصناعي الخاص بالاتصالات.


ما هي أنواع مدارات القمر الصناعي؟

المدارات هي المسارات التي يعتمدها القمر الصناعي للدوران فيها باستمرار، وتتفاوت هذه المدارات في ارتفاعاتها، وهذه الأنواع هي:[٤]


  • المدارات الأرضية المنخفضة (Low-Earth orbits): اختصارًا LEO، وهي المدارات التي تبعد عن الأرض مسافات صغيرة تُقدّر بمئات الكيلومترات، وتكون بشكل دائري، يحتاج القمر الصناعي في هذه المسارات لأن تكون سرعته عالية جدًا للتغلّب على قوى الجاذبية التي يكون تأثيرها كبير عند هذه الارتفاعات.


  • المدارات الأرضية المتوسطة (Medium-earth orbits): اختصارًا MEO، يتم تقدير ارتفاع هذه المدارات بآلاف الكيلومترات عن الأرض، أي ما يعادل 10 أضعاف المدارات الأرضية المنخفضة، وتكون سرعة الأقمار في هذه المدارات أقل من النوع السابق، وذلك كونها تدور على ارتفاعات أكبر.


  • المدارات الأرضية المرتفعة (High-Earth orbits): يستغرق القمر الصناعي في هذا النوع من المدارات يوم كامل لإكمال دورته حول الأرض، أي أنه يكون متزامن مع دوران الأرض بشكل تامّ، ويتم استخدامها في التطبيقات التي تحتاج هذا التزامن كالطقس مثلًا.


تتنوّع المدارات للأقمار الصناعي حسب بعدها عن الأرض وتصنّف إلى: منخفضة، متوسّطة ومرتفعة.


ما أبرز استخدامات الأقمار الصناعية؟

ساهمت الأقمار الصناعية في تحسين أسلوب الحياة الحديثة وجعلها أكثر أمانًا وسهولة، ومن أهم استخدامات الأقمار الصناعية:


  • تعمل الأقمار الصناعية على إرسال الإشارات إلى التلفزيونات المستخدمة في المنازل لبثّ المحطات.[١١]
  • تستخدم الأقمار الصناعية في إجراء مكالمات الهواتف المحمولة حتى في الطائرات.[١١]
  • تسهّل الأقمار الصناعية معرفة الوِجهة والموقع من خلال نظام تحديد المواقع العالمي المعروف بـ GPS، الذي يستخدم 24 قمرًا صناعيًا، للأغراض المدنية والعسكرية.[١٢]
  • تؤدي الأقمار الصناعية دور فاعِل في عمليات رصد الطقس والتنبؤ بالأحوال الجويّة.[١١]
  • تُسهِم الأقمار الصناعية في دعم الشركات الكبرى وتعزيز الوضع الاقتصادي من خلال التواصل السريع وبالتالي الاستجابة الفورية، كما تُسهم في تسهيل عقد المؤتمرات عن بعد.[١١]
  • تعمل الأقمار الصناعية دورًا هامًّا في عمليات الإنذار عند وقوع الكوارث الطارئة؛ كالعواصف والحرائق وتحديد مواقعها بدقّة.[١١]
  • تلعب الأقمار دورًا بارزًا في تطوّر علوم الفلك وزادت من القدرة على استكشاف الكون في مجرتنا والمجرات الأخرى.[١١]


تعتبر الأقمار الصناعية بمثابة ثورة في الحياة الحديثة، فوائد الأقمار الصناعية لا تحصى حيث إنها تدخل في مختلف المجالات.


أسئلة شائعة حول الأقمار الصناعية

ما هي الأسئلة التي تتبادر للذهن عند الحديث عن الأقمار الصناعية؟


متى تم اختراع أول قمر صناعي؟

تمّ اختراع أول قمر صناعي عام 1957 م وأطلِق عليه اسم "Sputnik 1"، وقد تمّ ذلك من قِبل سيرجي كوروليف Sergei Korolev الذي عمل لدى الاتحاد السوفييتي.[١٣]


ما أبرز المحطات التاريخية للأقمار الصناعية؟

بدأ التطوّر في مجال الأقمار الصناعية ينتشر بشكل سريع منذ بدايته، ومن أهم المحطّات التاريخية للأقمار الصناعية:[١٤]


  • قمر Telstar I: هو قمر صناعي اشترك في إطلاقه وكالة ناسا الفضائية مع سكاينت وتم ذلك عام 1962 م، ويُعدّ هذا أول قمر صناعي خاص بالاتصالات.
  • شركة ComSat: هي أول شركة اتصالات الأقمار الصناعية، تأسست عام 1963 م، ومن هنا كانت النقطة الفاصلة للبدء بالعمل في مجال الأقمار الصناعية على المستوى التجاريّ.
  • قمر Syncom 3: هو قمر صناعي يتبع لوكالة ناسا الفضائية تمّ إطلاقه عام 1964 م، ويعدّ هذا القمر الصناعي أول قمر صناعي مستخدم في مجال الاتصالات وثابت بالنسبة للأرض.


متى تم إطلاق أول قمر صناعي؟

تمّ إطلاق أول قمر صناعي "Sputnik 1" من قِبل الاتحاد السوفييتي وهو أمر لم يكن متوقعًا آنذاك، وكان ذلك عام 1957 م في روسيا.[١]


لماذا لا تصطدم الأقمار الصناعية ببعضها البعض؟

قبل إطلاق أي قمر صناعي يتم دراسة المدار الذي سيسير فيه بشكل دقيق جدًا لئلا يصطدم بغيره؛ إذ أن مئات الآلاف من الأقمار موجودة حاليًا في الفضاء، كما يوجد هيئات خاصة تعمل على مراقبة الأوضاع والتحذير في حال كان هناك إمكانية تصادم بين الأقمار الصناعية وأي جسم آخر، ومن هذه الهيئات شبكة مراقبة الفضاء الأمريكية التي تعمل على مراقبة الحطام المداري باستمرار.[١]


ما زالت الأسئلة كثيرة حول الأقمار الصناعية خاصة مع التطورات العلمية الحديثة والمتعاقبة ومنها ما يكون عن تاريخها القديم.

المراجع[+]

  1. ^ أ ب ت "What is a Satellite?", space. Edited.
  2. "What Is a Satellite?", nasa. Edited.
  3. "Components of a Satellite", spacefoundation. Edited.
  4. ^ أ ب "Satellites", explainthatstuff. Edited.
  5. ^ أ ب "astronomy satellites", satellites.spacesim. Edited.
  6. "Atmospheric studies satellites", satellites.spacesim. Edited.
  7. ^ أ ب "communications satellite", satellites.spacesim. Edited.
  8. "navigation Satellites ", satellites.spacesim. Edited.
  9. "Reconnaissance satellites", spacesim. Edited.
  10. "Remote sensing satellites ", satellites.spacesim. Edited.
  11. ^ أ ب ت ث ج ح "What Are Satellites Used For?", ucsusa. Edited.
  12. "Satellites and their uses", spark.iop. Edited.
  13. "Sergei Korolev: Architect of Soviet Space Program", space. Edited.
  14. "SATELLITES, HISTORY OF", encyclopedia. Edited.