القمر هو مثال لقمر صناعي طبيعي يدور حول الأرض، ففي النظام الشمسي، هناك ستة أنظمة أقمار صناعية كوكبية تحتوي على 185 قمرًا طبيعيًا معروفًا.
كيف تعمل الاتصالات الفضائية؟، نظرًا لاستخدام الأقمار الصناعية على نطاق واسع اليوم للاتصالات، من بين أغراض أخرى، فإن هذا سؤال مهم بشكل متزايد.
ما هو القمر الصناعي؟
اليوم، يشير مصطلح القمر الصناعي عادةً إلى الأجسام الاصطناعية التي يتم تحليقها في الفضاء.
تدور هذه المدارات حول كوكب، مثل نظيراتها الطبيعية، والفرق الرئيسي هو أنها وُضعت عن قصد في مدار.
من المهم أن نلاحظ هنا أن الأقمار الصناعية تستخدم لعدة أغراض.
على سبيل المثال، يمكن استخدامها لعمل خرائط نجوم وخرائط لأسطح الكواكب، وكذلك التقاط صور للكواكب التي يتم إطلاقها فيها.
في الواقع، المحطات الفضائية والمركبات الفضائية البشرية في المدار هي أيضًا أقمار صناعية.
أنواع الأقمار الصناعية
تنقسم الأقمار الصناعية التي تدور حول الأرض إلى ثلاث فئات وفقًا لمهامها.
نقل المعلومات: تكنولوجيا الاتصالات .. أقمار الاتصالات، أقمار البث.
تحديد المواقع: تكنولوجيا الملاحة …. أقمار تحديد المواقع العالمية.
قياس الأجسام: تكنولوجيا الاستشعار عن بعد … أقمار رصد الأرض.
كيف يتم إطلاق هذه الأقمار الصناعية في الفضاء؟
يتم ذلك باستخدام مركبة الإطلاق، وهي في الأساس صاروخ يضع القمر الصناعي في المدار.
في كثير من الأحيان، ينطلق الصاروخ من منصة الإطلاق على الأرض.
لكن هناك بعض الصواريخ التي تم إطلاقها في البحر من غواصة أو منصة بحرية متنقلة، أو على متن طائرة.
ما هو القمر الصناعي للاتصالات؟
يقوم بشكل أساسي بإنشاء قناة اتصال بين جهاز إرسال المصدر وجهاز الاستقبال في مواقع متعددة على الأرض.
تُستخدم أقمار الاتصالات للتلفزيون والهاتف والراديو والإنترنت والتطبيقات العسكرية.
يوجد حاليًا 2134 قمرًا صناعيًا للاتصالات في مدار الأرض، وهي تضم كلاً من المؤسسات الخاصة والحكومية.
نظرًا لأن موجات الراديو عالية التردد المستخدمة في وصلات الاتصالات السلكية واللاسلكية تنتقل عن طريق خط البصر، فإن منحنى الأرض يعيقها.
ما تفعله أقمار الاتصالات هو أنها تنقل الإشارة حول منحنى الأرض، مما يجعل الاتصال ممكنًا بين النقاط الجغرافية التي تمت إزالتها على نطاق واسع.
تستخدم أقمار الاتصالات نطاقًا واسعًا من ترددات الراديو والميكروويف
لتجنب تداخل الإشارات، يوجد لدى المنظمات الدولية لوائح تنص على نطاقات التردد (أو النطاقات) التي يُسمح لبعض المنظمات باستخدامها.
هذا التخصيص للنطاقات يقلل من فرص تداخل الإشارة.
الأبراج الفضائية
تسمى مجموعة الأقمار الصناعية التي تعمل معًا كوكبة القمر الصناعي.
اثنتان من هذه الأبراج، التي من المفترض أن تقدم خدمات الهاتف عبر الأقمار الصناعية (بشكل أساسي إلى المناطق النائية)، هما أنظمة Iridium و Globalstar.
ظهور أقمار الاتصالات
كان سبوتنيك 1 أول قمر صناعي أرضي في العالم، وتم وضعه في المدار من قبل الاتحاد السوفيتي في 4 أكتوبر 1957.
في ذلك الوقت، كان مزودًا بجهاز إرسال لاسلكي على متن الطائرة يعمل على ترددين: 20.005 و 40.002 ميجا هرتز.
تم إطلاق سبوتنيك 1 كخطوة رئيسية في استكشاف الفضاء وتطوير الصواريخ.
ومع ذلك، لم يتم وضعها في المدار لإرسال البيانات من نقطة على الأرض إلى أخرى.
كان أول قمر صناعي لنقل الاتصالات هو Pioneer 1، وهو مسبار قمري مقصود.
وصلت المركبة الفضائية إلى منتصف الطريق إلى القمر، وحلقت عاليًا بما يكفي لإجراء إثبات لمفهوم التتابع للقياس عن بُعد عبر العالم: أولاً من كيب كانافيرال إلى مانشستر، إنجلترا؛ ثم من هاواي إلى كيب كانافيرال؛ وأخيرًا، عبر العالم من هاواي إلى مانشستر.
ما هو القمر الصناعي للأرصاد الجوية؟
تحمل أقمار الأرصاد الجوية مستشعرات موجهة نحو الأرض، مما يمكنها من رؤية الكرة الأرضية من الفضاء بالعين الطائر.
هناك نوعان من أقمار الأرصاد الجوية تتميز بمداراتها، إنها أقمار صناعية ثابتة بالنسبة للأرض وأقمار صناعية تدور حول القطب
كما يوحي الاسم، فإن القمر الصناعي الثابت بالنسبة إلى الأرض ثابت بالنسبة إلى الأرض.
أي أنه يتحرك فوق خط الاستواء بنفس معدل دوران الأرض بحيث يكون طوال الوقت فوق نفس المنطقة الجغرافية على الأرض.
وبهذه الطريقة، يمكنه التقاط صور سحابية لنفس المنطقة بشكل مستمر، 24 ساعة في اليوم. نظرًا لأنها تبعد حوالي 35800 كيلومتر عن الأرض، فهي قادرة على التقاط صور سحابة تغطي جزءًا من الكرة الأرضية بأكملها.
الأقمار الصناعية التي تدور حول القطب هي أقمار صناعية تحلق على ارتفاع منخفض تدور حول الأرض في مدار ما يقرب من الشمال إلى الجنوب، على بعد عدة مئات من الكيلومترات فوق الأرض.
يمر معظمهم في نفس المكان عدة مرات في اليوم.
نظرًا لأنهم يعملون على مسافة أقرب من الأرض، فإنهم قادرون فقط على التقاط صور سحابة لمنطقة محدودة من الأرض في كل مرة.
بالمقارنة مع الأقمار الصناعية المستقرة بالنسبة إلى الأرض، فإن الأقمار الصناعية التي تدور في مدار قطبي تقدم صورًا أقل وأصغر للسحب.
ومع ذلك، فإن الميزة هي أن الصور السحابية التي تم الحصول عليها ذات دقة أعلى بكثير.
أنواع المدارات المخصصة
المدار الثابت بالنسبة للأرض، يتخذ القمر الصناعي الموجود في هذا المدار موقعًا حول خط الاستواء ويتحرك بنفس سرعة دوران الأرض.
مدار شبه دوري متزامن مع الشمس، ويتكون هذا المدار من خلال الجمع بين المدار المتزامن والمدار شبه الدوري.
المدار الثابت بالنسبة للأرض
يستخدم المدار الثابت بالنسبة للأرض في أقمار الاتصالات والبث والطقس.
يتخذ هذا المدار موقعًا حول خط الاستواء على مسافة 36000 كم من سطح الأرض.
نظرًا لأن القمر الصناعي يتحرك بنفس سرعة دوران الأرض، فإن القمر الصناعي يحتفظ بالموضع نفسه فوق نقطة معينة من سطح الأرض.
هذا المدار مفيد “للخدمة في جميع الأوقات في منطقة معينة” مثل مهام الاتصالات والبث والتنبؤ بالطقس.
لكن لا يمكن استخدام هذه الأقمار الصناعية على الجانب الآخر من الأرض.
تم تخصيص “هيماواري” (القمر الصناعي الياباني للتنبؤ بالطقس) في هذا المدار.
مدار شبه دوري متزامن مع الشمس
يتكون هذا المدار من خلال الجمع بين المدار المتزامن والمدار شبه الدوري، وتستخدم العديد من أقمار رصد الأرض هذا المدار.
يمر القمر الصناعي في هذا المدار بمكان معين من سطح الأرض في نفس التوقيت الشمسي المحلي (يحتفظ مستوى المدار بزاوية شمسية ثابتة)، لذلك يلاحظ القمر الصناعي انعكاس ضوء الشمس نفسه من سطح الأرض.
يتيح ذلك مقارنة الصور المرصودة لكل مكان وتحليلها بسهولة مع نفس ظواهر انعكاس ضوء الشمس.
يراقب القمر الصناعي الموجود في هذا المدار جميع أسطح الأرض، لذلك يتم استخدامه في جميع مناطق العالم.
أيضًا ، للقمر الصناعي الموجود في هذا المدار دورة انحدار يمر فيها القمر الصناعي في نفس المكان بعد دورات المرور الخاصة به.
ثم يرصد هذا القمر الصناعي مكانًا معينًا مع نفس التوقيت الشمسي المحلي ونفس موضع المدار لكل دورة مرور خاصة بها.
اقرأ أيضًا: