يوجد على الجزء الخارجي من سبوتنيك أربعة هوائيات سوطية تُرسل على ترددات الموجات القصيرة أعلى وأقل من المعيار الحالي (27 ميجاهرتز). التقطت محطات التتبع على الأرض إشارة الراديو وأكدت أن القمر الصناعي الصغير نجا من الإطلاق وكان ناجحًا في مساره حول كوكبنا. وبعد شهر، أطلق الاتحاد السوفييتي القمر الصناعي سبوتنيك 2 إلى مداره. داخل الكبسولة كانت الكلبة لايكا.

في ديسمبر 1957، حاول العلماء الأمريكيون، في محاولة يائسة لمواكبة خصومهم في الحرب الباردة، وضع قمر صناعي في مدار حول كوكب فانجارد. ولسوء الحظ، تحطم الصاروخ واحترق أثناء الإقلاع. بعد ذلك بوقت قصير، في 31 يناير 1958، كررت الولايات المتحدة النجاح السوفييتي من خلال تبني خطة فيرنر فون براون لإطلاق القمر الصناعي إكسبلورر 1 بصاروخ أمريكي. ريدستون. حمل المستكشف 1 أدوات للكشف عن الأشعة الكونية واكتشف في تجربة أجراها جيمس فان ألين من جامعة أيوا أن عدد الأشعة الكونية أقل بكثير مما كان متوقعًا. أدى هذا إلى اكتشاف منطقتين حلقيتين (سميتا في النهاية باسم فان ألين) مملوءتين بالجسيمات المشحونة المحاصرة في المجال المغناطيسي للأرض.

وبتشجيع من هذه النجاحات، بدأت العديد من الشركات في تطوير وإطلاق الأقمار الصناعية في الستينيات. كان أحدهم هيوز للطائرات، مع المهندس النجم هارولد روزين. قاد روزن الفريق الذي نفذ فكرة كلارك، وهي وضع قمر صناعي للاتصالات في مدار الأرض بطريقة تمكنه من بث موجات الراديو من مكان إلى آخر. في عام 1961، تعاقدت ناسا مع هيوز لبناء سلسلة الأقمار الصناعية سينكوم (الاتصالات المتزامنة). في يوليو 1963، رأى روزن وزملاؤه انفجار سينكوم-2 في الفضاء ودخوله في مدار متزامن مع الأرض. استخدم الرئيس كينيدي النظام الجديد للتحدث مع رئيس وزراء نيجيريا في أفريقيا. وسرعان ما انطلق Syncom-3 أيضًا، والذي يمكنه بالفعل بث إشارة تلفزيونية.

لقد بدأ عصر الأقمار الصناعية.

ما الفرق بين القمر الصناعي والحطام الفضائي؟

من الناحية الفنية، القمر الصناعي هو أي جسم يدور حول كوكب أو جرم سماوي أصغر. يصنف علماء الفلك الأقمار على أنها أقمار طبيعية، وعلى مر السنين قاموا بتجميع قائمة بمئات من هذه الأجسام التي تدور حول الكواكب والكواكب القزمة في نظامنا الشمسي. على سبيل المثال، أحصوا 67 قمرا لكوكب المشتري. ولا يزال كذلك.

يمكن أيضًا تصنيف الأجسام التي من صنع الإنسان مثل سبوتنيك وإكسبلورر على أنها أقمار صناعية لأنها، مثل الأقمار، تدور حول كوكب. لسوء الحظ، أدى النشاط البشري إلى وجود كمية هائلة من الحطام في مدار الأرض. كل هذه القطع والحطام تتصرف مثل الصواريخ الكبيرة، حيث تدور حول الكوكب بسرعة عالية في مسار دائري أو بيضاوي. وفي تفسير صارم للتعريف، يمكن تعريف كل جسم من هذا القبيل على أنه قمر صناعي. لكن علماء الفلك عمومًا يعتبرون الأقمار الصناعية هي تلك الأجسام التي تؤدي وظيفة مفيدة. تندرج قصاصات المعدن وغيرها من النفايات ضمن فئة الحطام المداري.

يأتي الحطام المداري من مصادر عديدة:

• انفجار صاروخي ينتج عنه معظم النفايات.
• أرخى رائد الفضاء يده - إذا كان رائد الفضاء يقوم بإصلاح شيء ما في الفضاء وأخطأ في مفتاح الربط، فإنه سيضيع إلى الأبد. يذهب المفتاح إلى المدار ويطير بسرعة حوالي 10 كم/ثانية. وإذا اصطدمت بشخص أو قمر صناعي، فقد تكون النتائج كارثية. تعتبر الأجسام الكبيرة مثل محطة الفضاء الدولية هدفًا كبيرًا للحطام الفضائي.
• العناصر المهملة. أجزاء من حاويات الإطلاق وأغطية عدسات الكاميرا وما إلى ذلك.

أطلقت وكالة ناسا قمرًا صناعيًا خاصًا يسمى LDEF لدراسة الآثار طويلة المدى للاصطدامات بالحطام الفضائي. وعلى مدار ست سنوات، سجلت أجهزة القمر الصناعي حوالي 20 ألف ارتطام، بعضها ناجم عن النيازك الدقيقة والبعض الآخر بسبب الحطام المداري. يواصل علماء ناسا تحليل بيانات LDEF. لكن اليابان لديها بالفعل شبكة عملاقة لالتقاط الحطام الفضائي.

ماذا يوجد داخل القمر الصناعي العادي؟

تأتي الأقمار الصناعية بأشكال وأحجام مختلفة وتؤدي العديد من الوظائف المختلفة، ولكنها جميعها متشابهة بشكل أساسي. جميعها لها إطار وجسم معدني أو مركب، وهو ما يسميه المهندسون الناطقون باللغة الإنجليزية بالحافلة، ويطلق عليه الروس اسم المنصة الفضائية. تجمع المنصة الفضائية كل شيء معًا وتوفر التدابير الكافية لضمان بقاء الأدوات على قيد الحياة عند الإطلاق.

جميع الأقمار الصناعية لديها مصدر للطاقة (عادة الألواح الشمسية) والبطاريات. تسمح مصفوفات الألواح الشمسية بشحن البطاريات. تشتمل أحدث الأقمار الصناعية أيضًا على خلايا الوقود. الطاقة الساتلية مكلفة للغاية ومحدودة للغاية. تُستخدم خلايا الطاقة النووية عادة لإرسال مجسات فضائية إلى كواكب أخرى.

تحتوي جميع الأقمار الصناعية على جهاز كمبيوتر على متنها للتحكم في الأنظمة المختلفة ومراقبتها. كل شخص لديه راديو وهوائي. كحد أدنى، تحتوي معظم الأقمار الصناعية على جهاز إرسال واستقبال راديوي حتى يتمكن الطاقم الأرضي من الاستعلام عن حالة القمر الصناعي ومراقبتها. تسمح العديد من الأقمار الصناعية بالكثير من الأشياء المختلفة، بدءًا من تغيير المدار وحتى إعادة برمجة نظام الكمبيوتر.

وكما قد تتوقع، فإن تجميع كل هذه الأنظمة معًا ليس بالمهمة السهلة. يستغرق سنوات. كل شيء يبدأ بتحديد هدف المهمة. يتيح تحديد معلماته للمهندسين تجميع الأدوات اللازمة وتثبيتها بالترتيب الصحيح. بمجرد الموافقة على المواصفات (والميزانية)، يبدأ تجميع القمر الصناعي. ويتم ذلك في غرفة نظيفة، وهي بيئة معقمة تحافظ على درجة الحرارة والرطوبة المطلوبة وتحمي القمر الصناعي أثناء التطوير والتجميع.

عادة ما يتم تصنيع الأقمار الصناعية حسب الطلب. قامت بعض الشركات بتطوير أقمار صناعية معيارية، أي هياكل يسمح تجميعها بتركيب عناصر إضافية وفقًا للمواصفات. على سبيل المثال، تحتوي أقمار بوينج 601 على وحدتين أساسيتين - هيكل لنقل النظام الفرعي للدفع والإلكترونيات والبطاريات؛ ومجموعة من الرفوف على شكل قرص العسل لتخزين المعدات. تسمح هذه النمطية للمهندسين بتجميع الأقمار الصناعية من الفراغات وليس من الصفر.

كيف يتم إطلاق الأقمار الصناعية في المدار؟

اليوم، يتم إطلاق جميع الأقمار الصناعية إلى المدار على صاروخ. يقوم العديد بنقلهم في قسم الشحن.

في معظم عمليات إطلاق الأقمار الصناعية، يتم إطلاق الصاروخ بشكل مستقيم إلى أعلى، مما يسمح له بالتحرك بشكل أسرع عبر الغلاف الجوي السميك وتقليل استهلاك الوقود. بعد إقلاع الصاروخ، تستخدم آلية التحكم في الصاروخ نظام التوجيه بالقصور الذاتي لحساب التعديلات اللازمة على فوهة الصاروخ لتحقيق الدرجة المطلوبة.

وبعد دخول الصاروخ إلى الهواء الرقيق، على ارتفاع حوالي 193 كيلومترًا، يطلق نظام الملاحة صواريخ صغيرة، تكفي لقلب الصاروخ إلى وضع أفقي. بعد ذلك، يتم تحرير القمر الصناعي. ويتم إطلاق الصواريخ الصغيرة مرة أخرى مما يؤدي إلى حدوث فرق في المسافة بين الصاروخ والقمر الصناعي.

السرعة المدارية والارتفاع

ويجب أن يصل الصاروخ إلى سرعة 40320 كيلومترا في الساعة ليتمكن من الهروب تماما من الجاذبية الأرضية ويطير إلى الفضاء. السرعة الفضائية أكبر بكثير مما يحتاجه القمر الصناعي في مداره. إنهم لا يهربون من جاذبية الأرض، بل هم في حالة توازن. السرعة المدارية هي السرعة المطلوبة للحفاظ على التوازن بين سحب الجاذبية وحركة القصور الذاتي للقمر الصناعي. وهذا يعادل حوالي 27359 كيلومترًا في الساعة على ارتفاع 242 كيلومترًا. وبدون الجاذبية، فإن القصور الذاتي سيحمل القمر الصناعي إلى الفضاء. حتى مع وجود الجاذبية، إذا تحرك القمر الصناعي بسرعة كبيرة، فسيتم حمله إلى الفضاء. إذا تحرك القمر الصناعي ببطء شديد، فإن الجاذبية سوف تسحبه نحو الأرض.

تعتمد السرعة المدارية للقمر الصناعي على ارتفاعه فوق الأرض. كلما اقتربنا من الأرض، زادت السرعة. وعلى ارتفاع 200 كيلومتر، تبلغ السرعة المدارية 27400 كيلومتر في الساعة. وللحفاظ على مدار على ارتفاع 35786 كيلومترا، يجب أن يتحرك القمر الصناعي بسرعة 11300 كيلومتر في الساعة. تسمح هذه السرعة المدارية للقمر الصناعي بالتحليق مرة واحدة كل 24 ساعة. وبما أن الأرض تدور أيضًا لمدة 24 ساعة، فإن القمر الصناعي على ارتفاع 35,786 كيلومترًا يكون في موقع ثابت بالنسبة إلى سطح الأرض. ويسمى هذا الموقف ثابت بالنسبة للأرض. يعتبر المدار الثابت بالنسبة للأرض مثاليًا للأقمار الصناعية الخاصة بالطقس والاتصالات.

بشكل عام، كلما ارتفع المدار، زادت مدة بقاء القمر الصناعي هناك. على ارتفاع منخفض، يكون القمر الصناعي في الغلاف الجوي للأرض، مما يخلق مقاومة. وعلى ارتفاعات عالية، لا توجد أي مقاومة تقريبًا، ويمكن للقمر الصناعي، مثل القمر، أن يبقى في مداره لعدة قرون.

أنواع الأقمار الصناعية

على الأرض، تبدو جميع الأقمار الصناعية متشابهة - صناديق أو اسطوانات لامعة مزينة بأجنحة مصنوعة من الألواح الشمسية. لكن في الفضاء، تتصرف هذه الآلات المتثاقلة بشكل مختلف تمامًا اعتمادًا على مسار طيرانها وارتفاعها واتجاهها. ونتيجة لذلك، يصبح تصنيف الأقمار الصناعية مسألة معقدة. أحد الأساليب هو تحديد مدار المركبة بالنسبة لكوكب (عادةً الأرض). تذكر أن هناك مدارين رئيسيين: دائري وإهليلجي. تبدأ بعض الأقمار الصناعية في شكل بيضاوي ثم تدخل في مدار دائري. ويتبع آخرون مسارًا بيضاويًا يُعرف باسم مدار مولنيا. تدور هذه الأجسام عادةً من الشمال إلى الجنوب عبر قطبي الأرض وتكمل تحليقًا كاملاً خلال 12 ساعة.

تمر الأقمار الصناعية ذات المدار القطبي أيضًا بالقطبين مع كل دورة، على الرغم من أن مداراتها أقل إهليلجية. تبقى المدارات القطبية ثابتة في الفضاء أثناء دوران الأرض. ونتيجة لذلك، فإن معظم الأرض تمر تحت القمر الصناعي في مدار قطبي. ولأن المدارات القطبية توفر تغطية ممتازة للكوكب، فإنها تستخدم في رسم الخرائط والتصوير الفوتوغرافي. ويعتمد المتنبئون أيضًا على شبكة عالمية من الأقمار الصناعية القطبية التي تدور حول الكرة الأرضية كل 12 ساعة.

يمكنك أيضًا تصنيف الأقمار الصناعية حسب ارتفاعها فوق سطح الأرض. وبناء على هذا المخطط هناك ثلاث فئات:

• المدار الأرضي المنخفض (LEO) - تشغل الأقمار الصناعية ذات المدار الأرضي المنخفض منطقة من الفضاء تتراوح بين 180 إلى 2000 كيلومتر فوق الأرض. تعتبر الأقمار الصناعية التي تدور بالقرب من سطح الأرض مثالية للمراقبة والأغراض العسكرية وجمع معلومات الطقس.
• مدار أرضي متوسط ​​(MEO) - تطير هذه الأقمار الصناعية على ارتفاع يتراوح بين 2000 إلى 36000 كيلومتر فوق الأرض. تعمل أقمار الملاحة GPS بشكل جيد على هذا الارتفاع. السرعة المدارية التقريبية هي 13900 كم/ساعة.
• المدار الثابت بالنسبة للأرض (المتزامن مع الأرض) - تدور الأقمار الصناعية المستقرة بالنسبة إلى الأرض حول الأرض على ارتفاع يتجاوز 36000 كيلومتر وبنفس سرعة دوران الكوكب. ولذلك، فإن الأقمار الصناعية الموجودة في هذا المدار تكون دائمًا متوضعة في نفس المكان على الأرض. تطير العديد من الأقمار الصناعية المستقرة بالنسبة إلى الأرض على طول خط الاستواء، مما أدى إلى حدوث العديد من الاختناقات المرورية في هذه المنطقة من الفضاء. تستخدم عدة مئات من الأقمار الصناعية للتلفزيون والاتصالات والطقس مدارًا ثابتًا بالنسبة للأرض.

وأخيرا، يمكن للمرء أن يفكر في الأقمار الصناعية بمعنى المكان الذي "تبحث فيه". معظم الأجسام التي تم إرسالها إلى الفضاء خلال العقود القليلة الماضية كانت تنظر إلى الأرض. تحتوي هذه الأقمار الصناعية على كاميرات ومعدات يمكنها رؤية عالمنا بأطوال موجية مختلفة من الضوء، مما يسمح لنا بالاستمتاع بمناظر خلابة للأشعة فوق البنفسجية والأشعة تحت الحمراء لكوكبنا. ويتجه عدد أقل من الأقمار الصناعية نحو الفضاء، حيث تراقب النجوم والكواكب والمجرات، وتبحث عن أجسام مثل الكويكبات والمذنبات التي يمكن أن تصطدم بالأرض.

الأقمار الصناعية المعروفة

حتى وقت قريب، ظلت الأقمار الصناعية أدوات غريبة وسرية للغاية، وتستخدم في المقام الأول للأغراض العسكرية للملاحة والتجسس. والآن أصبحوا جزءًا لا يتجزأ من حياتنا اليومية. بفضلهم، أصبحنا نعرف توقعات الطقس (على الرغم من أن المتنبئين بالطقس غالبًا ما يكونون مخطئين). نحن نشاهد التلفاز ونتصل بالإنترنت أيضًا بفضل الأقمار الصناعية. يساعدنا نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) في سياراتنا وهواتفنا الذكية في الوصول إلى المكان الذي نريد الذهاب إليه. هل يستحق الحديث عن المساهمة التي لا تقدر بثمن لتلسكوب هابل وعمل رواد الفضاء في محطة الفضاء الدولية؟

ومع ذلك، هناك أبطال حقيقيون للمدار. دعونا نتعرف عليهم.

1. تقوم أقمار لاندسات الصناعية بتصوير الأرض منذ أوائل السبعينيات، وهي تحمل الرقم القياسي لرصد سطح الأرض. تم إطلاق Landsat-1، المعروف سابقًا باسم ERTS (القمر الصناعي لتكنولوجيا موارد الأرض)، في 23 يوليو 1972. كانت تحمل أداتين رئيسيتين: كاميرا وماسح ضوئي متعدد الأطياف، صنعته شركة Hughes Aircraft Company وقادرة على تسجيل البيانات باللون الأخضر والأحمر وطيفين للأشعة تحت الحمراء. أنتج القمر الصناعي مثل هذه الصور الرائعة واعتبر ناجحًا للغاية لدرجة أنه تبعه سلسلة كاملة. أطلقت ناسا آخر قمر صناعي لاندسات-8 في فبراير 2013. حملت هذه المركبة جهازي استشعار لرصد الأرض، وهما جهاز تصوير الأراضي التشغيلي، وجهاز الاستشعار الحراري بالأشعة تحت الحمراء، حيث قاما بجمع صور متعددة الأطياف للمناطق الساحلية والجليد القطبي والجزر والقارات.
2. تدور الأقمار الصناعية البيئية التشغيلية المستقرة بالنسبة إلى الأرض (GOES) حول الأرض في مدار ثابت بالنسبة إلى الأرض، وكل منها مسؤول عن جزء ثابت من الكرة الأرضية. وهذا يسمح للأقمار الصناعية بمراقبة الغلاف الجوي عن كثب واكتشاف التغيرات في أنماط الطقس التي يمكن أن تؤدي إلى الأعاصير والأعاصير والفيضانات والعواصف الرعدية. تُستخدم الأقمار الصناعية أيضًا لتقدير هطول الأمطار وتراكم الثلوج، وقياس مدى الغطاء الثلجي، وتتبع حركة الجليد البحري والبحيرات. منذ عام 1974، تم إطلاق 15 قمرًا صناعيًا GOES إلى المدار، ولكن اثنين فقط من الأقمار الصناعية، GOES West وGOES East، يراقبان الطقس في أي وقت.
3. لعب جايسون-1 وجيسون-2 دورًا رئيسيًا في التحليل طويل المدى لمحيطات الأرض. أطلقت ناسا جيسون-1 في ديسمبر 2001 ليحل محل القمر الصناعي NASA/CNES Topex/Poseidon، الذي كان يعمل فوق الأرض منذ عام 1992. على مدار ما يقرب من ثلاثة عشر عامًا، قام جيسون-1 بقياس مستويات سطح البحر وسرعات الرياح وارتفاع الأمواج في أكثر من 95% من محيطات الأرض الخالية من الجليد. ناسا تقاعدت رسميا جيسون-1 في 3 يوليو 2013. دخل جايسون-2 المدار في عام 2008. وكانت تحمل أدوات عالية الدقة مكنت من قياس المسافة من القمر الصناعي إلى سطح المحيط بدقة تصل إلى عدة سنتيمترات. توفر هذه البيانات، بالإضافة إلى قيمتها بالنسبة لعلماء المحيطات، رؤية واسعة النطاق لسلوك أنماط المناخ العالمية.

كم تكلفة الأقمار الصناعية؟

بعد سبوتنيك وإكسبلورر، أصبحت الأقمار الصناعية أكبر وأكثر تعقيدًا. لنأخذ على سبيل المثال TerreStar-1، وهو قمر صناعي تجاري من شأنه أن يوفر خدمة البيانات المتنقلة في أمريكا الشمالية للهواتف الذكية والأجهزة المماثلة. تم إطلاق TerreStar-1 في عام 2009، وكان وزنه 6910 كجم. وعندما تم نشره بالكامل، كشف عن هوائي بطول 18 مترًا وألواح شمسية ضخمة يبلغ طول جناحيها 32 مترًا.

يتطلب بناء مثل هذه الآلة المعقدة قدرًا كبيرًا من الموارد، لذا تاريخيًا، لا يمكن إلا للوكالات الحكومية والشركات ذات الأموال الكبيرة أن تدخل في مجال الأقمار الصناعية. تكمن معظم تكلفة القمر الصناعي في المعدات - أجهزة الإرسال والاستقبال وأجهزة الكمبيوتر والكاميرات. تبلغ تكلفة القمر الصناعي النموذجي للطقس حوالي 290 مليون دولار. قمر صناعي للتجسس سيكلف 100 مليون دولار إضافية. أضف إلى ذلك تكلفة صيانة وإصلاح الأقمار الصناعية. يجب على الشركات أن تدفع مقابل النطاق الترددي عبر الأقمار الصناعية بنفس الطريقة التي يدفع بها أصحاب الهواتف مقابل الخدمة الخلوية. ويكلف هذا أحيانًا أكثر من 1.5 مليون دولار سنويًا.

عامل مهم آخر هو تكلفة بدء التشغيل. يمكن أن يتكلف إطلاق قمر صناعي واحد إلى الفضاء ما بين 10 إلى 400 مليون دولار، حسب الجهاز. يستطيع صاروخ Pegasus XL رفع 443 كيلوجرامًا إلى مدار أرضي منخفض مقابل 13.5 مليون دولار. سيتطلب إطلاق قمر صناعي ثقيل المزيد من الرفع. يمكن لصاروخ Ariane 5G إطلاق قمر صناعي بوزن 18 ألف كيلوغرام إلى مدار منخفض مقابل 165 مليون دولار.

على الرغم من التكاليف والمخاطر المرتبطة ببناء وإطلاق وتشغيل الأقمار الصناعية، فقد تمكنت بعض الشركات من بناء أعمال تجارية كاملة حولها. على سبيل المثال، بوينغ. قامت الشركة بتسليم حوالي 10 أقمار صناعية إلى الفضاء في عام 2012، وتلقت طلبات شراء لأكثر من سبع سنوات، وحققت إيرادات بقيمة 32 مليار دولار تقريبًا.

مستقبل الأقمار الصناعية

بعد مرور ما يقرب من خمسين عامًا على إطلاق سبوتنيك، فإن الأقمار الصناعية، مثل الميزانيات، تنمو وتزداد قوة. على سبيل المثال، أنفقت الولايات المتحدة ما يقرب من 200 مليار دولار منذ بداية برنامج الأقمار الصناعية العسكرية، والآن، على الرغم من كل هذا، أصبح لديها أسطول من الأقمار الصناعية القديمة في انتظار استبدالها. ويخشى العديد من الخبراء أن بناء ونشر أقمار صناعية كبيرة لا يمكن تحقيقه ببساطة بأموال دافعي الضرائب. الحل الذي يمكن أن يقلب كل شيء رأسًا على عقب هو الشركات الخاصة مثل SpaceX وغيرها من الشركات التي من الواضح أنها لن تعاني من الركود البيروقراطي، مثل NASA وNRO وNOAA.

الحل الآخر هو تقليل حجم وتعقيد الأقمار الصناعية. يعمل العلماء في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا وجامعة ستانفورد منذ عام 1999 على نوع جديد من CubeSat، يعتمد على كتل بناء بحافة 10 سنتيمترات. يحتوي كل مكعب على مكونات جاهزة ويمكن دمجها مع مكعبات أخرى لزيادة الكفاءة وتقليل الضغط. ومن خلال توحيد التصميم وخفض تكلفة بناء كل قمر صناعي من الصفر، يمكن أن تصل تكلفة القمر الصناعي CubeSat الواحد إلى 100 ألف دولار.

في أبريل 2013، قررت وكالة ناسا اختبار هذا المبدأ البسيط باستخدام ثلاثة أقمار CubeSats مدعومة بالهواتف الذكية التجارية. كان الهدف هو وضع الأقمار الصناعية الصغيرة في المدار لفترة قصيرة والتقاط بعض الصور بهواتفهم. وتخطط الوكالة الآن لنشر شبكة واسعة من هذه الأقمار الصناعية.

وسواء كانت الأقمار الصناعية المستقبلية كبيرة أم صغيرة، فيجب أن تكون قادرة على التواصل بشكل فعال مع المحطات الأرضية. تاريخيًا، اعتمدت ناسا على اتصالات الترددات الراديوية، لكن الترددات اللاسلكية وصلت إلى الحد الأقصى مع ظهور الطلب على المزيد من الطاقة. وللتغلب على هذه العقبة، يعمل علماء ناسا على تطوير نظام اتصال ثنائي الاتجاه باستخدام أشعة الليزر بدلاً من موجات الراديو. في 18 أكتوبر 2013، أطلق العلماء لأول مرة شعاع ليزر لنقل البيانات من القمر إلى الأرض (على مسافة 384633 كيلومترًا) وحققوا سرعة نقل قياسية بلغت 622 ميجابت في الثانية.

الحياة البشرية الحديثة لا يمكن تصورها بالفعل بدون أقمار صناعية للأرض، حيث أننا بمساعدتها نراقب الطقس ونقوم بتنبؤاته، توفر الأقمار الصناعية للناس اتصالات عبر مسافات طويلة، بمساعدة الأقمار الصناعية يقوم الناس بإجراء دراسات فريدة ومتنوعة في الفضاء، وهو في الأساس من المستحيل القيام به على الأرض. لكن تاريخ حياة القمر الصناعي لم يبلغ بعد 60 عامًا. تم إطلاق أول قمر صناعي للأرض في الاتحاد السوفييتي في 4 أكتوبر 1957، أي قبل 56 عامًا بالضبط. في الوقت الحالي، يحلق عدد كبير من الأقمار الصناعية المختلفة حول كوكبنا في مدارات مختلفة، وتؤدي وظائف مختلفة. إذن ما هو نوع الأقمار الصناعية التي تخدم البشر؟

ربما تكون الأقمار الصناعية التي توفر الاتصالات هي النوع الأكثر شيوعًا من عمليات الأقمار الصناعية، وإذا جاز التعبير، الأكثر وضوحًا، لأنه على ارتفاعات عالية، يمكن استقبال الإشارات التي يستقبلها ويبثها القمر الصناعي في نقاط على الأرض تقع على مسافة كبيرة من بعضها البعض. وبمساعدة أقمار الاتصالات نشاهد البرامج التلفزيونية، ونتحدث عبر الهاتف، ونتصل بالإنترنت.

الأقمار الصناعية التي توفر الملاحة على الأرض. بالتأكيد، سمع الكثيرون عن نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، والذي يمكن لأي شخص من خلاله تحديد موقع كائنات معينة بدقة كبيرة. هذه هي بالضبط المهمة التي يقوم بها ملاحو الأقمار الصناعية. بمساعدة ملاحي نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) المدمج في الهواتف المحمولة وأجهزة المساعد الرقمي الشخصي وأجهزة كمبيوتر السيارة، يمكن لأي شخص تحديد موقعه ومساراته مع مراعاة علامات الطرق، والبحث عن المنازل والشوارع التي يحتاجها على الخريطة، وما إلى ذلك.

القمر الصناعي التالي الأكثر شعبية هو القمر الصناعي للطقس، الذي يراقب التغيرات في طقس الأرض ويدرس مناخ كوكبنا. بفضل الأقمار الصناعية الخاصة بالطقس، يقوم المتنبئون بالطقس بإعداد تنبؤاتهم الجوية.

وبطبيعة الحال، لا يمكن للجيش أن يفوت مثل هذه الفرصة العظيمة للتجسس على بعضهم البعض من الفضاء. كما يقولون، أجلس عاليا وأنظر بعيدا. يمكن لأقمار التجسس الصناعية التقاط صور عالية الوضوح للأشياء الموجودة على الأرض، والاستماع إلى أنظمة الاتصالات، والقيام بالمراقبة، وما إلى ذلك.

تعتبر الأقمار الصناعية أيضًا أدوات مساعدة لا غنى عنها للعلماء في أبحاثهم العلمية. تقوم الأقمار الصناعية البحثية بدراسة المجال المغناطيسي للأرض وظروف الإشعاع؛ ويستخدمها المساحون ورسامي الخرائط وغيرهم من المتخصصين. هناك نوع معين من الأقمار الصناعية البحثية هي الأقمار الصناعية الحيوية، والتي يقوم العلماء بإجراء تجاربهم عليها، وحل المشكلات الفنية المختلفة للملاحة الفضائية، وما إلى ذلك.

وبالطبع، يتم استخدام الأقمار الصناعية في أبحاثهم من قبل علماء الفلك الذين يمكنهم مراقبة المجرات البعيدة والأجسام الفضائية الأخرى من الفضاء، في حين أن الغلاف الجوي للأرض لا يشوه الإشارات الواردة من الفضاء. ومن أشهر الأقمار الصناعية الفلكية تلسكوب هابل الشهير.

القمر الصناعي الأرضي هو أي جسم يتحرك على طول مسار منحني حول الكوكب. القمر هو القمر الطبيعي الأصلي للأرض، وهناك العديد من الأقمار الصناعية، عادة ما تكون في مدار قريب من الأرض. والمسار الذي يتبعه القمر الصناعي هو مدار، والذي يأخذ في بعض الأحيان شكل دائرة.

محتوى:

لكي نفهم لماذا تتحرك الأقمار الصناعية بهذه الطريقة، علينا أن نعود إلى صديقنا نيوتن. موجود بين أي جسمين في الكون. لولا هذه القوة، لاستمر القمر الصناعي الذي يتحرك بالقرب من الكوكب في التحرك بنفس السرعة وفي نفس الاتجاه - في خط مستقيم. ومع ذلك، فإن هذا المسار المستقيم بالقصور الذاتي للقمر الصناعي يتوازن من خلال جاذبية قوية موجهة نحو مركز الكوكب.

مدارات الأقمار الصناعية الأرضية

في بعض الأحيان، يبدو مدار القمر الاصطناعي للأرض وكأنه شكل بيضاوي، وهو عبارة عن دائرة مضغوطة تتحرك حول نقطتين تعرفان بالبؤرتين. تنطبق نفس القوانين الأساسية للحركة، باستثناء أن الكوكب يقع في إحدى البؤرتين. ونتيجة لذلك، فإن القوة الصافية المطبقة على القمر الصناعي ليست موحدة في جميع أنحاء المدار، وتتغير سرعة القمر الصناعي باستمرار. ويتحرك بشكل أسرع عندما يكون أقرب إلى الأرض - وهي نقطة تعرف باسم الحضيض - ويتحرك بشكل أبطأ عندما يكون أبعد عن الأرض - وهي نقطة تعرف باسم الأوج.

هناك العديد من مدارات الأقمار الصناعية المختلفة للأرض. والمدارات التي تحظى بأكبر قدر من الاهتمام هي المدارات الثابتة بالنسبة للأرض لأنها ثابتة فوق نقطة معينة على الأرض.

يعتمد المدار المختار للقمر الصناعي على تطبيقه. على سبيل المثال، يستخدم البث التلفزيوني المباشر المدار الثابت بالنسبة للأرض. تستخدم العديد من أقمار الاتصالات أيضًا المدار الثابت بالنسبة للأرض. قد تستخدم أنظمة الأقمار الصناعية الأخرى، مثل الهواتف الساتلية، مدارات أرضية منخفضة.

وبالمثل، فإن أنظمة الأقمار الصناعية المستخدمة للملاحة، مثل نافستار أو تحديد المواقع العالمية (GPS)، تحتل مدارًا أرضيًا منخفضًا نسبيًا. هناك أيضًا العديد من الأنواع الأخرى من الأقمار الصناعية. من أقمار الطقس إلى أقمار الأبحاث. سيكون لكل منها نوع المدار الخاص بها اعتمادًا على تطبيقها.

سيعتمد المدار الفعلي للقمر الصناعي للأرض الذي تم اختياره على عوامل تشمل وظيفته والمنطقة التي سيخدم فيها. في بعض الحالات، يمكن أن يصل مدار القمر الصناعي الأرضي إلى 100 ميل (160 كم) بالنسبة للمدار الأرضي المنخفض في المدار الأرضي المنخفض، بينما يمكن أن يصل في حالات أخرى إلى أكثر من 22000 ميل (36000 كم) كما في حالة المدار الأرضي المنخفض بالنسبة إلى المدار الأرضي المنخفض.

أول قمر صناعي للأرض

تم إطلاق أول قمر صناعي للأرض في 4 أكتوبر 1957 من قبل الاتحاد السوفيتي وكان أول قمر صناعي في التاريخ.

كان سبوتنيك 1 هو الأول من عدة أقمار صناعية أطلقها الاتحاد السوفيتي ضمن برنامج سبوتنيك، والتي كان معظمها ناجحًا. تبع القمر الصناعي 2 القمر الصناعي الثاني في المدار وأيضًا أول قمر صناعي يحمل على متنه حيوانًا، وهي أنثى كلبة تدعى لايكا. عانى سبوتنيك 3 من الفشل الأول.

كان أول قمر صناعي أرضي يتمتع بكتلة تقريبية تبلغ 83 كجم، وكان به جهازي إرسال راديو (20.007 و40.002 ميجاهرتز) ويدور حول الأرض على مسافة 938 كم من أوجها و214 كم من نقطة الحضيض. تم استخدام تحليل الإشارات الراديوية للحصول على معلومات حول تركيز الإلكترونات في الغلاف الأيوني. تم تشفير درجة الحرارة والضغط على مدار مدة الإشارات اللاسلكية المنبعثة، مما يشير إلى أن القمر الصناعي لم يكن مثقوبًا بنيزك.

كان أول قمر صناعي للأرض عبارة عن كرة من الألومنيوم يبلغ قطرها 58 سم، ولها أربعة هوائيات طويلة ورفيعة يتراوح طولها بين 2.4 إلى 2.9 متر، وكانت الهوائيات تشبه الشوارب الطويلة. تلقت المركبة الفضائية معلومات حول كثافة الغلاف الجوي العلوي وانتشار موجات الراديو في طبقة الأيونوسفير. تم وضع أدوات ومصادر الطاقة الكهربائية في كبسولة تضمنت أيضًا أجهزة إرسال راديو تعمل بتردد 20.007 و40.002 ميجاهرتز (حوالي 15 و7.5 مترًا من الطول الموجي)، وتم إصدار البث في مجموعات بديلة مدتها 0.3 ثانية. يتضمن القياس الأرضي بيانات درجة الحرارة داخل الكرة وعلى سطحها.

نظرًا لأن الكرة كانت مليئة بالنيتروجين المضغوط، فقد حظي سبوتنيك 1 بفرصته الأولى لاكتشاف النيازك، على الرغم من أنه لم يفعل ذلك. وقد انعكس فقدان الضغط الداخلي بسبب اختراق السطح الخارجي في بيانات درجة الحرارة.

أنواع الأقمار الصناعية

تأتي الأقمار الصناعية بأنواع وأشكال وأحجام مختلفة وتلعب أدوارًا مختلفة.

• الأقمار الصناعية الطقسمساعدة خبراء الأرصاد الجوية على التنبؤ بالطقس أو معرفة ما يحدث حاليًا. ومن الأمثلة الجيدة على ذلك القمر الصناعي البيئي التشغيلي المستقر بالنسبة إلى الأرض (GOES). تحتوي هذه الأقمار الصناعية الأرضية عادةً على كاميرات يمكنها إرجاع صور لطقس الأرض، إما من المواقع الثابتة بالنسبة للأرض أو من المدارات القطبية.
• أقمار الاتصالاتالسماح بنقل المحادثات الهاتفية والمعلوماتية عبر الأقمار الصناعية. تشمل أقمار الاتصالات النموذجية Telstar وIntelsat. الميزة الأكثر أهمية لقمر الاتصالات هي جهاز الإرسال والاستقبال، وهو جهاز استقبال لاسلكي يلتقط محادثة على تردد واحد ثم يضخمها ويعيد إرسالها مرة أخرى إلى الأرض على تردد مختلف. يحتوي القمر الصناعي عادةً على مئات أو آلاف أجهزة الإرسال والاستقبال. أقمار الاتصالات عادة ما تكون متزامنة مع الأرض.
• بث الأقمار الصناعيةنقل الإشارات التلفزيونية من نقطة إلى أخرى (على غرار أقمار الاتصالات).
• الأقمار الصناعية العلميةمثل تلسكوب هابل الفضائي، حيث تقوم بجميع أنواع المهام العلمية. إنهم ينظرون إلى كل شيء من البقع الشمسية إلى أشعة جاما.
• الأقمار الصناعية للملاحةمساعدة السفن والطائرات على التنقل. وأشهرها الأقمار الصناعية GPS NAVSTAR.
• أقمار الإنقاذالاستجابة لإشارات التدخل الراديوي.
• الأقمار الصناعية لرصد الأرضفحص الكوكب لمعرفة التغيرات في كل شيء بدءًا من درجة الحرارة والغطاء الحرجي وحتى الغطاء الجليدي. الأكثر شهرة هي سلسلة لاندسات.
• الأقمار الصناعية العسكريةتدور الأرض في مدارها، لكن الكثير من المعلومات الفعلية حول الموقع تظل سرية. يمكن أن تشمل الأقمار الصناعية ترحيل الاتصالات المشفرة، والمراقبة النووية، ومراقبة تحركات العدو، والإنذار المبكر لإطلاق الصواريخ، والتنصت على وصلات الراديو الأرضية، والتصوير الراداري، والتصوير الفوتوغرافي (باستخدام تلسكوبات كبيرة بشكل أساسي تلتقط صورًا للمناطق المثيرة للاهتمام عسكريًا).

الأرض من قمر صناعي في الوقت الحقيقي

صور للأرض من قمر صناعي، تبثها وكالة ناسا في الوقت الحقيقي من محطة الفضاء الدولية. يتم التقاط الصور بواسطة أربع كاميرات عالية الدقة معزولة عن درجات الحرارة المتجمدة، مما يسمح لنا بالشعور بالقرب من الفضاء أكثر من أي وقت مضى.

تم تفعيل تجربة (HDEV) على متن محطة الفضاء الدولية في 30 أبريل 2014. ويتم تركيبه على آلية الشحن الخارجية لوحدة كولومبوس التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية. تتضمن هذه التجربة العديد من كاميرات الفيديو عالية الدقة الموجودة في غلاف.

نصيحة؛ وضع اللاعب في HD وشاشة كاملة. هناك أوقات تكون فيها الشاشة سوداء، يمكن أن يكون ذلك لسببين: مرور المحطة عبر منطقة مدارية حيث تكون ليلاً، ويستمر المدار حوالي 90 دقيقة. أو تصبح الشاشة مظلمة عند تغيير الكاميرات.

كم عدد الأقمار الصناعية الموجودة في مدار الأرض 2018؟

وفقًا لمؤشر الأجسام المطلقة في الفضاء الخارجي الصادر عن مكتب الأمم المتحدة لشؤون الفضاء الخارجي، يوجد حاليًا حوالي 4256 قمرًا صناعيًا في مدار الأرض، بزيادة 4.39% عن العام الماضي.

تم إطلاق 221 قمرًا صناعيًا في عام 2015، وهو ثاني أكبر عدد من الأقمار الصناعية في عام واحد، على الرغم من أنه أقل من الرقم القياسي البالغ 240 قمرًا صناعيًا الذي تم إطلاقه في عام 2014. إن الزيادة في عدد الأقمار الصناعية التي تدور حول الأرض أقل من العدد الذي تم إطلاقه العام الماضي لأن عمر الأقمار الصناعية محدود. تدوم أقمار الاتصالات الكبيرة 15 عامًا أو أكثر، بينما يمكن للأقمار الصناعية الصغيرة مثل CubeSats أن تتوقع عمر خدمة يتراوح من 3 إلى 6 أشهر فقط.

كم عدد هذه الأقمار الصناعية التي تدور حول الأرض والتي تعمل؟

يوضح اتحاد العلماء (UCS) أيًا من هذه الأقمار الصناعية المدارية يعمل، والأمر ليس بالقدر الذي تعتقده! لا يوجد حاليًا سوى 1419 قمرًا صناعيًا أرضيًا عاملاً، أي حوالي ثلث إجمالي العدد الموجود في المدار. وهذا يعني أن هناك الكثير من المعادن عديمة الفائدة في جميع أنحاء الكوكب! ولهذا السبب، هناك اهتمام كبير من جانب الشركات التي تبحث في كيفية التقاط الحطام الفضائي وإعادته، باستخدام تقنيات مثل الشبكات الفضائية أو المقاليع أو الأشرعة الشمسية.

ماذا تفعل كل هذه الأقمار الصناعية؟

وفقًا لـ UCS، فإن الأهداف الرئيسية للأقمار الصناعية التشغيلية هي:

• الاتصالات - 713 قمرا صناعيا
• مراقبة الأرض/العلوم - 374 قمرًا صناعيًا
• عرض/تطوير التكنولوجيا باستخدام 160 قمرًا صناعيًا
• الملاحة ونظام تحديد المواقع - 105 قمرا صناعيا
• علوم الفضاء - 67 قمرا صناعيا

وتجدر الإشارة إلى أن بعض الأقمار الصناعية لها أغراض متعددة.

من يملك الأقمار الصناعية للأرض؟

ومن المثير للاهتمام ملاحظة أن هناك أربعة أنواع رئيسية من المستخدمين في قاعدة بيانات UCS، على الرغم من أن 17% من الأقمار الصناعية مملوكة لمستخدمين متعددين.

• 94 قمرا صناعيا مسجلين من قبل مدنيين: وهي عادة مؤسسات تعليمية، رغم وجود منظمات وطنية أخرى. 46% من هذه الأقمار الصناعية تهدف إلى تطوير تقنيات مثل علوم الأرض والفضاء. تمثل الملاحظات 43٪ أخرى.
• 579 منها مملوكة لمستخدمين تجاريين: مؤسسات تجارية ومنظمات حكومية ترغب في بيع البيانات التي تجمعها. وتركز 84% من هذه الأقمار الصناعية على خدمات الاتصالات وتحديد المواقع العالمية؛ أما الـ 12% المتبقية فهي أقمار صناعية لرصد الأرض.
• 401 قمرًا صناعيًا مملوكة لمستخدمين حكوميين: بشكل رئيسي منظمات الفضاء الوطنية، ولكن أيضًا هيئات وطنية ودولية أخرى. 40% منها عبارة عن أقمار صناعية للاتصالات وتحديد المواقع العالمية؛ 38% أخرى تركز على مراقبة الأرض. ومن بين الباقي، يمثل تطوير علوم وتكنولوجيا الفضاء 12% و10% على التوالي.
• 345 قمرًا صناعيًا تابعة للجيش: مرة أخرى يتم التركيز هنا على الاتصالات ومراقبة الأرض وأنظمة تحديد المواقع العالمية، حيث أن 89% من الأقمار الصناعية لها أحد هذه الأغراض الثلاثة.

كم عدد الأقمار الصناعية التي تمتلكها الدول؟

وفقًا لمكتب الأمم المتحدة لشؤون الفضاء الخارجي (UNOOSA)، أطلقت حوالي 65 دولة أقمارًا صناعية، على الرغم من أن قاعدة بيانات UCS تحتوي على 57 دولة فقط مسجلة باستخدام الأقمار الصناعية، وبعض الأقمار الصناعية مدرجة مع مشغلين مشتركين/متعددي الجنسيات. الأكبر:

• الولايات المتحدة الأمريكية مع 576 قمرا صناعيا
• الصين بـ 181 قمراً صناعياً
• روسيا تمتلك 140 قمرا صناعيا
• تم إدراج المملكة المتحدة على أنها تمتلك 41 قمرًا صناعيًا، بالإضافة إلى مشاركتها في 36 قمرًا صناعيًا إضافيًا تديرها وكالة الفضاء الأوروبية.

تذكر عندما تنظر!
في المرة القادمة التي تنظر فيها إلى السماء ليلاً، تذكر أن بينك وبين النجوم حوالي مليوني كيلوغرام من المعادن المحيطة بالأرض!

من منا لم يصرخ بفرح وهو ينظر إلى السماء العميقة المرصعة بالنجوم: - انظر، انظر، القمر الصناعي يطير! ولم يكن هذا القمر الصناعي مرتبطًا على الإطلاق بأي شيء آخر غير الفضاء.
لكن الآن أصبحت القصة مختلفة تمامًا! توفر الأقمار الصناعية الاتصالات والتلفزيون وتحديد التنسيق والأمن والإنترنت. وسوف يتوصل الناس إلى العديد من الأشياء لجعل تكنولوجيات الفضاء تخدم مصلحة الناس.
وسنخبرك لماذا وما هي طرق استخدام أنظمة الأقمار الصناعية الأكثر شيوعًا اليوم.

لماذا في بعض الأحيان تكون تقنيات الأقمار الصناعية فقط هي خيار التطوير الوحيد؟
عند تركيب الخطوط الأرضية يتم استخدام الأسلاك - الألياف الضوئية أو النحاسية، أو مع التكنولوجيا اللاسلكية - الشبكات الخلوية أو الإنترنت الراديوي.

كل هذا العمل الباهظ الثمن له دائمًا عيوب كبيرة:

محدودية التغطية الإقليمية. يحتوي أي جهاز إرسال أو استقبال للإشارة على منطقة تشغيل معينة، والتي تعتمد على قوة المنطقة وتضاريسها؛
تتعلق قضايا تحديث الشبكة دائمًا بالقدرات التقنية وجدوى إنفاق الموارد المالية؛
غالبًا ما يكون من المستحيل تفكيك المعدات بسرعة وإنشاء محطة في موقع جديد.

وفي بعض الحالات، يكون استخدام أنظمة الأقمار الصناعية هو الأكثر تبريرًا من الناحية الفنية والمالية لضمان اتصالات موثوقة وعالية الجودة.

سوف تجدنا الأقمار الصناعية دائمًا

بدون تكنولوجيا الأقمار الصناعية، لن تتاح لنا الفرصة أبدًا للعثور على بعضنا البعض على كوكبنا الكبير.
يتيح لك نظام الإحداثيات العالمي تحديد موقع الكائنات بدقة (خط الطول وخط العرض وحتى الارتفاع فوق مستوى سطح البحر)، وكذلك اتجاه حركة وسرعة هذا الكائن.
يشتمل نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) الأمريكي المعروف على 24 قمرًا صناعيًا، وشبكة واسعة من المحطات الأرضية التي تتمتع بقدرة غير محدودة لربط محطات المستخدمين.
نظام تحديد المواقع يعمل بشكل مستمر. يمكن لأي شخص على هذا الكوكب استخدامه، ما عليك سوى شراء جهاز ملاح GPS. تقدم الشركات المصنعة نماذج محمولة، وسيارات، وطيران، وبحرية. لا تكتمل عمليات البحث والإنقاذ في أي بلد في العالم دون مساعدة نظام تحديد المواقع العالمي (GPS).

الأقمار الصناعية تحمينا

وهذا ينطبق بشكل خاص على صناعة السيارات. تم دمج نظام الأمان الرئيسي بنجاح مع قنوات الاتصال عبر الأقمار الصناعية ونظام تحديد المواقع العالمي (GPS) وطرق الرادار التقليدية.

كيف تعمل أنظمة الأمن عبر الأقمار الصناعية؟

تم تركيب الوحدة المركزية المزودة بأجهزة استشعار أمنية بشكل خفي على السيارة. في حالة الطوارئ، يتم إرسال إشارة من الوحدة المركزية عبر قنوات الاتصال إلى المالك أو المرسل. يساعد نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) على تتبع المسار والموقع ووضع القيادة في الوقت الفعلي.
الأقمار الصناعية تسلينا
الموضوع الأحدث والأكثر شهرة هو القنوات الفضائية. لكننا اعتدنا بالفعل على اللوحات الموجودة في منازلنا لدرجة أننا لا نلاحظها عمليًا. لكن ثلاثة أجهزة فقط: الهوائي، وجهاز الاستقبال، والمحول تمنحنا متعة غير عادية من مشاهدة برامجنا التلفزيونية المفضلة.
الفرق عن هوائي التلفزيون التقليدي هو أنه بدلاً من البرج، يعمل القمر الصناعي ويرسل إشارة رقمية. وينتج عن ذلك مجموعة كبيرة من القنوات وجودة الصورة.

الأقمار الصناعية تربطنا بالأصدقاء

أنظمة الاتصالات عبر الأقمار الصناعية العالمية الأكثر شيوعًا والمعروفة (GCSS): Globalstar، Inmarsat، Iridium، Thuraya. في بداية إنشائها، كان من المفترض أن تقوم هذه الأنظمة بتنظيم الاتصالات الهاتفية المتنقلة والأرضية حيث لا توجد خطوط اتصال. مع مزيد من التطوير، ظهرت فرص جديدة: الوصول إلى الإنترنت، ونقل المعلومات في أشكال مختلفة. وأصبح GSSS متعدد الخدمات.
إذا وصفنا عمل هذه الأنظمة باختصار، فسوف يبدو الأمر هكذا.
يستقبل القمر الصناعي إشارة المشترك ويرسلها إلى أقرب محطة على الأرض. تقوم المحطة بتحديد الإشارة واختيار المسار وإرسالها عبر الشبكات الأرضية أو قناة فضائية إلى نقطة الاستقبال.
يكمن الفرق بين أنظمة الاتصالات عبر الأقمار الصناعية العالمية في تكلفة الحركة، وحجم وتكلفة محطات المستخدم، ومناطق التغطية، وكذلك في الميزات التقنية لمفهوم النظام نفسه.

تساعدنا الأقمار الصناعية على العيش بشكل مريح

نظام الأقمار الصناعية يتطور بنشاط محطة ذات فتحة صغيرة جدًا - VSAT. يشبه هذا النظام أساسًا للمصمم: يمكنك إضافة معدات والوصول إلى الإنترنت والمعدات الأخرى - والشبكات المحلية للمستخدمين في مناطق مختلفة متحدة بالفعل. يمكنك أيضًا جمع البيانات وحجز قنوات الاتصال وإدارة عمليات الإنتاج المختلفة وتنظيم مؤتمرات الفيديو والصوت عن بعد.
مثل هذا النظام سهل النشر وبدء العمل. لقد تم بالفعل تقدير جودة الاتصال وسهولة الصيانة والاستخدام من قبل المؤسسات المالية وسلاسل البيع بالتجزئة والمؤسسات الصناعية الكبيرة.

تتكون الشبكة المعتمدة على VSAT من محطة تحكم مركزية (CCS) ومحطات مستخدم وقمر صناعي للترحيل.
ومع المزيد من التطوير، ستصبح جميع الأنظمة حتماً أكثر سهولة وأرخص وأكثر ملاءمة وأسهل لإدارة وفهم العمليات الجارية لاستيعاب حياتنا اليومية باستخدام تقنيات الأقمار الصناعية.

الآن، عندما تنظر حالمًا إلى سماء الليل وترى نجمًا متحركًا، ستعتقد أنهم، الأقمار الصناعية، يسهلون الحياة وينوعونها إلى حد كبير. وهذا رائع.

بالمعنى الواسع، الرفيق هو زميل مسافر أو رفيق، شخص يرافق شخصًا ما في رحلة. ولكن ليس الناس فقط لديهم أقمار صناعية. الكواكب لديها أيضًا "رفاقها المسافرين". ما هم؟ متى ظهر القمر الاصطناعي لأول مرة؟

ظهور الأقمار الصناعية

وفي علم الفلك، ظهر مفهوم “القمر الصناعي” لأول مرة بفضل العالم يوهانس كيبلر. لقد استخدمها مرة أخرى في عام 1611 في عمله Narratio de Iovis Satellitibus. بالمعنى المعتاد، الأقمار الكوكبية هي أجسام كونية تدور حول الكواكب. إنهم يدورون في مدارهم الخاص تحت تأثير قوى الجاذبية لـ "رفيقهم الأكبر".

الأقمار الطبيعية هي أجسام ظهرت بشكل طبيعي دون تدخل بشري. يمكن أن تتشكل من الغاز والغبار أو من جزء من جرم سماوي تم التقاطه بواسطة قوى الجاذبية للكوكب. عندما تقع تحت تأثير قوى الجاذبية، فإنها تتحول، على سبيل المثال، تنضغط وتصبح أكثر كثافة، وتكتسب شكلًا كرويًا (ليس دائمًا)، وما إلى ذلك.

من المفترض أن معظم الأقمار الصناعية الحديثة للكواكب هي شظاياها التي انقطعت نتيجة الاصطدام أو الكويكبات السابقة. وكقاعدة عامة، فهي تتكون من الجليد والمعادن، على عكس الكواكب، ليس لها نواة معدنية، وتنتشر فيها الحفر والصدوع.

عند فتح قمر صناعي، يتم تخصيص رقم له. ثم يحق للمكتشف تسميتها حسب تقديره الخاص. تقليديا، ترتبط أسمائهم بالأساطير. فقط أورانوس هو الذي أطلق عليها أسماء شخصيات أدبية.

الأقمار الصناعية للكواكب

يمكن أن يكون للكواكب مجموعة واسعة من "الرفاق". الأرض لديها واحد فقط - القمر، ولكن كوكب المشتري لديه 69 منهم فينوس وعطارد ليس لديهم أقمار صناعية. تظهر تصريحات حول اكتشافهم بشكل دوري، ولكن سرعان ما يتم دحضها جميعًا.

يعتبر قمر المشتري جانيميد الأكبر في النظام الشمسي. ويتكون من السيليكات والجليد، ويصل قطره إلى 5268 كيلومترا. يستغرق الأمر 7 أيام و3 ساعات لإكمال ثورة حول كوكب المشتري.

لدى المريخ "رفيقان مسافران" يحملان الأسماء المثيرة للإعجاب Deimos وPhobos، والتي تُترجم من اليونانية على أنها "رعب" و"خوف". لديهم شكل قريب من الشكل الإهليلجي ثلاثي المحاور (طول أنصاف المحاور ليس هو نفسه). ويقول العلماء إن سرعة فوبوس تتناقص تدريجيا، وهو يقترب من الكوكب. وفي يوم من الأيام، سوف يسقط ببساطة على المريخ أو ينهار، ليشكل حلقة كوكبية.

قمر

القمر الطبيعي الوحيد للأرض هو القمر. هذا هو الأجرام السماوية الأقرب والأكثر دراسة من قبلنا خارج كوكب الأرض. لها قلب وطبقة سفلية ووسطى وعلوية وقشرة. القمر لديه أيضا الغلاف الجوي.

تتكون قشرة القمر الصناعي من الثرى - تربة متبقية مصنوعة من الغبار والشظايا الصخرية للنيازك. سطح القمر مغطى بالجبال والأخاديد والتلال وكذلك البحار (الأراضي المنخفضة الكبيرة المغطاة بالحمم البركانية الصلبة). غلافه الجوي مخلخل جدًا، ولهذا السبب تكون السماء فوقه دائمًا سوداء ومليئة بالنجوم.

حركة القمر حول الأرض معقدة. فهو لا يتأثر بجاذبية كوكبنا فحسب، بل أيضًا بشكله المفلطح، بالإضافة إلى جاذبية الشمس، التي تجذب القمر بقوة أكبر. يستغرق تداوله الكامل 27.3 يومًا. مداره يقع في مستوى دائرة البروج، في حين أن معظم الأقمار الصناعية الأخرى تقع في خط الاستواء.

ويدور القمر أيضًا حول محوره. ومع ذلك، فإن هذه الحركة متزامنة بحيث تواجه دائمًا نفس الجانب تجاه الأرض. وقد لوحظت نفس الظاهرة في بلوتو وقمره شارون.

الأقمار الصناعية

الأقمار الصناعية هي أجهزة يصنعها الإنسان ويتم إرسالها إلى مدار قريب من الكوكب. بداخلها تحتوي على الأدوات المختلفة اللازمة للبحث.

كقاعدة عامة، فهي غير مأهولة ويتم التحكم فيها من المحطات الفضائية الأرضية. ولإطلاقها إلى الفضاء، يتم استخدام مركبات مأهولة خاصة. الأقمار الصناعية هي:

• البحث - لدراسة الفضاء والأجرام السماوية.
• الملاحة - لتحديد موقع الأجسام الأرضية، وتحديد سرعة واتجاه مستقبل الإشارة (GPS، Glonas)؛
• أقمار الاتصالات - تنقل الإشارات اللاسلكية بين نقاط بعيدة على الأرض؛
• الأرصاد الجوية - يتلقى بيانات عن حالة الغلاف الجوي للتنبؤ بالطقس.

تم إطلاق أول قمر صناعي للأرض خلال الحرب الباردة في عام 1957. تم إرساله من الاتحاد السوفييتي وكان يسمى سبوتنيك 1. وبعد ذلك بعام، أصدرت الولايات المتحدة إكسبلورر 1. وبعد سنوات قليلة فقط تبعتهم بريطانيا العظمى وكندا وإيطاليا وفرنسا وأستراليا والعديد من البلدان الأخرى.