مفهوم القمر الصناعي
القمر الصناعي: هو جهاز من صنع الإنسان، قد يدور في الفضاء الخارجيّ حول الأرض، ومن الممكن أن يدور حول كوكب آخر، تمّ استخدامهُ للقيام بالعديد من المهام كالاتصالات، كما أنّ لهُ دورٌ مُهمٌّ في الاقتصاد، والتنبُّؤات الجويّة وتحديد الأماكن، بالإضافة إلى دورهِ الفعّال في الاستخبارات العسكريّة ودراسة الفضاء ومراقبة الأرض.
كما تمّ تسمية القمر الصّناعي بالسّاتل؛ دلالةً على الأجسام الفضائيّة التي تدور في فلكها، حيث يتكوّن هذا السّاتل من جزئيين أحدهما وظيفيّ والآخر حاضن؛ حيث يُعتبر الجزء الوظيفيّ الجزء القائم بالأعمال المُنتظرة من السّاتل حسب المهام التي أُرسل من أجلها، في حين يقوم الجزء الحاضن بتوفير البيئة المُناسبة من طاقة ودفع وتوجيه؛ حتى يقوم الجزء الوظيفيّ بوظيفتهِ.
هذا وتُعدّ الأقمار الصّناعيّة من أهم المُنجزات التكنولوجيّة؛ لما لها من فوائد كبيرة، حيث أثّرت هذه الأقمار على أعمال الإنسان والمُنظّمات والمؤسّسات والهيئات، كما أنّ لها أثر كبير على وسائل الإعلام، بحيث تم إطلاق هذه الأقمار من سطح الارض إلى الفضاء عن طريق صواريخ خاصّة.
أنواع الأقمار الصناعية
- أقمار صناعيّة فلكيّة: يتم استخدامها لرصد الكواكب البعيدة والمجرّات، والأجسام الفضائيّة الأخرى.
- أقمار الاتصالات: تتواجد بشكل دائم في الفضاء، لها دورٌ مُهمٌ في الاتصالات السلكيّة واللاسلكيّة.
- الأقمار الصّناعيّة الحيويّة: صُمِّمَت هذه الأقمار خِصّيصاً لِحمل الكائنات الحيّة؛ من أجل القيام بالتجارب العلميّة.
- أقمار رصد الأرض: يتمّ استخدامها لأغراض الرصد البيئيّ أو الرصد الجويّ.
- أقمار صناعيّة ملاحيّة: يقوم مبدأ عملها على استخدام إشارات الراديو، وذلك من أجل تمكين أجهزة الاستقبال النّقالة على سطح الأرض حتى يتمّ تحديد موقعها بدقّة.
- أقمار صناعيّة قاتلة: صُمِّمت خِصيصاً من أجل تدمير الرؤوس الحربيّة للعدوّ.
استخدامات الأقمار الصناعية
- التنبُّؤ بالأحوال الجويّة، ومعرفة حالة الطقس.
- القيام بالعديد من الاتصالات السلكيّة واللّاسلكيّة، حيث قامت الأقمار الصناعيّة بتسهيل إجراء المكالمات الهاتفية.
- تُعتبر وسيلة لجمع وبث المعلومات والبيانات بسرعة كبيرة ودقّة عالية.
- تقوم بتحديد الأماكن والمواقع، خاصة تحديد الأماكن والأهداف العسكريّة.
- تُساعد الأقمار الصناعيّة على رؤية الفضاء بشكل أوضح ممّا هو عليه بالتلسكوبات المُتواجدة على سطح الأرض؛ نظراً لأنّ الأقمار الصناعيّة تتطاير فوق الغبار والسُّحب.
مكونات الأقمار الصناعية
- الخلايا الشمسيّة: حيث تقوم بتزويد القمر بالطاقة اللّازمة لتشغيلهِ، تُشبهُ الأجنحة في شكلها.
- بطاريّة للاحتياط: يتمّ تشغيل هذه البطاريّة في حالة حدوث طوارئ أو حدوث كسوف للشمس، والتي تتكون من غازات الهيدروجين أو النّيكل أو الكاديوم.
- هوائيات البث: يكون هذا الجزء مسؤول عن اتصال القمر بمحطّات التَّحكُّم الأرضيّة، حيث يتمّ هذا التحكُّم عن طريق إرسال وبث الصور والبيانات إضافةً إلى التقاط الأوامر من المَحطَّات الأرضيّة.
- الكاميرات الرقميّة: لها قدرةٌ كبيرةٌ على تصوير سيّارة تتحرّك على سطح الأرض بكافّة تفاصيلها، ومن الممكن استخدام هذه الكاميرات في أقمار التجسُّس وأقمار الطقس.
- النواقل: تتشابه في مبدأ عملها مع هوائيّات البثّ، لكنّها تتميّز بقدرتها على نقل الصور والبيانات من مكان لآخر، كما أنّ حجمها يتفاوت بين الحين والآخر تبعاً للوظيفة الموكلة للقمر.
- الغلاف الخارجيّ: يحتوي على أعداد كبيرة من الدّوائر والرقائق الإلكترونيّة، بالإضافة إلى أجهزة كومبيوتر دقيقة ومولّدات للطاقة ومُعدّات للاتصال.
مدارات الأقمار الصناعية
- أقمار تقع في المدار القطبي على ارتفاع يصل إلى 1000كم تقريباً، حيث يمكن رؤية الأقمار الصناعيّة بالعين المجرّدة عند وجودها في هذا المدار.
- مدار ثابت يتواجد فوق نقطة جغرافيّة مُعينة، لا يمكن من خلالها رؤية الأقمار الصناعيّة بالعين المُجردة.
نقل المعلومات عن طريق الأقمار الصناعية
يتمّ نقل المعلومات بواسطة الأقمار الصناعيّة، وذلك من خلال استخدام محطات البثّ الأرضيّ، وتقوم هذه المحطّات بإرسال موجات لسطح القمر، حيث يكون لهذه الموجات ترددات مُعينة وذلك بعد أن يتمّ توليد موجات كهرومغناطيسيّة، لتكون وظيفة القمر الصناعيّ في هذه الحالة هي رفع القوّة الموجيّة التي تمّ إرسالها، حتى يقوم القمر بإعادة بثّها إلى المحطات الأرضيّة، وتقوم هذه المحطات بالتقاط الموجات الهوائيّة عن طريق هوائيّ الاستقبال، لتقوم هذه الهوائيات بعد ذلك بتحويل الموجات إلى بيانات مقروءة.
ومن المشاكل التي تتعرض إليّها عمليّة نقل البيانات والمعلومات:
- زيادة تكاليف الخدمات الاتصاليّة مع الشبكات الموجودة في الفضاء، في حين تكون التكلفة منخفضة عند القيام بالاتصال الأرضيّ.
- تكون سرعة نقل المعلومات من الفضاء إلى الأرض بطيئة جداً.
- التشويش الخارجي الذي يكون عائقاً أمام وصول المعلومات بشكل واضح، بالإضافة إلى حالة الطقس السيئة.
إطلاق الأقمار الصناعية
معظم الأقمار الصناعيّة تدور حول الأرض بشكل مُستمر، يتحكّم في هذا الدوران مجموعة من المبادئ والأسس والقوانين الفيزيائيّة، حيث يكون لهذه الأقمار مدارات خاصّة بها، فعندما يتمّ قذف القمر الصناعيّ من سطح الأرض إلى الفضاء باستخدام صورايخ، فإنّ هذه الأقمار تسقط من صواريخها لِتصلَ إلى مداراتها، حتى يتمّ بعد ذلك وضع القمر الصناعيّ في طبقات الغلاف الجويّ، ونظراً لأنّ مقاومة الهواء تكون شبه معدومة في ذلك الغلاف فإنّ القمر الصناعيّ يحافظ على سرعته التي قُذف بها، والتي تفوق سرعة الجاذبيّة الأرضيّة.
تتحرّك الأقمار الصناعيّة حول الأرض وعلى مسافات عالية، بحيث لا تتأثر حركتها بمقاومة الهواء، وعند غياب الجاذبيّة الأرضيّة سيتحرّك القمر الصناعيّ بمسار مُستقيم بنفس سرعة واتّجاه الأرض، وعند سقوط القمر الصناعيّ فإنّه لا يسقط على الأرض مباشرة؛ وذلك لأنّ الأرض مستديرة وتتقوّس باستمرار.
العمليات الاستطلاعية التي يقوم بها القمر الصناعي
- استطلاع تصويريّ: يتمّ التقاط صور دقيقة وواضحة من خلال استخدام وسائل ومُعدّات التصوير الحساسة، حيث تكون الأقمار الصناعيّة قادرة على تغطية مساحات واسعة وارتفاعات شاهقة.
- مراقبة التجارب النّوويّة: حيث تكون الأقمار الصناعيّة قادرة على مراقبة أي تحرُّك عسكريّ أو إطلاق للصواريخ.
- مراقبة الظروف المناخيّة: عن طريق القيام بعمليات مسح شامل لمساحات واسعة من سطح الأرض؛ من أجل التنبُّؤ بالحالة الجويّة.
- التجسس: وذلك عن طريق استخدام كاميرات مُطوّرة تقوم بتحويل الصور إلى إشارات كهربائيّة.
