الامارات 7 - مفهوم الأقمار الصناعية
الأقمار الصناعية هي أجهزة تدور حول كوكب أو نجم في الفضاء، وغالبًا ما تشير إلى الأجهزة التي صنعها الإنسان والتي يتم إرسالها إلى الفضاء لتدور حول الأرض أو أجسام فضائية أخرى لأداء مهام متنوعة. تشمل هذه المهام التقاط الصور الجوية للأرض لمساعدة خبراء الأرصاد في التنبؤ بالطقس، أو التقاط الصور للثقوب السوداء والمجرات البعيدة لمساعدة العلماء في فهم النظام الكوني بشكل أفضل.
تُستخدم الأقمار الصناعية بشكل أساسي في الاتصالات العالمية، حيث يعتمد نظام التموضع العالمي (GPS) على أكثر من 20 قمرًا صناعيًا. تم إطلاق أول قمر صناعي في عام 1957 من قبل الاتحاد السوفيتي، وكان يُطلق عليه اسم "سبوتنك 1".
أنواع الأقمار الصناعية
أقمار البحث والإنقاذ: تقيس الخصائص الأساسية للفضاء الخارجي، مثل الحقول المغناطيسية وتدفق الأشعة الكونية، التي يصعب أو يستحيل رصدها من الأرض.
أقمار الاتصالات: تتصل بالهواتف والتلفاز، حيث تستقبل الإشارات من الأرض وتضخمها ثم تنقلها إلى نقاط أخرى على الأرض.
أقمار الطقس: توفر معلومات مستمرة وحديثة عن الظروف الجوية ودرجات الحرارة.
أقمار الملاحة: تستخدم بشكل رئيسي من قبل الغواصات النووية لتحديث نظام الملاحة بالقصور الذاتي.
أقمار التطبيقات: تختبر طرق تحسين تكنولوجيا الأقمار الصناعية نفسها، مثل التحكم في الأجهزة وإمدادات الطاقة.
مكونات الأقمار الصناعية
تختلف الأقمار الصناعية في الأشكال والأحجام والوظائف، ولكنها تتكون عادةً من:
وعاء خارجي: يسمى "BUS"، يتكون من مجموعة من العناصر.
مصدر للطاقة وبطاريات: لتخزين الطاقة.
حاسوب لوحي: للتحكم في الأنظمة المختلفة ومراقبتها.
نظام راديو وهوائي: للتواصل.
نظام توجيه (ACS): لتوجيه القمر الصناعي لمساره الصحيح.
إطار أو هيكل: يربط جميع الأجزاء الأخرى.
ألواح شمسية: لتوليد الكهرباء.
نظام تحكم في الحرارة: للحماية من الحرارة الشديدة.
نظام كمبيوتر: للتحكم بعمل الأقمار ومراقبة الارتفاعات والاتجاهات.
نظام اتصالات: لإرسال واستقبال البيانات للمحطات الأرضية.
نظام دفع: محرك صاروخي لمساعدة القمر في الوصول إلى المدار الصحيح.
استخدامات الأقمار الصناعية
تدخل الأقمار الصناعية في العديد من جوانب الحياة اليومية ولا يمكن الاستغناء عنها، ومن أبرز استخداماتها:
التلفاز: تصدر الأقمار إشارات إلى محطة مركزية التي تقوم ببرمجة الإشارات وإرسالها إلى محطات أصغر عبر الكوابل أو الموجات الهوائية.
الهواتف: توفر الاتصالات الهاتفية أثناء الطيران وفي المناطق الريفية أو الأماكن التي تعطل فيها خطوط الهواتف بسبب كوارث.
التنقل: تستخدم أنظمة الملاحة (GPS) لتحديد المواقع وتوجيه الأشخاص في الأماكن المختلفة.
تمويل الأعمال التجارية: تتيح الاتصال بين الشركات في مواقع متباعدة، مما يسهل إدارة المخزون والخدمات المصرفية الدولية.
الطقس: تساعد في تقصّي حالات الطقس ورصد أو توقع الكوارث.
مراقبة المناخ والبيئة: تتبع درجات حرارة المحيطات والتغيرات في حجم الأنهار الجليدية والتيارات السائدة.
مدارات الأقمار الصناعية
مدارات الأقمار الصناعية هي المسارات التي تتبعها الأقمار في حركتها حول الأرض، ورغم قوة سحب الجاذبية، تبقى الأقمار في مداراتها بسبب سرعتها:
المدارات الأرضية المنخفضة (LEO): تكون قريبة من الأرض وعلى ارتفاع مئات الكيلومترات، وتتحرك بسرعات عالية لمقاومة الجاذبية.
المدارات الأرضية المتوسطة (MEO): تقع على ارتفاع أعلى بحوالي 10 مرات من المدارات الأرضية المنخفضة، وتتحرك الأقمار فيها بطريقة شبه متزامنة.
المدارات الأرضية المرتفعة (GEO): تقع على ارتفاعات تتجاوز 36,000 كم عن سطح الأرض، وتدور الأقمار فيها بشكل متزامن مع دوران الأرض.
عادةً ما تقع أقمار الاتصالات في مدارات ثابتة بالنسبة للأرض لتتمكن من إرسال إشاراتها إلى الأطباق الاستقبال الخاصة بها.
الأقمار الصناعية هي أجهزة تدور حول كوكب أو نجم في الفضاء، وغالبًا ما تشير إلى الأجهزة التي صنعها الإنسان والتي يتم إرسالها إلى الفضاء لتدور حول الأرض أو أجسام فضائية أخرى لأداء مهام متنوعة. تشمل هذه المهام التقاط الصور الجوية للأرض لمساعدة خبراء الأرصاد في التنبؤ بالطقس، أو التقاط الصور للثقوب السوداء والمجرات البعيدة لمساعدة العلماء في فهم النظام الكوني بشكل أفضل.
تُستخدم الأقمار الصناعية بشكل أساسي في الاتصالات العالمية، حيث يعتمد نظام التموضع العالمي (GPS) على أكثر من 20 قمرًا صناعيًا. تم إطلاق أول قمر صناعي في عام 1957 من قبل الاتحاد السوفيتي، وكان يُطلق عليه اسم "سبوتنك 1".
أنواع الأقمار الصناعية
أقمار البحث والإنقاذ: تقيس الخصائص الأساسية للفضاء الخارجي، مثل الحقول المغناطيسية وتدفق الأشعة الكونية، التي يصعب أو يستحيل رصدها من الأرض.
أقمار الاتصالات: تتصل بالهواتف والتلفاز، حيث تستقبل الإشارات من الأرض وتضخمها ثم تنقلها إلى نقاط أخرى على الأرض.
أقمار الطقس: توفر معلومات مستمرة وحديثة عن الظروف الجوية ودرجات الحرارة.
أقمار الملاحة: تستخدم بشكل رئيسي من قبل الغواصات النووية لتحديث نظام الملاحة بالقصور الذاتي.
أقمار التطبيقات: تختبر طرق تحسين تكنولوجيا الأقمار الصناعية نفسها، مثل التحكم في الأجهزة وإمدادات الطاقة.
مكونات الأقمار الصناعية
تختلف الأقمار الصناعية في الأشكال والأحجام والوظائف، ولكنها تتكون عادةً من:
وعاء خارجي: يسمى "BUS"، يتكون من مجموعة من العناصر.
مصدر للطاقة وبطاريات: لتخزين الطاقة.
حاسوب لوحي: للتحكم في الأنظمة المختلفة ومراقبتها.
نظام راديو وهوائي: للتواصل.
نظام توجيه (ACS): لتوجيه القمر الصناعي لمساره الصحيح.
إطار أو هيكل: يربط جميع الأجزاء الأخرى.
ألواح شمسية: لتوليد الكهرباء.
نظام تحكم في الحرارة: للحماية من الحرارة الشديدة.
نظام كمبيوتر: للتحكم بعمل الأقمار ومراقبة الارتفاعات والاتجاهات.
نظام اتصالات: لإرسال واستقبال البيانات للمحطات الأرضية.
نظام دفع: محرك صاروخي لمساعدة القمر في الوصول إلى المدار الصحيح.
استخدامات الأقمار الصناعية
تدخل الأقمار الصناعية في العديد من جوانب الحياة اليومية ولا يمكن الاستغناء عنها، ومن أبرز استخداماتها:
التلفاز: تصدر الأقمار إشارات إلى محطة مركزية التي تقوم ببرمجة الإشارات وإرسالها إلى محطات أصغر عبر الكوابل أو الموجات الهوائية.
الهواتف: توفر الاتصالات الهاتفية أثناء الطيران وفي المناطق الريفية أو الأماكن التي تعطل فيها خطوط الهواتف بسبب كوارث.
التنقل: تستخدم أنظمة الملاحة (GPS) لتحديد المواقع وتوجيه الأشخاص في الأماكن المختلفة.
تمويل الأعمال التجارية: تتيح الاتصال بين الشركات في مواقع متباعدة، مما يسهل إدارة المخزون والخدمات المصرفية الدولية.
الطقس: تساعد في تقصّي حالات الطقس ورصد أو توقع الكوارث.
مراقبة المناخ والبيئة: تتبع درجات حرارة المحيطات والتغيرات في حجم الأنهار الجليدية والتيارات السائدة.
مدارات الأقمار الصناعية
مدارات الأقمار الصناعية هي المسارات التي تتبعها الأقمار في حركتها حول الأرض، ورغم قوة سحب الجاذبية، تبقى الأقمار في مداراتها بسبب سرعتها:
المدارات الأرضية المنخفضة (LEO): تكون قريبة من الأرض وعلى ارتفاع مئات الكيلومترات، وتتحرك بسرعات عالية لمقاومة الجاذبية.
المدارات الأرضية المتوسطة (MEO): تقع على ارتفاع أعلى بحوالي 10 مرات من المدارات الأرضية المنخفضة، وتتحرك الأقمار فيها بطريقة شبه متزامنة.
المدارات الأرضية المرتفعة (GEO): تقع على ارتفاعات تتجاوز 36,000 كم عن سطح الأرض، وتدور الأقمار فيها بشكل متزامن مع دوران الأرض.
عادةً ما تقع أقمار الاتصالات في مدارات ثابتة بالنسبة للأرض لتتمكن من إرسال إشاراتها إلى الأطباق الاستقبال الخاصة بها.