الأقمار الصناعية يعرف القمر الصناعي بأنه آلة يتم إرسالها إلى الفضاء الخارجي، وبعد وصوله يبدأ في الدوران حول الأرض أو حول أي جسم آخر. تساهم الأقمار الصناعية في اكتشاف الكون والفضاء، حيث يمكن لبعضها أن يحمل العديد من الأشخاص، كما أنها وسيلة مهمة للتواصل بين الأفراد.
تاريخ الأقمار الصناعية حقق الاتحاد السوفييتي إنجازاً هو الأول من نوعه في العالم عندما أطلق القمر الصناعي سبوتنيك 1 إلى الفضاء في 4 أكتوبر 1957. واعتبر سبوتنيك 1 أول قمر صناعي في العالم. كان وزنه 83 كجم وكان بحجم كرة السلة تقريبًا. كان يلزمها... أن تدور حول الأرض في مدار بيضاوي الشكل لمدة 98 دقيقة تقريبًا.
وقد أدى هذا الإنجاز إلى التنافس بين الولايات المتحدة والاتحاد السوفييتي في الدراسات المتعلقة بالفضاء، بالإضافة إلى إحداث تطور كبير في المجالات العسكرية والسياسية والتكنولوجية.
فني ستلايت الكويت
استخدامات الأقمار الصناعية
هناك العديد من الفوائد والاستخدامات المهمة للأقمار الصناعية، ومن أبرزها ما يلي:
استكشاف المجموعة الشمسية: تم إرسال المركبات الفضائية من الأرض بهدف استكشاف كواكب المجموعة الشمسية من خلال وضعها في مدارات خاصة لتدور حول الكواكب وتكوين أقمار صناعية لها. كما تم إرسال العديد من الأقمار الصناعية لاستكشاف قمر الأرض، ومن أهم الأقمار الصناعية ما يلي: غاليليو: وهو القمر الصناعي الذي يدور حول كوكب المشتري. كاسيني: هو القمر الصناعي الذي يدور حول كوكب زحل.
ماجلان: هو القمر الصناعي الذي يدور حول كوكب الزهرة. الأقمار الصناعية لمهمة فايكنغ مارس ولاحقًا مساح المريخ. تحديد المواقع الجغرافية: يوفر نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) إمكانية تحديد الوجهة بدقة في أي جزء من الكرة الأرضية، وذلك بفضل مجموعة من الأقمار الصناعية المترابطة التي تدور حول الأرض.
دراسة الأرصاد الجوية: يقوم قمر صناعي خاص بجمع المعلومات المتعلقة بالطقس وتحديثها باستمرار لرصد الأحوال الجوية للأرض والتقلبات الجوية المحتملة، وذلك من خلال تخزين المعلومات على أجهزة خاصة. على الرغم من أن البيانات المخزنة متاحة بدقة وفي الوقت المناسب، إلا أنه لا يمكن أخذها في الاعتبار. لمدة 48 ساعة القادمة فقط.
دراسة الكون: قدمت الأقمار الصناعية العديد من المعلومات والصور الكونية، وتعتبر الصور التي قدمتها سلسلة الكواكب فوييجر من أولى الصور الملتقطة من خارج الأرض. كما قدم تلسكوب هابل صورًا كونية واضحة ودقيقة تفوق تلك التي يقدمها أي تلسكوب أرضي. أسباب عدم سقوط الأقمار الصناعية على الأرض هناك العديد من الأسباب التي تمنع سقوط الأقمار الصناعية على الأرض، ومنها ما يلي:
سرعة الدوران: يمكن تصور القمر الصناعي كجسم يتأثر فقط بقوة الجاذبية. وخط كارمان، الواقع على ارتفاع 100 كيلومتر، هو الحد الذي تبدأ بعده الأقمار الصناعية بالسباحة في الفضاء. إلا أن عدم سقوط القمر الصناعي على الأرض مرتبط بسرعة دورانه الكبيرة التي تزيد حوالي 8 كيلومتر في الثانية.
- الدوران في مدارات بعيدة: تتعرض الأجسام القريبة من الغلاف الجوي لخطر السقوط بسبب الجذب القوي لجزيئات الغلاف الجوي، مما يؤدي إلى تباطؤها وسقوطها في النهاية. يتم إرسال الأقمار الصناعية إلى مدارات بعيدة عن الغلاف الجوي بسبب عدم وجود جزيئات تحد من سرعتها.
الدوران ضمن النطاقات المعتمدة: هناك مدارات فضائية متعددة حول الأرض؛ ويقع بعضها في نطاق منخفض، ضمن ارتفاع يتراوح بين 160 إلى 2000 كيلومتر، ويسمى بالمدار الأرضي المنخفض. وتعمل معظم الأقمار الصناعية في هذه المنطقة وتدور فيها محطة الفضاء الدولية. وتجدر الإشارة إلى أن جميع الأقمار الصناعية التي نقلت أشخاصًا على متنها كانت ضمن هذا الارتفاع. باستثناء برامج أبولو الموجهة إلى القمر.
أنواع الأقمار الصناعية يمكن تصنيف الأقمار الصناعية حسب وظيفتها إلى مجموعة مختلفة من الأنواع، وهي كما يلي:
أقمار الاتصالات: تدعم هذه الأقمار الاتصالات السلكية واللاسلكية، والبث التلفزيوني، والمكالمات الهاتفية، والوصول إلى الإنترنت، والراديو.
أقمار الملاحة: المسؤولة عن تتبع موقع الشيء.
الأقمار الصناعية المسؤولة عن الطقس: رسم خرائط الطقس والتنبؤ به
الأقمار الصناعية الأرضية: المسؤولة عن دراسة البيئة ومراقبة التغيرات المناخية ورسم خرائط الأرض للأغراض غير العسكرية.
الأقمار الصناعية الفلكية: وهي الأقمار الصناعية المسؤولة عن رصد النجوم والكواكب وما يدور في علم الفلك مثل التلسكوبات والمناظير الكبيرة.
الدول التي أطلقت أقمارًا صناعية تمتلك العديد من الدول مجموعة من الأقمار الصناعية، فمن الممكن أن تمتلك الدولة الواحدة أكثر من قمر صناعي، وبما أن عدد الأقمار الصناعية التي تم إطلاقها قد وصل إلى 48 قمرًا صناعيًا، وفيما يلي قائمة بأهم الدول التي أطلقت أقمارًا صناعية:
كيفية عمل القمر الصناعي تختلف آلية تشغيل القمر الصناعي حسب وظيفته.
فيما يلي تفاصيل حول كيفية عمل القمر الصناعي للاتصالات على وجه التحديد. يستقبل القمر الصناعي إشارات من محطة أرضية بتردد محدد، ثم يعالج البيانات باستخدام عدد من أجهزة الإرسال والاستقبال الموجودة على متنه، مثل أجهزة الاستقبال الراديوية ومكبرات الصوت وأجهزة الإرسال، والتي تعمل على تعزيز الإشارات الواردة. ويتغير ترددها.
مكونات القمر الصناعي يجب على الجميع معرفة مكونات القمر الصناعي وكيفية عمله. وفيما يلي ذكر لأهم مكوناته:
الهوائيات تستخدم الهوائيات في الأقمار الصناعية لاستقبال ونقل الإشارات من وإلى الأرض. نظام القيادة ومعالجة البيانات يقوم نظام أوامر القمر الصناعي بتوجيهه، حيث يتلقى الأوامر من الأرض للتشغيل. نظام التوجيه والثبات تقوم أجهزة الاستشعار بمراقبة موقع القمر الصناعي للتأكد من بقائه في المدار الصحيح. ويغطي الهيكل القمر الصناعي وميزته أنه مصنوع من مواد قوية يمكنها تحمل البيئة الفضائية القاسية. نظام تحويل الطاقة يقوم هذا النظام بتحويل ضوء الشمس إلى طاقة. يحمي نظام التحكم الحراري أجهزة الأقمار الصناعية من التغيرات الشديدة في درجات الحرارة في الفضاء.
فني ستلايت الجهراء
تقوم أجهزة الإرسال والاستقبال بتحويل الترددات العالية الواردة إليها إلى ترددات منخفضة ومن ثم إرسالها مرة أخرى إلى الأرض. مخاطر انحراف القمر الصناعي عن مساره. ويطفو القمر الصناعي في مساره المحدد في الفضاء بهدوء وثبات عندما تتساوى قوة الجاذبية على الأرض مع قوة الطرد المركزي المخصصة له.
ولكن لسبب أو لآخر، قد ينحرف القمر الصناعي عن مساره، إما بسبب جاذبية الأرض القوية التي تسحبه نحوه، أو بسبب مقاومة الهواء مما يؤدي إلى زيادة سرعته، وبالتالي ينحرف عن مساره ويحترق عندما يدخل الغلاف الجوي للأرض ويسقط عليه في النهاية.
تاريخ الأقمار الصناعية حقق الاتحاد السوفييتي إنجازاً هو الأول من نوعه في العالم عندما أطلق القمر الصناعي سبوتنيك 1 إلى الفضاء في 4 أكتوبر 1957. واعتبر سبوتنيك 1 أول قمر صناعي في العالم. كان وزنه 83 كجم وكان بحجم كرة السلة تقريبًا. كان يلزمها... أن تدور حول الأرض في مدار بيضاوي الشكل لمدة 98 دقيقة تقريبًا.
وقد أدى هذا الإنجاز إلى التنافس بين الولايات المتحدة والاتحاد السوفييتي في الدراسات المتعلقة بالفضاء، بالإضافة إلى إحداث تطور كبير في المجالات العسكرية والسياسية والتكنولوجية.
فني ستلايت الكويت
استخدامات الأقمار الصناعية
هناك العديد من الفوائد والاستخدامات المهمة للأقمار الصناعية، ومن أبرزها ما يلي:
استكشاف المجموعة الشمسية: تم إرسال المركبات الفضائية من الأرض بهدف استكشاف كواكب المجموعة الشمسية من خلال وضعها في مدارات خاصة لتدور حول الكواكب وتكوين أقمار صناعية لها. كما تم إرسال العديد من الأقمار الصناعية لاستكشاف قمر الأرض، ومن أهم الأقمار الصناعية ما يلي: غاليليو: وهو القمر الصناعي الذي يدور حول كوكب المشتري. كاسيني: هو القمر الصناعي الذي يدور حول كوكب زحل.
ماجلان: هو القمر الصناعي الذي يدور حول كوكب الزهرة. الأقمار الصناعية لمهمة فايكنغ مارس ولاحقًا مساح المريخ. تحديد المواقع الجغرافية: يوفر نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) إمكانية تحديد الوجهة بدقة في أي جزء من الكرة الأرضية، وذلك بفضل مجموعة من الأقمار الصناعية المترابطة التي تدور حول الأرض.
دراسة الأرصاد الجوية: يقوم قمر صناعي خاص بجمع المعلومات المتعلقة بالطقس وتحديثها باستمرار لرصد الأحوال الجوية للأرض والتقلبات الجوية المحتملة، وذلك من خلال تخزين المعلومات على أجهزة خاصة. على الرغم من أن البيانات المخزنة متاحة بدقة وفي الوقت المناسب، إلا أنه لا يمكن أخذها في الاعتبار. لمدة 48 ساعة القادمة فقط.
دراسة الكون: قدمت الأقمار الصناعية العديد من المعلومات والصور الكونية، وتعتبر الصور التي قدمتها سلسلة الكواكب فوييجر من أولى الصور الملتقطة من خارج الأرض. كما قدم تلسكوب هابل صورًا كونية واضحة ودقيقة تفوق تلك التي يقدمها أي تلسكوب أرضي. أسباب عدم سقوط الأقمار الصناعية على الأرض هناك العديد من الأسباب التي تمنع سقوط الأقمار الصناعية على الأرض، ومنها ما يلي:
سرعة الدوران: يمكن تصور القمر الصناعي كجسم يتأثر فقط بقوة الجاذبية. وخط كارمان، الواقع على ارتفاع 100 كيلومتر، هو الحد الذي تبدأ بعده الأقمار الصناعية بالسباحة في الفضاء. إلا أن عدم سقوط القمر الصناعي على الأرض مرتبط بسرعة دورانه الكبيرة التي تزيد حوالي 8 كيلومتر في الثانية.
- الدوران في مدارات بعيدة: تتعرض الأجسام القريبة من الغلاف الجوي لخطر السقوط بسبب الجذب القوي لجزيئات الغلاف الجوي، مما يؤدي إلى تباطؤها وسقوطها في النهاية. يتم إرسال الأقمار الصناعية إلى مدارات بعيدة عن الغلاف الجوي بسبب عدم وجود جزيئات تحد من سرعتها.
الدوران ضمن النطاقات المعتمدة: هناك مدارات فضائية متعددة حول الأرض؛ ويقع بعضها في نطاق منخفض، ضمن ارتفاع يتراوح بين 160 إلى 2000 كيلومتر، ويسمى بالمدار الأرضي المنخفض. وتعمل معظم الأقمار الصناعية في هذه المنطقة وتدور فيها محطة الفضاء الدولية. وتجدر الإشارة إلى أن جميع الأقمار الصناعية التي نقلت أشخاصًا على متنها كانت ضمن هذا الارتفاع. باستثناء برامج أبولو الموجهة إلى القمر.
أنواع الأقمار الصناعية يمكن تصنيف الأقمار الصناعية حسب وظيفتها إلى مجموعة مختلفة من الأنواع، وهي كما يلي:
أقمار الاتصالات: تدعم هذه الأقمار الاتصالات السلكية واللاسلكية، والبث التلفزيوني، والمكالمات الهاتفية، والوصول إلى الإنترنت، والراديو.
أقمار الملاحة: المسؤولة عن تتبع موقع الشيء.
الأقمار الصناعية المسؤولة عن الطقس: رسم خرائط الطقس والتنبؤ به
الأقمار الصناعية الأرضية: المسؤولة عن دراسة البيئة ومراقبة التغيرات المناخية ورسم خرائط الأرض للأغراض غير العسكرية.
الأقمار الصناعية الفلكية: وهي الأقمار الصناعية المسؤولة عن رصد النجوم والكواكب وما يدور في علم الفلك مثل التلسكوبات والمناظير الكبيرة.
الدول التي أطلقت أقمارًا صناعية تمتلك العديد من الدول مجموعة من الأقمار الصناعية، فمن الممكن أن تمتلك الدولة الواحدة أكثر من قمر صناعي، وبما أن عدد الأقمار الصناعية التي تم إطلاقها قد وصل إلى 48 قمرًا صناعيًا، وفيما يلي قائمة بأهم الدول التي أطلقت أقمارًا صناعية:
كيفية عمل القمر الصناعي تختلف آلية تشغيل القمر الصناعي حسب وظيفته.
فيما يلي تفاصيل حول كيفية عمل القمر الصناعي للاتصالات على وجه التحديد. يستقبل القمر الصناعي إشارات من محطة أرضية بتردد محدد، ثم يعالج البيانات باستخدام عدد من أجهزة الإرسال والاستقبال الموجودة على متنه، مثل أجهزة الاستقبال الراديوية ومكبرات الصوت وأجهزة الإرسال، والتي تعمل على تعزيز الإشارات الواردة. ويتغير ترددها.
مكونات القمر الصناعي يجب على الجميع معرفة مكونات القمر الصناعي وكيفية عمله. وفيما يلي ذكر لأهم مكوناته:
الهوائيات تستخدم الهوائيات في الأقمار الصناعية لاستقبال ونقل الإشارات من وإلى الأرض. نظام القيادة ومعالجة البيانات يقوم نظام أوامر القمر الصناعي بتوجيهه، حيث يتلقى الأوامر من الأرض للتشغيل. نظام التوجيه والثبات تقوم أجهزة الاستشعار بمراقبة موقع القمر الصناعي للتأكد من بقائه في المدار الصحيح. ويغطي الهيكل القمر الصناعي وميزته أنه مصنوع من مواد قوية يمكنها تحمل البيئة الفضائية القاسية. نظام تحويل الطاقة يقوم هذا النظام بتحويل ضوء الشمس إلى طاقة. يحمي نظام التحكم الحراري أجهزة الأقمار الصناعية من التغيرات الشديدة في درجات الحرارة في الفضاء.
فني ستلايت الجهراء
تقوم أجهزة الإرسال والاستقبال بتحويل الترددات العالية الواردة إليها إلى ترددات منخفضة ومن ثم إرسالها مرة أخرى إلى الأرض. مخاطر انحراف القمر الصناعي عن مساره. ويطفو القمر الصناعي في مساره المحدد في الفضاء بهدوء وثبات عندما تتساوى قوة الجاذبية على الأرض مع قوة الطرد المركزي المخصصة له.
ولكن لسبب أو لآخر، قد ينحرف القمر الصناعي عن مساره، إما بسبب جاذبية الأرض القوية التي تسحبه نحوه، أو بسبب مقاومة الهواء مما يؤدي إلى زيادة سرعته، وبالتالي ينحرف عن مساره ويحترق عندما يدخل الغلاف الجوي للأرض ويسقط عليه في النهاية.
