{ بحث بعنوان الأقمار الصناعية }


بحث بعنوان
الأقمار الصناعية 

المقدمة :ــ
القمر الصناعي هو جهاز من صنع بشري يدور في فلك في الفضاء الخارجي حول الأرض أو حول كوكب آخر، ويقوم بأعمال عديدة مثل الاتصالات والفحص والكشف.

أول القمر الصناعي هو سبوتنك-1 الذي أرسله الإتحاد السوفيتي سنة 1957. ومنذ ذلك الوقت حتى سنة 2007 وضع أكثر من 5500 القمر الصناعي على مدرات فضائية حول الأرض، حسب جاك فيلان (المهندس الدارس لتاريخ الأقمار الصناعية) بقي 700 في حالة نشاط. للقمر الصناعي دور هام في عدة ميادين كالإقتصاد (الاتصالات وتنبؤات الجوية وتحديد الأماكن..) والأمن (الاستخبارات العسكرية) والبحث العلمي (دراسة الفضاء ومراقبة الأرض وتحولاتها...).

الأقمار الصناعية

بعد أن استطلع البحارة والمستكشفون كوكبنا، نعمل اليوم على وضع خريطة تحدد مكانه في الفضاء.
وتقوم الأقمار الصناعية في مدار الأرض، بمهمة المراقبة عنا.
تعزز التكنولوجيا المنافسة في عالم يسارع في التغيير. تعتمد أنظمة الاتصالات على الأقمار الصناعية لتسرع في نقل المعلومات حول العالم.
تعزز أقمار الأبحاث مفاهيمنا حول طريقة عمل الكوكب.
ينطلق ميتيوسات، وهو قمر صناعي للمناخ، إلى ارتفاع ست وثلاثين ألف كيلومتر.
يعلق على سرعة المدار الفلكي، فيبدو أنه يدور فوق خط الاستواء.
تعرض الميتيوسات علينا ظروف المناخ العام. الهواء الساخن الذي يصعد من خط الاستواء، يتجه شمالا وجنوبا. والغيوم الكثيفة تحمل حرارة خط العرض.
بالقرب من الشواطئ الشرقية للولايات المتحدة، يتشكل الإعصار.
نحو اليسار وفوق تكساس، تؤدي العواصف إلى تورناد.
تسجل الأقمار الصناعية كل التفاصيل. لتبسط المعلومات المعقدة من قبل اختصاصيين عبر التلفزة والصحف.
التنبؤ الزمني في الإعصار يساعدنا على التغطية.
يبدو هذا الإعصار الكاريبي من قمر صناعي، هادئ جدا. أما على الأرض فالأمر يختلف تماما.
الرياح بسرعة ثلاثمائة كيلومتر في الساعة، وفقدان سبل المواصلات. والحوادث والموت.
هذا ما يبدو عليه الحال بعد إعصار في بنغلادش.لا نستطيع وقف الإعصار، ولكن نستطيع التحكم بالفيضانات.
يمكن للمهندسين، من خلال الأقمار الصناعية، أن يحددوا أفضل أماكن الحواجز والسدود، التي تنقذ حياة الكثيرين وأراضيهم.
هذه انطلاقة توبيكس بوسيدون. صور هذا القمر الصناعي الكرة الأرضية من الفلك.
ولكنه يهتم بالمحيط وحده.
ويقيس المتغيرات في مقاييس البحار بدقة أربعة فاصلة ثلاثة سنتيمترات.
يسمى هذا البحث بالحس الفائق، وهو يحصد موسما غنيا. خلال شهر واحد، حمل توبيكس بوسيدون من المعلومات حول البحار، أكثر مما حملته كل السفن والبحارة على مدار مائة عام.
المحيطات مفتاح لمناخنا. إذ أن الثلاثة أمتار العليا منها، تحتفظ بنسبة سخونة موازية، لكل ما في الغلاف الخارجي بكامله.
يساعد تبادل هذه السخونة بين المحيطات والغلاف الخارجي على تحديد المناخ لدينا. لهذا فبمراقبة التيارات والحرارة، يمكن أن نتنبأ بالمناخ. نتعرف على حرارة المحيط بالمتغيرات في مستويات البحر. فإذا ما كانت دافئة، تتمدد البحار وترتفع، أما إذا كانت باردة، فيهبط المحيط.
تم اكتشاف ظاهرة النينيو في المحيط الهادئ عبر القمر الصناعي. حين يهاجم النينيو، يهبط تبادل الرياح، والمياه الدافئة، الحمراء هنا، تنساب شرقا بدل الغرب.
تتجه نحو أمريكا الجنوبية لتأتي بالمطر. أما الجانب الآخر من الهادئ، في أستراليا وإندونيسيا، فيحتفظ بالمياه الباردة. والجفاف.
تستفيد السفن من توجيهات الأقمار الصناعية.
وتعبر المراكب حواجز الضباب وتخوض في أعالي البحار، بفضل معلومات عن المناخ من الأقمار الصناعية.
تغطي الأقمار الصناعية الخاصة بالملاحة أنحاء العالم. فمن خلال الحصول على معلومات من ثلاثة منها على الأقل يمكن للسفن أن تحدد موقعها خلال عشرة أمتار.
وبالنسبة للكاسحات التي تفتح الطريق في الجليد، تقدم الأقمار الصناعية أفضل السبل للعبور.
لو أن التايتانيك أبحرت في عصر الأقمار الصناعية، لتمكنت من تفادي جبل الجليد المشئوم.
عام واحد وتسعين، انفجر بركان ماونت بيناتوبا. قاست الأقمار الصناعية الغيوم. وانخفاض الحرارة بدرجة واحدة بعد أن غطى رماد البركان الأرض.
دخان المصانع الذي يؤثر في المناخ أيضا، يقاس من الفضاء.
يصور هذا القمر الصناعي غازات الغلاف الجوي. إنه يراقب الأوزون. الأوزون هو الدرع الذي يحمينا من إشعاعات الشمس الخطيرة، ما فوق البنفسجية.عام تسعين، استنزف الأوزون. لتقع المسئولية على الصناعات الكيميائية.
فوق القطب الجنوبي، كشف القمر الصناعي عن ثقب كبير في طبقة الأوزون.
ولا شك أنه يتسع.
ربما تزداد الأرض سخونة.
الجليد القطبي يذوب ببطء. ولا يتفق العلماء على الأسباب. ولكن الأقمار الصناعية تراقب. هل سخونة الأرض هي إنذار طبيعي تتمتع به الأرض؟ أم أننا نتحمل المسئولية؟
على أي حال فإن ارتفاع بسيط في مستوى البحر، يكفي لإغراق جزء من شمال وغرب أوروبا.
ناقلة نفط تواجه العقبات.
ما يؤدي إلى تسرب هائل للخام. ويهدد بوقوع كوارث بيئية وطبيعية.
صور الأقمار الصناعية تساعد في التنظيف. فهي تحدد حجم البقعة، وإلى أين تتوجه. كما تراقب الأقمار الصناعية أولئك الذين يرمون الخام في البحر.
صورة من الفضاء، لحرق آبار النفط، هذه تكاليف حرب الخليج البيئية.
الكويت قبل الحرب، وبعدها، صور من الأقمار الصناعية.
هناك مساحات بيئية هائلة مهددة في الأمازون.
غابات المطر تختفي.
رغم أنها تأوي نصف أنواع الكائنات على الأرض.
تشهد الصور الفضائية على السقوط والحرائق. لتؤكد أننا ندمر الغابات التي تولد ربع ما لدينا من أوكسجين. لا أحد يمكن أن يتجاهل هذه الوقائع، من الفلك.
يمكن للصور أن تراقب، أما هذا القمر الصناعي فيمكنه أن يعمل لاستخدام الأرض بشكل أفضل.
وهو يعرف باسم سبوت، عين الروبوت على مدينتنا.
يقدم سبوت خرائط لآفاق حديثة لها صلة بتطوير المدن والأرياف.
فهو يصور أماكن النمو من مواقع مختلفة في الفلك. عند مقارنة الصور، يولد صورة ثلاثية الأبعاد. بالإضافة إلى مساعدة الكمبيوتر، يمكن التوصل إلى الموقع الأفضل للخزان الجديد.
إذا أضفت الرادار إلى عيوننا في السماء، يمكن أن نخترق الغبار البركاني. هنا في الفليبين عام واحد وتسعين، يعكس الرادار صورة الحمم السوداء لبركان ماونت بيناتوبو.
وتحت رمال الصحارى، يكشف الرادار عن ممرات لأنهر قديمة.
كما تؤكد هذه الحقول بألوان مزيفة، فإن الزراعة تستفيد من الأقمار الصناعية أيضا. موسم بعد آخر، ثمار بعد أخرى، تحصل المزارع على معلوماتها من الفضاء.
وهناك مراقبة صحية، فالأقمار الصناعية تحذر المزارعين من انتشار الأمراض والأوبئة. البقع الداكنة تعني المشاكل، ولا بد من محاربة الأمراض أو الحشرات.
مثل جميع الجيوش الأخرى يزحف هذا الجيش أيضا على بطنه. ويلتهم كل ما يجده في طريقه.
ولكن المعونة بين يديك. يلق الجراد بيضه في المستنقعات. وهي تعكس اللون الأصفر من الفضاء. ما على الطائرات إلا رشها.
الأقمار الصناعية.
دوريات حول كوكبنا
تقنية الاقمار الصناعية:
يمكن توجيه هوائيات الاقمر الصناعي بدقة نحو سطح الارض وذلك بجعل القمر الصناعي متوازيا في مداره. ويتم ذلك بجعل جسم القمر الصناعي يدور حول نفسه مرة كل ثانية ، وهذا يمكن من توجيهه دائما باتجاه نقطة محددة (بشكل متوازي مع محور الارض).

من ناحية اخرى تدور هوائيات القمر الصناعي بنفس السرعة ولكن باتجاه معاكس وهذا يجعل الهوائيات باتجاه نقطة معينة ثابتة من سطح الارض . اما الواح الخلايا الشمسية فيجب ان تتوجه باستمرار نحو الشمس.
ان داخل القمر الصناعي يجب ان يكون ذو حرارة ثابتة ، وذلك بسبب حساسية الاجهزة الالكترونية .
ولهذا تستخدم اجهزة خاصة للتبريد والتسخين ، كما يدهن الجسم الخارجي للقمر بمواد ماصة لحرارة الشمس.

في العادة تحوى الاقمار الصناعية على هوائيات ارسال واستقبال منفصلة. وتكون هوائيات الارسال بشكل صحون لتقوم بتوجيه الاشارات الى منطقة محددة من سطح الارض حيث تقوم المحطات الارضية باستقبالها.
ويستطيع المهندسون توجيه هوائيات القمر الصناعي الي اي نقطة وذلك بواسطة ارسال اشارات تحكم خاصة.

كذلك يحوي القمر على اجهزة تضخيم الاشارة الملتقطة الى بضعة عشرات الالف مليون من المرات من اجل اعادة ارسالها مرة ثانية الى المحطات الارضية ورغم ان القمر الصناعي يلتقط عدد كبير من الترددات المختلفة فانه لا يحدث تداخل في ما بينها ، بسبب استخدام الموجات الميكروية
Microwave ، والتى لا تتأثر بالطبقات المتأنية في الغلاف الجوي التي تعكس الاشارات الاخري.

في معظم الاقمار الصناعية يبلغ تردد الاشارة الملتقطة 6 ميجاهرتز وتردد الاشارة المرسلة 4 جيجاهيرتز وفي بعض الانواع تبلغ 7 و8 جيجاهيرتز او 11 و 14 جيجاهيرتز على التوالي.
يتم تغذية الاجهزة الالكترونية في هذه الاقمار بواسطة الطاقة الشمسية حيث تقوم خلايا شمسية بتحويلها الى تيار كهربائي.



المحطات الارضية:
يزداد عدد المحطات الارضية بسرعة ومعظم هذه المحطات مزودة بهوائي على شكل صحن يصل قطره الى 30 متر .
وهذا الهوائي يمكن تحريكه في كافة الاتجاهات

تعمل معظم المحطات الارضية على ارسال واستقبال الاشارات اللاسلكية التي تحمل المكالمات الهاتفية والاقنية التلفزيونية.

الاستخدامات:
برغم ان معطم الناس يعتقدون ان الاقمار الصناعية تستخدم فقط لنقل الصور التلفزيونية عن الاحتفالات العالمية ومباريات كرة القدم فانها في الواقع تستخدم ايضا لنقل المكالمات الهاتفية واشارات التلكس و الكمبيتر......الخ.

تتميز الاتصالات عبر الاقمار الصناعية بانها تتم بسرعة وبامان ودون الحاجة الى مد كابلات عبر المحيطات والصحاري.
وكثير من المدن الافريقية والهندية الموجودة عبر الصحاري والبراري ، تصل مع العالم الخارجي بواسطة القمار الصناعية .

والان تم استخدام البث المباشر من القمار الصناعية الى هوائيات خاصة في المنازل حيث يمكننا إلتقاط اي اشارة من القمر الصناعي دون الحاجة الى المحطة الارضية
.

نبذة عن الاقمار الصناعية


اعتمدت الاتصالات الالكترونية البعيدة المدى حتى الستينات من هذا القرن ، اما على الكابلات او على انعكاسات الاشارة الراديوية من على الغلاف الجوي، ومن المعروف ان هذه الكابلات تحوى على عدد محدود من الاسلاك، اما الاشارات المنعكسة فكانت تتخامد بسرعة مما يجعل الاتصال ذو نوعية سيئة.

في عام 1945 اقترح العلماء فكرة استخدام الاقمار الصناعية التي تطير فوق الكرة الارضية ، لزيادة فعالية الاتصالات الالكترونية، حيث يمكن رؤية القمر الصناعي من منطقة شاسعة من الارض.

ونظرا لارتفاعه العالي ، يستطيع ان يحقق الاتصال ما بين عدة محطات بطرق متعددة خلافا للكابل الذي يستطيع ان يصل بين محطتين فقط.

انواع الاقمار الصناعية: اول قمر صناعي للاصالات كان القمر
Echo 1 الذي اطلق عام 1960، وكان هذا القمر من النوع غير الفعال Passive اي لم يكن يحوي اي دوائر الكترونية، وانما كان عبارة عن عاكس للاشارات الالكترونية.

لقد قام هذا القمر والقمر
Echo 2 الذي اطلق في عام 1964 عبارة عن بالون كبير بقطر 32 متر، مغطى برقائق الالمنيوم ، وكان يدور حول الارض بارتفاع 1610 كم. ومثل اي كرة زجاجية او فولاذية التي تعطي زاوية انعكاس واسعة للمناظر حولها، فان هذه الاقمار كانت تعيد عكس الاشارة الموجهة اليها ، ولكن بقوة اخفض.
ونظرا لمساوئها ومشاكلها الكثيرة ، لم تعد تستخدم الاقمار غير الفعالة في ايامنا هذه.

الاقمار الصناعية الفعالة:
Active Satellites
وهذه القمار عبارة عن محطات تقوية ، تقوم باستقبال اشارة من محطات ارضية معينة وتكبرها ثم تعيد ارسالها باتجاه محطات أرضية اخري وفي هذه الايام تستخدم هذه الاقمار لنقل الاشارات التلفزيونية بين دول العالم.

مدارات الاقمار الصناعية:
تخضع حركة القمار الصناعية حول الكرة الارضية الى قوانين كيبلر التي تحدد حركة الكواكب. وهذه القوانين تنص انه كلما كان القمر واقعا في مدار أعلى ، كلما تحرك بسرعة أبطأ.

وهكذا فان القمر
Echo 1 الذي كان في مدار منخفض نوعا ما ، فقد كان يسير بسرعة عالية حيث كان يدور حول الكرة الارضية خلال مدة ساعتين وهكذا كان على هوائيات المحطات الارضية ان تتابع حركة القمر الصناعي بسرعة والا فانها تفقد أثره.
مام القمار التي تطير على ارتفاع 36000 كم فانها تدور حول الكرة الارضية خلال 23 ساعة و 56 دقيقة.

واذا كان القمر الصناعي فوق خط الاستواء فانه يتم دورة كاملة خلال فترة 24 ساعة ولهذا فهو يبدو الى المراقب على سطح الارض وكانه ثابتا في الفضاء لانه يدور متوامنا بنفس سرعة دوران الارض حول نفسها.

ان معظم الاقمار الصناعية المخصصة للاتصالات تطير فوق خط الاستواء لانها تعطي ميزة جيدة، حيث يمكن توجيه هوائيات المحطات الارضية باستمرار الى نفس النقطة في السماء.
وهذه الاقمار تغطي اكثر مناطق العالم ازدحاما بالسكان والتي تقع بين خط الاستواء وخط عرض 60.
ولتغذية الاجهزة الالكترونية لهذه الاقمار بالتيار الكهربائي ، فانه تستخدم الخلايا الشمسية التي تقوم بتحويل ضوء الشمس الي تيار كهربائي.

مساوئ الاقمار الصناعية التي تطير على ارتفاعات عالية فوق خط الاستواء، تتمثل بالمسافة الكبيرة التي يجب تقطعها الاشارة ، وهذا يتطلب اشارة ذات طاقة عالية. بالاضافة الى ذلك هناك التاخير الزمني الحاصل بين ارسال الاشارة واعادة استقبالها مرة ثانية.

فالاشارة كما هو معلوم تسير بسرعة 300000 كم في الثانية، وهناك تأخير قدره 120 ميلي ثانية وهو الزمن اللازم لقطع المسافة بين المحطة الارضية والقمر الصناعي، وفي بعض الحالات يصل هذا الزمن حتى 1 ثانية اذا كانت المسافة المقطوعة كبيرة جدا. مثلا عند اجراء مكالمة هاتفية بين دولة لدولة اخري بعيدة عبر الاقمار الصناعية فاننا نشعر بهذا التاخير الزمني.

من ناحية اخري قام التحاد السوفياتي باطلاق سلسلة اقمار صناعية للاتصالات تحت اسم
Molniya وهي تدور في مدارات اهليجية عالية حول الارض كل 12 ساعة .

وعوضا على ان يكون القمر في مسار استوائي ، فان مساره يميل بشكل زاوية الاوج فوق اراضي التحاد السوفياتي وبذلك يقضي القمر الصناعي حوالي 8 ساعات فوق الاتحاد السوفياتي.

تقنية الاقمار الصناعية:
يمكن توجيه هوائيات الاقمر الصناعي بدقة نحو سطح الارض وذلك بجعل القمر الصناعي متوازيا في مداره. ويتم ذلك بجعل جسم القمر الصناعي يدور حول نفسه مرة كل ثانية ، وهذا يمكن من توجيهه دائما باتجاه نقطة محددة (بشكل متوازي مع محور الارض).

من ناحية اخرى تدور هوائيات القمر الصناعي بنفس السرعة ولكن باتجاه معاكس وهذا يجعل الهوائيات باتجاه نقطة معينة ثابتة من سطح الارض . اما الواح الخلايا الشمسية فيجب ان تتوجه باستمرار نحو الشمس.
ان داخل القمر الصناعي يجب ان يكون ذو حرارة ثابتة ، وذلك بسبب حساسية الاجهزة الالكترونية .
ولهذا تستخدم اجهزة خاصة للتبريد والتسخين ، كما يدهن الجسم الخارجي للقمر بمواد ماصة لحرارة الشمس.

في العادة تحوى الاقمار الصناعية على هوائيات ارسال واستقبال منفصلة. وتكون هوائيات الارسال بشكل صحون لتقوم بتوجيه الاشارات الى منطقة محددة من سطح الارض حيث تقوم المحطات الارضية باستقبالها.
ويستطيع المهندسون توجيه هوائيات القمر الصناعي الي اي نقطة وذلك بواسطة ارسال اشارات تحكم خاصة.

كذلك يحوي القمر على اجهزة تضخيم الاشارة الملتقطة الى بضعة عشرات الالف مليون من المرات من اجل اعادة ارسالها مرة ثانية الى المحطات الارضية ورغم ان القمر الصناعي يلتقط عدد كبير من الترددات المختلفة فانه لا يحدث تداخل في ما بينها ، بسبب استخدام الموجات الميكروية
Microwave ، والتى لا تتأثر بالطبقات المتأنية في الغلاف الجوي التي تعكس الاشارات الاخري.

في معظم الاقمار الصناعية يبلغ تردد الاشارة الملتقطة 6 ميجاهرتز وتردد الاشارة المرسلة 4 جيجاهيرتز وفي بعض الانواع تبلغ 7 و8 جيجاهيرتز او 11 و 14 جيجاهيرتز على التوالي.
يتم تغذية الاجهزة الالكترونية في هذه الاقمار بواسطة الطاقة الشمسية حيث تقوم خلايا شمسية بتحويلها الى تيار كهربائي.

المحطات الارضية:
يزداد عدد المحطات الارضية بسرعة ومعظم هذه المحطات مزودة بهوائي على شكل صحن يصل قطره الى 30 متر .
وهذا الهوائي يمكن تحريكه في كافة الاتجاهات

تعمل معظم المحطات الارضية على ارسال واستقبال الاشارات اللاسلكية التي تحمل المكالمات الهاتفية والاقنية التلفزيونية.

الاستخدامات:
برغم ان معطم الناس يعتقدون ان الاقمار الصناعية تستخدم فقط لنقل الصور التلفزيونية عن الاحتفالات العالمية ومباريات كرة القدم فانها في الواقع تستخدم ايضا لنقل المكالمات الهاتفية واشارات التلكس و الكمبيتر......الخ.

تتميز الاتصالات عبر الاقمار الصناعية بانها تتم بسرعة وبامان ودون الحاجة الى مد كابلات عبر المحيطات والصحاري.
وكثير من المدن الافريقية والهندية الموجودة عبر الصحاري والبراري ، تصل مع العالم الخارجي بواسطة القمار الصناعية .

والان تم استخدام البث المباشر من القمار الصناعية الى هوائيات خاصة في المنازل حيث يمكننا إلتقاط اي اشارة من القمر الصناعي دون الحاجة الى المحطة الارضية.

أول قمر صناعي أُطلق بعض الدولةالكبرى
الدولة
سنة إطلاق القمر
الاسم الرسمي للقمر
1957
1958
1965
1970




الخاتمة :ــ
كان العرب أول من استخدم كلمة الساتل في علم الفلك دلالة على الأجسام الفضائية التي تتبع أخرى وتدور في فلكها، فالقمر ساتل للأرض، وجمعها سواتل وأصلها سَتَلَ القومُ سَتْلاً، أي خرجوا متتابعين واحداً إثر واحد. وستل الدمع أي تقاطر.[1]. وكلمة ساتل العربية دخلت اللغة الإنجليزية من خلال اللغتين اللاتينية والفرنسية لتصبح (بالإنجليزية: Satellite‏)
.لإطلاق ساتل يجري الاتفاق والتعاقد مع إحدى الشركات الفضائية المتخصصة في ذلك. ولأغراض التأمين يصنع ساتلين متطابقين تماما، حتى إذا تاه الساتل في الفضاء لأخطاء فنية ولم يبقى في مداره، يقوموا بإطلاق النسخة الثانية. ويستخدم لهذا الغرض مركبات فضائية خاصة تحمل هذه السواتل معها وتطلقها في مدارها الخاص. ثم باستخدام وسائل التحكم عن بعد يقوم فريق أرضي بضبط هذا الساتل للقيام بمهامه.

الفهرس

الصفحة
الرقم
الفهرس
2
المقدمة
3
تعريف الأقمار
4
المحطات الأرضية
8
تقنية الأقمار الصناعية:
10
الاستخدامات الأقمار الصناعية:
11
الدولة التي أُطلق الأقمار الصناعية:
11
الخاتمة
12
المراجع
13
  

المراجع :

            الأقـْـمَار الصِّـناعِـيّة التجَـسّسِيّة: رُعْــبٌ مَـا بـَعـْـدَهُ رُعْــبْ
بقلم/ جون فليمينغ

        الدليل العالمي للأقمار الصناعية  
(World Satellite Directory) النسخة رقم 14 لعام
(1992)