الأقمار الصناعية
يُعرف القمر الصناعي (بالإنجليزية: Satellite) بأنه جهاز يُطلق إلى الفضاء الخارجي ليدور بعد وصوله حول الأرض أو أي جرم سماوي آخر. تُساهم الأقمار الصناعية بشكل كبير في استكشاف الكون والفضاء، حيث يمكن لبعضها نقل مجموعة من الأشخاص، بالإضافة إلى كونها وسيلة فعّالة للتواصل بين الأفراد.
تاريخ الأقمار الصناعية
حقق الاتحاد السوفيتي إنجازًا رائدًا بإطلاقه القمر الصناعي سبوتنك 1 في 4 أكتوبر 1957، والذي يُعتبر أول قمر صناعي في تاريخ البشرية. كان وزنه حوالي 83 كجم وحجمه يقارب حجم كرة السلة، واستغرق حوالي 98 دقيقة للدوران حول الأرض في مدار بيضاوي.
هذا الإنجاز أدّى إلى نشوب تنافس بين الولايات المتحدة والاتحاد السوفيتي في مجالات استكشاف الفضاء، وكان له تأثيرات كبيرة في الجوانب العسكرية والسياسية والتكنولوجية.
استخدامات الأقمار الصناعية
تمتاز الأقمار الصناعية بالعديد من الاستخدامات والفوائد، ومن أبرزها:
- استكشاف النظام الشمسي: تم إرسال مجموعة من المركبات الفضائية للاستكشاف حول كواكب النظام الشمسي. تشمل بعض الأقمار الصناعية المهمة:
- غاليليو: يدور حول كوكب المشتري.
- كاسيني: يدور حول كوكب زحل.
- ماجلان: يدور حول كوكب الزهرة.
- الأقمار المستخدمة في بعثة الفايكينغ لكوكب المريخ ومهمة الاستكشاف الشامل للمريخ.
- تحديد المواقع الجغرافية: يوفر نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) دقة عالية في تحديد المواقع على سطح الأرض، وذلك بفضل شبكة من الأقمار الصناعية المتصلة.
- دراسة الأرصاد الجوية: تجمع الأقمار الصناعية البيانية المتعلقة بالطقس وتقوم بتحديثها باستمرار لرصد تغيرات المناخ والظروف الجوية المتوقعة. بالرغم من دقة هذه البيانات، إلا أنه يمكن الاعتماد عليها لفترة لا تتجاوز 48 ساعة.
- استكشاف الكون: قدمت الأقمار الصناعية العديد من الصور والمعلومات الفلكية، حيث تُعتبر الصور الملتقطة بواسطة سلسلة أقمار فوياجر من بين أولى الصور التي تم التقاطها من خارج الأرض. كما أن تلسكوب هابل قدّم رؤية واضحة ودقيقة تفوّقت على تلك التي توفرها التلسكوبات الأرضية.
أسباب عدم سقوط الأقمار الصناعية على الأرض
توجد عدة أسباب تحول دون سقوط الأقمار الصناعية إلى الأرض، منها:
- سرعة الدوران: يمكن تصور القمر الصناعي كجسم لا تتأثر حركته إلا بقوة الجاذبية. ويتواجد خط كارمان على ارتفاع 100 كم، حيث تبدأ الأقمار الصناعية بالتحرك في الفضاء. تعتمد عدم سقوط الأقمار على سرعتها العالية التي تتجاوز 8 كم في الثانية.
- الدوران في مدارات بعيدة: تتعرض الأجسام القريبة من الغلاف الجوي لخطر السقوط بسبب جاذبية جزيئات الغلاف الجوي، مما يؤدي في النهاية إلى تباطؤها وسقوطها. لذا، تُرسل الأقمار إلى مدارات بعيدة حيث الجزيئات قليلة.
- الدوران في نطاقات محددة: توجد مدارات فضائية عدة حول الأرض، منها المدار الأرضي المنخفض الذي يرتفع بين 160 و2000 كم، حيث تدور معظم الأقمار الصناعية. من المهم الإشارة إلى أن جميع الأقمار التي تحمل أشخاصًا في الفضاء كانت ضمن هذا الارتفاع، باستثناء برامج أبولو إلى القمر.
أنواع الأقمار الصناعية
يمكن تصنيف الأقمار الصناعية بناءً على وظيفتها إلى عدة أنواع، وهي على النحو التالي:
- أقمار الاتصالات: تدعم الاتصالات السلكية واللاسلكية والبث التلفزيوني.
- أقمار الملاحة: مسؤولة عن تتبع مواقع الأشياء.
- الأقمار المتخصصة في الأرصاد الجوية: تُستخدم لرسم الخرائط والتنبؤات الجوية.
- الأقمار الأرضية: تُعنى بدراسة البيئة ورصد التغيرات المناخية.
- الأقمار الفلكية: تُستخدم لرصد النجوم والكواكب.
الدول التي أطلقت أقمار صناعية
تملك العديد من الدول أقمارًا صناعية، وتستطيع الدولة الواحدة إطلاق أكثر من قمر. وقد بلغ إجمالي عدد الأقمار التي تم إطلاقها 48 قمرًا. فيما يلي قائمة بأهم الدول التي أطلقت أقمار صناعية:
- الولايات المتحدة الأمريكية: أطلقت 29 قمرًا منها aim وariel وغيرها.
- كندا: أطلقت 3 أقمار، وهي James Webb Space Telescope وMOST وOdin.
- الصين: أطلقت قمر واحد وهو China 1.
- فرنسا: أطلقت القمر Odin.
- اليابان: أطلقت الأقمار Akari وHinode وŌsumi وShinsei وSuzaku وYohkoh.
- كوريا الجنوبية: أطلقت قمر Science and Technology Satellite.
- هولندا: أطلقت قمر Infrared Astronomical Satellite.
- ألمانيا: أطلقت قمر Rosat.
- الهند: أطلقت قمر Aryabhata.
- كوريا الشمالية: أطلقت قمر Kwangmyŏngsŏ.
- روسيا: أطلقت القمرين Cosmos وInternational Gamma-Ray Astrophysics Laboratory.
- السويد: أطلقت قمر Odin.
- إيران: أطلقت قمر Omid.
كيف يعمل القمر الصناعي
تختلف آلية عمل الأقمار الصناعية حسب وظيفتها، وفيما يتعلق بقمر الاتصالات، يستقبل القمر إشارات من محطة أرضية بتردد معين، ثم يعالج البيانات باستخدام أجهزة الإرسال والاستقبال المجهزة على متنه، مثل أجهزة استقبال المذياع ومكبرات الصوت، والتي تعزّز الإشارات الواصلة وتغير ترددها.
مكونات الأقمار الصناعية
يرغب الكثيرون في معرفة مكونات القمر الصناعي وكيفية آلية عمله. وفيما يلي المكونات الرئيسية:
- الهوائيات: تستخدم لاستقبال ونقل الإشارات من وإلى الأرض.
- نظام القيادة ومعالجة البيانات: يتولى قيادة القمر الصناعي وتلقي الأوامر من الأرض.
- نظام التوجيه والاستقرار: يعمل على مراقبة موقع القمر لضمان بقائه في المدار الصحيح.
- الهيكل: يصنع من مواد قوية تتحمل الظروف القاسية في الفضاء.
- نظام تحويل الطاقة: يحول ضوء الشمس إلى طاقة.
- نظام التحكم الحراري: يحمي الأجهزة الداخلية من التغيرات الشديدة في درجة الحرارة.
- أجهزة الإرسال والاستقبال: تقوم بتحويل الترددات العالية إلى ترددات منخفضة ثم إعادة إرسالها إلى الأرض.
مخاطر خروج القمر الاصطناعي عن مساره
تدور الأقمار الصناعية في مداراتها بشكل متوازن نتيجة تساوي القوة الجاذبية مع قوة الطرد المركزي. ولكن قد يحدث خروج القمر الصناعي عن مساره لأسباب عدة، مثل جاذبية الأرض القوية أو مقاومة الهواء، مما يؤدي إلى انحرافه عن مداره واحتراقه عند دخوله الغلاف الجوي، وبالتالي سقوطه على الأرض في نهاية المطاف.
