تعريف الأقمار الصناعية
القمر الصناعي عبارة عن معدات أو أجهزة تدور حول الأرض أو أي كوكب آخر، وقد صُنعت الأقمار الصناعية بواسطة العلماء والتقنيين لتحقيق أهداف معينة من خلال إرسال واستقبال إشارات التلفزيون، حيث تُرسل الإشارة بواسطة محطة على سطح الأرض ثم يستقبل القمر الصناعي الإشارة ويعيد بثها إلى أماكن أخرى على الأرض، وبسبب وجود هذه الأقمار الصناعية في الفضاء بات من الممكن مشاهدة برنامج تلفزيوني واحد في جميع أنحاء العالم، بالإضافة إلى أن بعض الأقمار الصناعية تقوم بإرسال واستقبال الاتصالات الهاتفية والفاكس والكمبيوتر من أجل التواصل مع أي شخص في العالم، وكذلك تعمل الأقمار الصناعية الأخرى على مراقبة الطقس في العالم من أجل تزويد برامج الحاسوب بمعلومات عن الطقس كي تساعد العلماء في معرفة ما ستكون عليه الأحوال الجوية ثم تُنشر هذه المعلومات على الملأ عن طريق مراسلي الطقس في برامج الأخبار التلفزيونية، وعلاوة على ذلك تلتقط بعض الأقمار الصناعية صورًا دقيقة للغاية لسطح الأرض وترسل هذه الصور إلى العلماء لإخبارهم بالتغييرات التي تحدث في جميع أنحاء العالم والتي تتعلق بالمحاصيل والمياه والموارد الأخرى.[1]
أنواع الأقمار الصناعية
تصنف الأقمار الصناعية وفقًا لنوع المدار الموجود فيها إلى ما يلي:[2]
- أقمار مدارات الأرض المنخفضة: عادة ما تستخدم الأقمار الصناعية في مدارات الأرض المنخفضة للاستطلاع العسكري، ويمكن لهذا النوع من الأقمار الصناعية أن تدور في مدارات سريعة جدًا حيث إن إكمال لفة كاملة حول الأرض يستغرق حوالي 90 دقيقة، ولكن هذا النوع من الأقمار الصناعية يتلف بسرعة ويحتاج إلى استبدال في كثير من الأحيان، ومن الأمثلة على القمر الصناعي منخفض المدار سبوتنيك 1 الشهير والذي كان أول قمر صناعي أطلق من قبل الروس في الرابع من أكتوبر عام 1957.
- أقمار المدارات المتزامنة مع الشمس: تُعرف هذه الأقمار أيضًا باسم الأقمار الصناعية في المدارات الشمسية المتزامنة واستخدامها الأكثر شيوعًا هو توقعات الأرصاد الجوية، ويكون اتجاه القمر الصناعي ثابتًا بالنسبة إلى الشمس طوال العام مما يسمح بتنبؤات الطقس الدقيقة للغاية، ويُشار إلى أن عدد المرات التي يستطيع هذا النوع من الأقمار الصناعية إكمال المدار فيها يصل من 15 إلى 16 مرة في اليوم.
- أقمار المدارات المتزامنة مع الأرض: يُوضع هذا النوع من الأقمار الصناعية في مدار يتوافق تمامًا مع دوران الأرض ولذلك يستغرق إكمال دورة كاملة 24 ساعة، وعادة ما تستخدم هذه الأنواع للاتصالات عالية السرعة، ويكون شكل المدار لهذا القمر إهليلجيًا بحيث يبدو وكأنه يحوم فوق الأرض في نفس النقطة، ويُشار إلى أن أول قمر صناعي من هذا النوع هو سينكوم 2 واستخدم في الاتصالات، وقد أطلق من قبل وكالة ناسا في 26 من يوليو من العام 1963 من قاعدة كيب كانافيرال.
- الأقمار الصناعية المستقرة بالنسبة للأرض: تتشابه الأقمار الصناعية المستقرة بالنسبة للأرض مع أقمار المدارات المتزامنة مع الأرض في المدة المستغرقة من أجل إكمال دورة كاملة وهي 24 ساعة، ومع ذلك يختلف هذان النوعان عن بعضهما في أن الأقمار الصناعية المستقرة بالنسبة إلى الأرض ثابتة ولا تتحرك، حيث تكون مستقرة في نقطة محددة فوق خط الاستواء، وتستخدم هذه الأقمار في اتصالات الفيديو والتلفزيون، ويُشار إلى أن دورة الأقمار الصناعية المستقرة بالنسبة إلى الأرض تكون عادة على مساحة 35،788 كيلو متر مربع، أما وزن هذه الأقمار فيصل في العموم إلى عدة آلاف من الكيلو غرامات، وتُوضع الأقمار الصناعية المستقرة بالنسبة للأرض في المدار من خلال مركبات الإطلاق مثل "Arianne Rocket" أو "Space Shuttle"، ومن الجدير بالذكر أن معظم الأقمار الصناعية تستمد طاقتها من أشعة الشمس باستخدام الألواح الشمسية الضخمة، أما الأنواع التي تُرسل إلى أعماق كبيرة في الفضاء فغالبًا ما تُزوّد بالطاقة النووية.
عدد الأقمار الصناعية
وفقًا لمؤشر الأجسام المطلقة في الفضاء الخارجي والذي يحتفظ به مكتب الأمم المتحدة لشؤون الفضاء الخارجي"UNOOSA" بلغ عدد الأقمار الصناعية التي تدور حول كوكب الأرض في بداية عام 2019 ما يصل إلى 4987 قمرًا صناعيًا بزيادة قدرها 2.68% مقارنة بنهاية أبريل من العام 2018، وقد سجل مكتب الأمم المتحدة لشؤون الفضاء الخارجي "UNOOSA" ما يصل إلى 382 جسمًا تم إطلاقها في الفضاء خلال عام 2018 أي أقل بنسبة 15.67% من الأجسام التي أُطلقت في عام 2017 والتي بلغت 382، ويُشار إلى أن الأقمار الصناعية الموجودة في الفضاء قد حققت الهدف الأولي المتمثل في تصوير كتل الأرض كل يوم، ومن الجدير بالذكر وبحسب ما ورد من مكتب الأمم المتحدة لتنسيق الشؤون الإنسانية "UNOOSA" أنه أُطلق ما مجموعه 8378 قمرًا في الفضاء، ولا يزال يوجد 4994 قمرًا صناعيًا في المدار على الرغم من أن 7 منهم في مدار حول أجرام سماوية أخرى غير الأرض، وبذلك وكما ذكرنا سابقًا فقد بلغ العدد الكلي 4987 قمرًا صناعيًا تدور في السماء كل يوم، ويُشار إلى أن السنوات العشر القادمة ستكون مثيرة للاهتمام فيما يتعلق بالأقمار الصناعية، ومن غير المرجح أن يتم الحفاظ على نفس المستوى من النمو الأخير، حيث إنه من المتوقع إطلاق عدد كبير من الأقمارالصناعية في كل عام، فقد توقعت حكومة المملكة المتحدة أنه سيطلق 2000 قمر صناعي صغير بحلول عام 2030.[3]
عيوب الأقمار الصناعية
تعد الأقمار الصناعية اختراعًا مهمًا ومثيرًا للإعجاب من بين جميع الاختراعات إلا أنه لدى هذه الأقمار بعض الجوانب السلبية، حيث إن الأقمار الصناعية مكلفة للغاية، ويصعب صيانتها ولا يمكن الاعتماد عليها دائمًا، ولذلك يجب موازنة هذه العيوب مقابل الفوائد العديدة التي توفرها الأقمار الصناعية والمتمثلة بالتقاط صور لأشياء مختلفة على الأرض وفي الفضاء، وإرسال واستقبال مجموعة متنوعة من الإشارات لأجهزة التلفزيون والهواتف المحمولة وأجهزة GPS، وفيما يلي المزيد من التفاصيل حول سلبيات الأقمار الصناعية:[4]
- التكلفة العالية: الأقمار الصناعية غالية الثمن، فبالإضافة إلى ارتفاع تكلفة بناء هذه الأجهزة، هنالك أيضًا تكلفة إطلاق القمر الصناعي إلى الفضاء، حيث تعد الأقمار الصناعية مكلفة حتى عندما يتم إطلاقها بنجاح على الرغم من أنه في كثير من الأحيان تبدأ عمليات الإطلاق بالفشل، ففي عام 2017 فُقد قمر صناعي بلغت تكلفته مليار دولار بسبب فشل الصاروخ الذي يحمله في الوصول إلى ارتفاع المدار، ويُشار إلى أنه قد ترتفع تكاليف القمر الصناعي مع تزايد تعقيدات تقنيات الأقمار الصناعية للتعامل مع أغراض مختلفة.
- تقطّع استقبال الإشارة: مشكلة أخرى مع الأقمار الصناعية وهي جودة الإشارة، حيث يوجد عوامل مختلفة تؤثر على قوة إرسال واستقبال إشارة القمر الصناعي، فقد تحدث أخطاء بواسطة القمر الصناعي أو في المحطات الأرضية الأمر الذي يسبب مستوى متغير في الإشارة، وقد تؤثر عدة ظروف مثل الطقس أو البقع الشمسية والتي يستحيل تجنبها على إشارة القمر الصناعي.
- مشكلة تأخير الانتشار: تأخير الانتشار هو المصطلح المستخدم لوصف طول الوقت الذي يستغرقه القمر الصناعي للتواصل مع الأرض، وهذا التأخير يحدث بسبب المسافة الهائلة التي يتعين على القمر الصناعي إرسال الإشارة إليها، حيث يتراوح الوقت من 270 ميلي ثانية إلى 320 ميلي ثانية لوصول الإشارة إلى القمر الصناعي من الأرض وإعادة استقبالها، وهذا التأخير يمكن أن يسبب صدًى عبر اتصالات الهاتف.
- عدم القدرة على صيانة الأقمار الصناعية: كانت الأقمار الصناعية مستحيلة الصيانة بأي شكل من الأشكال إلى أن أجري إصلاح ناجح لتلسكوب هابل عندما استخدم رواد فضاء ناسا مكوك الفضاء للالتقاء بالتلسكوب وصيانة بعض المعدات التالفة، ومع ذلك لا يزال من الصعب للغاية إجراء أعمال الصيانة على الأقمار الصناعية، ويُشار إلى أن وكالة ناسا تُجري تصاميمًا على روبوتات يكون عملها الوحيد إصلاح الأقمار الصناعية، حيث تُدار العملية من قبل قسم في ناسا يسمى مكتب تطوير خدمات الأقمار الصناعية.