يعرف القمر الصناعي (بالإنجليزية: Satellite) بأنه آلة من صنع بشري تم إرسالها للفضاء لتدور في مدار حول الأرض أو حول جرم سماوي آخر، بهدف أخذ صور للأرض، واستكشاف الأجرام الأخرى، وإرسال موجات التلفاز والهاتف إلى الأرض.[١]


فوائد القمر الصناعي

للأقمار الصناعية فوائد وأهمية كبيرة للبشرية، ومن هذه الفوائد ما يلي:[١][٢]

  • يمكن للأقمار الصناعية كشف مساحات شاسعة من الأرض في لحظة واحدة وذلك بسبب دورانها على ارتفاعات عالية جدًا عن سطح الأرض؛ مما يجعل عملية جمع المعلومات أسرع بكثير من جمعها من الأرض.
  • تقوم بعض الأقمار الصناعية بالتقاط صور للأرض تساعد علماء الأرصاد الجوية في التنبؤ بالطقس والأعاصير.
  • تمتلك الأقمار الصناعية القدرة على رصد الفضاء بوضوح؛ ويعود السبب في ذلك إلى أنها تدور في مدارات أعلى من الغيوم والغبار الموجود داخل الغلاف الجوي للأرض، وتكمن أهمية ذلك في توفير صورة أوضح لعلماء الفلك عن المجموعة الشمسية والكون.
  • تستقبل الأقمار الصناعية إشارة بث التلفاز من الأرض، وتعاود إرسالها مرة أخرى على مدًى واسع، وفي أكثر من نقطة على سطح الأرض.
  • تستقبل الأقمار الصناعية إشارات الهواتف النقالة، وتعيد إرسالها مرة أخرى على مدًى واسع، وفي أكثر من نقطة على سطح الأرض، مما وفر الجهد والمال، فمدّ أسلاك الهاتف لمسافات طويلة أو تحت البحر صعب ومكلف جدًا.


أجزاء القمر الصناعي

فيما يلي الأجزاء الأساسية للقمر الصناعي:[٣]

  • الحافلة: هو هيكل القمر الصناعي الذي يرتبط بجميع أجزائه الأخرى.
  • مصدر الطاقة: تعتمد معظم الأقمار الصناعية على الألواح الشمسية لتوليد الطاقة الكهربائية، وتوجد فيها بطاريات لتخزين الطاقة الكهربائية لاستخدامها عند وقوعه في منطقة ظل الأرض، وبعضها يوجد فيها مفاعل نووي لإنتاج الطاقة الكهربائية.[٤]
  • نظام التحكم بالحرارة: يقوم هذا النظام بعكس وإعادة إشعاع الحرارة الناتجة عن تعرض القمر الصناعي لأشعة الشمس المباشرة، والناتجة كذلك عن الأجهزة الكهربائية الموجودة فيه.
  • نظام الحاسوب: يقوم هذا النظام بالتحكم في كيفية عمل القمر الصناعي، كما يقوم بمراقبة بعض الأمور كالارتفاع، والاتجاه، ودرجة الحرارة.
  • نظام التواصل: يقوم هذا النظام بتبادل المعلومات بين الأقمار الصناعية، ويقوم كذلك بإرسالها إلى المحطات الموجودة على الأرض.
  • نظام التحكم في السلوك: يحافظ هذا النظام على توجيه القمر الصناعي بالاتجاه الصحيح، حيث يستخدم جهاز المدوار (Gyroscope)، والدافعات في الغالب لتغيير الاتجاه، بينما تُستَخدم المستشعرات الضوئية لتحديد الاتجاه الذي سيسلكه القمر الصناعي.
  • نظام الدفع: يمكن استخدام محرك صاروخي على القمر الصناعي للمساعدة في وضعه في المدار الصحيح، وبمجرد دخول القمر الصناعي المدار؛ فإنه لا يحتاج أي صواريخ لتحريكه، ورغم ذلك يتم استخدام صواريخ صغيرة تسمى الدافعات إذا احتاج القمر الصناعي إلى تغيير مداره قليلًا.


أنواع الأقمار الصناعية

تختلف أنواع الأقمار الصناعية باختلاف مهامها، وفيما يلي أنواع الأقمار الصناعية:[٥]

  • أقمار الأرصاد الجوية (Weather Satellites): يستخدم هذا النوع من الأقمار الصناعية في الغالب في رصد وتسجيل مناخ الأرض والطقس، ويمكن للأقمار الصناعية الجوية كذلك رصد العواصف الرملية، والعواصف الترابية، وظاهرة الشفق القطبي، والغطاء الثلجي، والحرائق، وتأثيرات التلوث البيئي، وتيارات المحيطات، والنشاطات البركانية، وغيرها من الظواهر الطبيعية وأعمال البشر.
  • الحبال الفضائية (Tether Satellites): هي أقمار صناعية متصلة بقمر صناعي آخر بواسطة سلك رفيع يُعرف باسم الحبل (Tether)، وتُستخدم هذه الأقمار الصناعية بشكل أساسي في التحكم في ارتفاع، واستقرار، ودفع القمر الصناعي، وكذلك الحفاظ على المواقع النسبية لنظام استشعار أكبر له.
  • محطة الفضاء (Space Stations): هي سفينة صاروخية مصممة لدعم أفراد الطاقم، وتحوم في الفضاء لفترة طويلة من أجل أن تحط المركبات الفضائية الأخرى عليها كمرفأ لهم، وتختلف المحطات الفضائية عن غيرها من المركبات الفضائية التي تنقل الركاب بافتقارها إلى أنظمة هبوط فائقة، فضلًا عن نظام الدفع.
  • أقمار الاسترداد (Recovery satellites): وتعرف أيضًا باسم كبسولات الفضاء، يقوم هذا النوع من الأقمار الصناعية باستعادة الشحنات البيولوجية، والاستطلاعية، والإنتاجية الفضائية، وغيرها من الشحنات من الفضاء ومدار الأرض، ومعظم أقمار الاسترداد تكون مأهولة لأنها تعمل بكامل طاقتها؛ لذلك يجب أن تحتوي على جميع الأشياء الضرورية للحياة اليومية كالماء، والغذاء، والهواء، ويجب كذلك أن تحمي رواد الفضاء من الإشعاعات والطقس الفضائي المتجمد.
  • أقمار التجسس (Reconnaissance Satellites): هي أقمار صناعية مصممة لمراقبة الأرض لأغراض عسكرية، وتحتوي هذه الأقمار على أجهزة استشعار تعمل بالأشعة تحت الحمراء لتعقب الصواريخ، وأجهزة استشعار إلكترونية للتنصت على المحادثات السرية، كما تتصف معظم المعلومات عن أقمار الاستطلاع بأنها أسرار عسكرية، ويمكن أيضًا الإشارة إليها على أنها أقمار تجسس.
  • الأقمار الصناعية المصغرة (Miniaturized Satellites): سميت بذلك لصغر حجمها وقلة كتلتها؛ إذ لا تتجاوز كتلتها 50 كيلوغرامًا، والهدف الأساسي من إنشائها هو تقليل التكاليف، حيث تتطلب الأقمار الصناعية الأكبر حجمًا صواريخ ضخمة ذات قوة دفع أكبر، وتكون تكاليف صيانتها باهظة.
  • المركبات الفضائية المأهولة (Crewed Spacecraft): تُعرف أيضًا باسم رحلات الفضاء المأهولة أو رحلات الفضاء البشرية، وهي عبارة عن قمر صناعي على متنه ركاب بشريون، وتتم إدارة هذه الأقمار إما عن بعد من المحطات الأرضية، أو مباشرةً بواسطة طاقمها، وتعد محطة الفضاء الدولية مركبةً فضائية مأهولة موجودة باستمرار في الفضاء منذ عام 2001م.
  • الأقمار الصناعية القاتلة (Killer Satellites): هي أقمار صناعية مصممة لتدمير الرؤوس الحربية من الدول المعادية، والأقمار الصناعية، وغيرها من الأجسام الفضائية التي تشكل خطرًا على الحياة على الأرض.
  • الأقمار الصناعية الملاحية (Navigational Satellites): تم تصميم الأقمار الصناعية الملاحية بشكل أساسي لمساعدة السفن، والطائرات، ومشغلي المركبات على تحديد موقعهم الجغرافي، وتم إنشاؤها في الأصل حتى تتمكن الغواصات النووية من الإبحار بنجاح في المياه أثناء القصور الذاتي، وتسمح الأقمار الصناعية الملاحية لأجهزة الاستقبال الإلكترونية الصغيرة بتحديد الارتفاع، ودائرة العرض، وخط الطول بدقة عالية.
  • الأقمار الصناعية لرصد الأرض (Earth Observation Satellites): هي أقمار صناعية مصممة بشكل أساسي لمراقبة كوكب الأرض من مداره، وهي تشبه أقمار الاستطلاع، إلا أنها ليست مخصصة لأغراض عسكرية، بل لصنع الخرائط، وللأرصاد الجوية، ولمراقبة البيئة، وتحتوي غالبية أقمار مراقبة الأرض على أجهزة يجب التحكم فيها على ارتفاعات منخفضة نسبيًا.
  • الأقمار الصناعية للاتصالات (Communication Satellites): هي أقمار صناعية تقوم بنقل وتضخيم إشارات الاتصالات اللاسلكية من خلال أجهزة الإرسال والاستقبال، وتعمل كقنوات اتصال بين المرسل والمستقبل بناءً على مواقع مختلفة على الأرض، كما تُستخدم هذه الأقمار الصناعية في الراديو، والتلفزيون، والجيش، والإنترنت، وتطبيقات الهواتف.
  • الأقمار الصناعية الحيوية (Biosatellites): هي أقمار صناعية الهدف من تصميمها هو نقل الحياة إلى الفضاء.
  • الأقمار الصناعية الفلكية (Astronomical Satellites): تعرف أيضًا بالتلسكوبات الفضائية أو بالمراصد الفضائية، وهي أقمار صناعية تستخدم لرصد الكواكب والمجرات البعيدة بما في ذلك أجسام الفضاء الخارجي الأخرى.


تجهيزات القمر الصناعي وإطلاقه

يتم إطلاق القمر الصناعي إلى الفضاء بوضعه على صواريخ مملوءة بأطنان من وقود الصواريخ، حيث يوفر الوقود الطاقة اللازمة للصاروخ للإقلاع عن سطح الأرض، وتقوم فكرة إطلاق الصواريخ على مبدأ "لكل فعل رد فعل مساوٍ له بالمقدار ومعاكس بالاتجاه"، فعند احتراق الوقود، ينتج ما يسمى بالعادم (Exhaust)، وهي النيران، والغازات الحارة، والدخان، والتي تصدر من الصاروخ باتجاه الأرض، وتعد هذه العملية هي الفعل، ونتيجةً لذلك، تنتج قوة دافعة تجعل الصاروخ يتحرك للاتجاه المعاكس، أي للأعلى، حيث يبدأ بالارتفاع عن سطح الأرض، وهذا هو رد الفعل، ويلزم لاستمراره في التحليق للأعلى وجود كميات كافية من الوقود تكفي لتوليد قوة دفع أقوى من قوة الجاذبية الأرضية.[٦]


كيف يدور القمر الصناعي حول الكوكب؟

بعد انطلاق الصاروخ من الأرض، وعند وصوله إلى الارتفاع المطلوب، يقوم الصاروخ بإفلات القمر الصناعي، وبعدها يبدأ القمر الصناعي بالحركة في مداره، إذ يتسبب في هذه الحركة التوازن بين الزخم وقوة الجاذبية، فالزخم الناتج عن إفلات الصاروخ للقمر الصناعي تجعله يتحرك في اتجاه واحد، بينما تقوم قوة الجاذبية بسحبه باتجاه الكوكب، مما يؤدي إلى حركته في مدار حوله.[٦]


الدول التي أطلقت أقمارًا صناعية

تعد الولايات المتحدة الأمريكية صاحبة أكبر عدد أقمار صناعية في الفضاء، إذ يبلغ عددها 3757 قمرًا صناعيًا، مما يشكل حوالي 50.4% من الأقمار الصناعية المنتشرة في الفضاء، وتليها في الترتيب رابطة الدول المستقلة، وهي مجموعة من دول الاتحاد السوفييتي، ويبلغ عدد الأقمار التابعة لها 1532 قمرًا صناعيًا، أي ما يشكل حوالي 20.5% من الأقمار الصناعية المنتشرة في الفضاء، تليها الصين، والمملكة المتحدة، واليابان، والهند، ووكالة الفضاء الأوروبية بنسب أقل منهما، كما تمتلك منظمة الاتصالات الفضائية العربية المعروفة بعرب سات 14 قمرًا صناعيًا، بينما تمتلك المملكة العربية السعودية 15 قمرًا صناعيًا، وهي أكثر الدول العربية امتلاكًا لها، تليها الإمارات العربية المتحدة التي تمتلك 12 قمرًا صناعيًا، ومصر التي تمتلك 9 أقمار صناعية، ثم الجزائر التي تمتلك 6 أقمار صناعية، كما تمتلك العراق قمرًا صناعًا واحدًا فقط، وهي الدول العربية الوحيدة التي تمتلك أقمارًا صناعية في الفضاء.[٧]


معلومات عن القمر الصناعي

تاريخ الأقمار الصناعية

كان الاتحاد السوفييتي أول من بدأ باستكشاف الفضاء، وكان ذلك بإطلاقه لأول قمر صناعي وهو سبوتنيك 1 (Sputnik 1) في أكتوبر عام 1957م، وقد كان يُتِمّ دورة حول الأرض كل 96 دقيقة، كما تم رصد أمواج الراديو التي كان يصدرها من شتّى بقاع الأرض، وبعد ذلك بثلاثة شهور فقط، وفي يناير عام 1958م، قامت الولايات المتحدة الأمريكية بإطلاق أول قمر صناعي لها وهو إكسبلورر 1 (Explorer 1)، وقد كان أصغر بكثير من القمر الصناعي سبوتنيك.[٨]


ما الذي يمنع الأقمار الصناعية من الاصطدام ببعضها في الفضاء؟

يقدر عدد الأجسام الصناعية التي تدور حول الأرض بنصف مليون جسم، وتتراوح أحجامها بين صغير كبقعة الطلاء، وعملاقة كقمر صناعي كامل، وجميعها تدور بسرعات عالية تصل إلى آلاف الكيلومترات في الساعة، ومعظم هذه الأجسام تصنف على أنها نفايات فضائية، لذلك يتوجب على الوكالات الفضائية مراقبة المدارات قبل إطلاق أي قمر صناعي فيها، لذلك تقوم العديد من الأقمار الصناعية بإجراء مناورات للابتعاد عن الأجسام المنتشرة حول الأرض.[٤]


ما الذي يمنع الأقمار الصناعية من السقوط على الأرض؟

بعد إفلات القمر الصناعي من الصاروخ، يبدأ القمر الصناعي بالحركة في مداره، وليبقى في مداره دون السقوط على الأرض، إذ يجب عليه الحركة بسرعة كافية للتغلب على قوة جذب الأرض له، أي أن السبب في عدم سقوطه على الأرض هو الموازنة بين سرعته وقوة الجاذبية الأرضية.[٩]


المراجع

  1. ^ أ ب Dan Stillman (7/8/2017), "What Is a Satellite?", Nasa, Retrieved 6/6/2021. Edited.
  2. ↑ Dan Stillman (7/8/2017), "What Is a Satellite ?", Nasa, Retrieved 6/6/2021. Edited.
  3. ↑ "Artificial satellites ", Sciencelearn, 15/10/2020, Retrieved 6/6/2021. Edited.
  4. ^ أ ب Elizabeth Howell (29/9/2020), "What is a Satellite?", Space, Retrieved 6/6/2021. Edited.
  5. ↑ Benjamin Elisha Sawe (25/4/2017), "How Many Types Of Satellites Are There?", Worldatlas, Retrieved 6/6/2021. Edited.
  6. ^ أ ب "How Do We Launch Things Into Space?", spaceplace.nasa, 30/7/2020, Retrieved 19/6/2021. Edited.
  7. ↑ "SATELLITES BY COUNTRIES AND ORGANIZATIONS", n2yo, Retrieved 19/6/2021. Edited.
  8. ↑ "Earth Satellite", Britannica, Retrieved 6/6/2021. Edited.
  9. ↑ "Why Don’t Satellites Fall Out of the Sky?", nesdis, 27/12/2017, Retrieved 19/6/2021. Edited.