الوقت المقدر للقراءة: 4 دقائق
كل ما تريد معرفته عن الأقمار الاصطناعية
نادراً ما نفكر بالقدر الكبير الذي نعتمد فيه على الأقمار الاصطناعية في حياتنا. فلولاها كان الكثير مستحيلاً، من التنبؤات الجوية إلى الملاحة.
كما أنها غيرت وجه الحروب بالطبع. إذ تمكنك من تخطي حدود العدو وتتبع حركاته وتوثيق آثار الحروب وجرائمها. وغير ذلك الكثير مما قد يثير بعض الأسئلة في ذهنك. سنخبرك في هذا المقال عن كل ما تريد معرفته عن الأقمار الاصطناعية.
ما هو القمر الاصطناعي؟
هو جسم اصطناعي يطلق إلى الفضاء بسرعة كافية تسمح له بالبقاء في مدار ثابت حول جرم فضائي. تسمى هذه السرعة بالسرعة المدارية. وإذا كان هذا الجرم هو الأرض، فتساوي هذه السرعة ٧.٨ كم في الثانية.
كم عدد الأقمار الاصطناعية العاملة في الفضاء الآن؟
وفقاً لأحدث البيانات الواردة حتى بداية عام ٢٠٢٢، كان عدد الأقمار الاطناعية العاملة في الفضاء ٥ آلاف قمر. ونصف هذا العدد أقمار ستارلينك وون ويب لخدمات الاتصالات العالمية على أي حال.
على أية ارتفاعات تحلق الأقمار الاصطناعية؟
يمكن أن تعمل الأقمار الاصطناعية على ارتفاعات تتراوح بين مئات الكيلومترات إلى آلاف الكيلومترات اعتماداً على المهمة التي تقوم بها على وجه التحديد.
ويحدد الغلاف الجوي للأرض أدنى ارتفاع لمدار القمر الاصطناعي. وكلما زاد قرب القمر من الأرض انخفضت سرعته.
وفي الواقع العملي، فإن المركبة الفضائية على ارتفاع ٢٠٠ كم ستخرج عن المدار في عدة أيام بدون تعديلات دائمة على المسار.
أما العمر المتوسط للأجسام التي تدور على ارتفاع ٤٠٠ كم (الارتفاع الذي تعمل فيه محطة الفضاء الدولية) يقارب سنة واحدة بصورة عامة.
أما المركبات أو الأجهزة التي تدور على ارتفاع يزيد عن ٨٠٠ كم، فهي لا تتأثر فعلياً بغلاف الأرض وستبقى في الفضاء لآلاف السنوات.
ما هي أحجام الأقمار الاصطناعية؟
يحدد أبعاد القمر الاطناعي كل من سعة الحمولة لمركبة الإطلاق، بالإضافة إلى أبعاد مقصورات الحمولة في هذه الأقمار.
وتبلغ كتلة أثقل مركبة تجارية في مدار الأرض حالياً ٧- ٨ طن تقريباً، باستثناء محطة الفضاء الدولية والمحطة المدارية الصينية. وعادة ما تكون هذه الأقمار أقمار اتصالات وتلسكوبات فضائية.
ووفقاً لبعض البيانات، تبلغ كتلة التعديلات الأخيرة التي أجريت على قمر الاستطلاع البصري الأمريكي KH-11 ما مقداره ١٧- ١٩ طناً تقريباً.
وهناك عدد أكبر من الأجهزة الأصغر التي ترافق هذه الأقمار العملاقة في نفس الوقت. فأقمار ستارلينك الشهيرة على سبيل المثال، تبلغ كتلة الواحد منها ٢٦٠ – ٣٠٠ كغ.
ومع التطورات الحالية أصبح بالإمكان تصغير حجم الأقمار الاصطناعية القادرة على العمل وهي بحجم دارة فقط. والقمر الاصطناعي سبرايت من بين الأمثلة على ذلك. إذ يزن الواحد منها ٤ غرامات وقطره ٣.٥ سم وتكلفته أقل من ١٠٠ دولار أمريكي!
لماذا تملك الأقمار الاصطناعية مدارات مختلفة؟
مدار القمر الاصطناعي تحدده وظيفته. فالأقمار الاصطناعية التي تكون وظيفتها التقاط صور لسطح الأرض لا بد من توضعها على مدارات ذات ارتفاعات منخفضة، مما يحقق أعلى دقة تصوير.
أما المدارات الأخرى على ارتفاع ١٩- ٢١ ألف كم فتختار لأقمار أنظمة تحديد المواقع العالمية.
أما أقمار الاتصالات ومراقبة الطقس، فتوضع عادة في مدارات جغرافية ثابتة بالنسبة للأرض في الواقع.
ما سبب أهمية المدار الجغرافي الثابت بالنسبة للأرض؟
المدار الثابت بالنسبة للأرض مدار دائري فوق خط الاستواء. يتوضع على ارتفاع ٣٥ ألف كم يدور القمر المتوضع فيه بسرعة دوران الأرض حول محورها، لذلك يراه الراصد من الأرض ثابتاً في مكانه.
ويمكن توجيه هوائي من الأرض نحوه. ولذلك تكون الأقمار المتوضعة في مثل هذا المدار مناسبة للبث التلفزيوني وإشارات الراديو، بالإضافة لمراقبة الطقس والنشاط الشمسي بصفة عامة.
والمدار الجغرافي الثابت محدود خلافاً لغيره من المدارات. فالأقمار ذات الترددات القريبة من بعضها يجب أن تتوضع على مسافات كبيرة منعاً لتداخل الترددات بالطبع. ولهذا لكل دولة قطاع محدد من المدار الجغرافي الثابت، يمكنها استخدامه أو بيعه أو تأجيره.
كيف تحصل الأقمار الاصطناعية على الطاقة؟
كانت الأقمار الاصطناعية الأولى مزودة ببطاريات كيميائية. ولكن سرعان ما بدأ المهندسون استخدام الألواح الشمسية بالتأكيد. وفي الوقت الحالي، معظم المركبات الفضائية مزودة بها تقريباً.
ويجدر بالذكر أن بعض أجهزة الاستطلاع السوفيتية كانت مزودة بمفاعلات نووية، لكن ذلك توقف لاحقاً.
ماذا يحدث للأقمار الاصطناعية التي تتوقف عن العمل؟
تصبح حطاماً فضائياً، معرضة المركبات الأخرى للخطر.
وهذا ليس بالأمر السيء جداً بالنسبة للأقمار التي تدور في مدار منخفض طبعاً. إذ أنها ستحترق في النهاية داخل الغلاف الجوي للأرض. ولكن الأمر يتعقد في المدارات المرتفعة.
وتنص القوانين الحالية لمشغلي الأقمار في المدار الجغرافي الثابت بأنها يجب أن تنقل القمر الاصطناعي عند وصوله إلى نهاية خدمته إلى مدار أعلى. يسمى هذا المدار مدار الدفن الفضائي. والسبب عدم تعريض الأقمار الأخرى على المدار للخطر.
ما دقة الصور التي يمكن أن تلتقطها الأقمار الاصطناعية؟
تعتمد دقة صور الأقمار الاصطناعية على عدة عوامل، من ارتفاع المدار إلى قدرات الكاميرا.
فاليوم أعلى دقة توفرها الأقمار الاصطناعية تبلغ ٢٥- ٣٠ سم تقريباً.
وهذه الحدود غير ناتجة عن عوائق تقنية بالطبع، بل بسبب قيود قانونية. فمثلاً، منعت الولايات المتحدة نشر صور أقمار اصطناعية بدقة أعلى من ٢٥ سم.
أما دقة تصوير الأقمار الاصطناعية العسكرية وأقمار الاستطلاع والتجسس فهي سرية، ولكنها تقدر بـ ١٠ سم.
كم من الزمن يمكن أن يعمل القمر الاصطناعي؟
يعتمد كل ذلك على مداره وهدف عمله وكمية الوقود فيه. ولكن الأقمار الحديثة في الحقيقة يعول عليها بدرجة أعلى.
وفي غالب الأحيان يُفرض توقيف العمليات بسبب نفاد الوقود اللازم للعمل في المدار، لا بسبب خلل المعدات والأجهزة.
ولذلك تعمل العديد من الشركات على بناء مزودات وقود فضائية يمكنها أن تمد عمر الأجهزة القديمة.
هل من الممكن إسقاط قمر اصطناعي بسلاح ما؟
نعم بالطبع يمكن إسقاطها بصاروخ مضاد للأقمار الاصطناعية. وفي السنوات الأخيرة جربت ٤ دول، وهي الولايات المتحدة الأمريكية وروسيا والصين والهند مثل هذه الأسلحة وأصابت أهدافها في المدار.
وهناك طرق أخرى بالطبع، إذ كان للاتحاد السوفيتي برنامج يطلق عند تلقي الأوامر المركبة كاميكاز. لتقترب من القمر الاصطناعي العدو وتفجره بإطلاق قذائف متشظية عليه.
ملخض المقال
يجيب هذا المقال عن كل ما تريد معرفته عن الأقمار الاصطناعية:
- ما هو القمر الاصطناعي؟
- كم عدد الأقمار الاصطناعية العاملة في الفضاء الآن؟
- على أية ارتفاعات تحلق الأقمار الاصطناعية؟
- ما هي أحجام الأقمار الاصطناعية؟
- لماذا تملك الأقمار الاصطناعية مدارات مختلفة؟
- ما سبب أهمية المدار الجغرافي الثابت بالنسبة للأرض؟
- كيف تحصل الأقمار الاصطناعية على الطاقة؟
- ماذا يحدث للأقمار الاصطناعية التي تتوقف عن العمل؟
- ما دقة الصور التي يمكن أن تلتقطها الأقمار الاصطناعية؟
- كم من الزمن يمكن أن يعمل القمر الاصطناعي؟
- هل من الممكن إسقاط قمر اصطناعي بسلاح ما؟