كل ما تريد معرفته عن الأقمار الصناعية وفكرة عملها
محتويات
الأقمار الصناعية تعد من أهم معجزات القرن الماضي والتي ساعدت كثيرًا في اكتشاف الفضاء الخارجي وسهلت العديد من المهام لرواد الفضاء.
القمر الصناعي هو جسم في الفضاء يدور حول الأجرام السماوية. هناك نوعان من الأقمار الصناعية:
- طبيعي: مثل القمر الذي يدور حول الأرض أو الكواكب الأخرى.
- صناعي: مثل محطة الفضاء الدولية التي تدور حول الأرض.
هناك العديد من الأقمار الصناعية الطبيعية في النظام الشمسي، ولكل كوكب تقريبًا قمر واحد على الأقل.
- زحل لديه أكثر من عن 53 قمرًا طبيعيًا.
- ويمتلك قمر صناعي أو المركبة الفضائية كاسيني التي اكتشفت طبيعة حلقات زحل وأقماره، وانتهى عملها في عام 2017م.
لم تصبح الأقمار الصناعية حقيقة واقعة حتى منتصف القرن العشرين، حيث كان أول قمر صناعي هو سبوتنيك:
- مسبار فضائي روسي وكان صغير الحجم بحجم كرة الشاطئ تقريبًا.
- انطلق في 4 أكتوبر 1957.
- وكان صدمة للعالم بأكمله، لأنهم كانوا يعتقدون أن السوفييت لم يكن لديهم القدرة على إرسال أقمار صناعية إلى الفضاء.
تاريخ الأقمار الصناعية
بعد إطلاق القمر الصناعي سبوتنيك، أطلق السوفييت في 3 نوفمبر 1957 قمرًا صناعيًا أكثر ضخامة، وأطلقوا عليه اسم سبوتنيك 2 وكان يحمل كلبًا اسمه لايكا.
أما أول قمر صناعي للولايات المتحدة فهو إكسبلورر 1 وأطلق في 31 يناير عام 1958.
وهنا بدأ السباق بين الولايات المتحدة والاتحاد السوفيتي الذي استمر حتى أواخر الستينيات على الأقل، وبدأوا في التنافس على أي رواد فضاء سيصلون إلى الفضاء أولاً.
قام الاتحاد السوفيتي ببناء أول محطة فضاء في العالم وأطلقوا عليها Salyut 1 في عام 1971.
ومع التطور التكنولوجي الكبير والتطور العلمي الذي وصل إليه علماء الفضاء، وأصبح من السهل الآن إرسال أقمار صناعية إلى الفضاء وتكليفهم بأداء مهمات محددة في الفضاء.
تدرس ناسا (وكالة الفضاء الأمريكية) الآن إرسال قمر صناعي CubeSats إلى المريخ أو إلى القمر الصناعي Europa بالقرب من المشتري لبدء اكتشاف هذه المناطق الفضائية عن كثب.
محطة الفضاء الدولية
محطة الفضاء الدولية هي أكبر قمر صناعي موجود في المدار ونظامنا الشمسي حتى الآن.
استغرق بناؤها أكثر من عقد، وساهمت 15 دولة بالبنية التحتية المالية والمادية لإنشاء هذه المحطة.
تم تجميعها بين عامي 1998 و2011، ويتوقع علماء الفضاء والفلك أن تستمر هذه المحطة في عملها حتى عام 2024 على الأقل.
اقرأ أيضًا:
- متى يمكنك رؤية شهب البرشاويات والاستمتاع برؤيتها؟
- أفضل التطبيقات لرؤية ومشاهدة النجوم في السماء.
- ماذا لو نظرت إلى السماء وتمكنت من رؤية زحل والمشترى والمريخ!
مما يتكون القمر الصناعي؟
يحتوي كل قمر صناعي على أربعة أجزاء رئيسية:
- نظام طاقة: يمكن أن يكون شمسيًا أو نوويًا .
- طريقة للتحكم في موقفه.
- هوائي لنقل المعلومات وتلقيها.
- حمولة لجمع المعلومات: مثل الكاميرا أو كاشف الجسيمات.
ما الذي يمنع القمر الصناعي من السقوط تجاه الأرض؟
على الرغم من جاذبية الأرض، ولكن لم تسقط الأقمار الصناعية تجاه الأرض بل وتدور في مجالها
لشرح إجابة هذا السؤال يجب أن نذكر أن القمر الصناعي يعد قذيفة أو جسم له قوة واحدة فقط تؤثر عليه وهي الجاذبية.
- من الناحية الفنية فإن أي شيء يعبر خط كرمان على ارتفاع 100 كيلومتر (62 ميلًا) يعتبر في الفضاء.
يجب أن يتحرك القمر الصناعي بسرعة على الأقل 8 كيلومترات أو 5 ميل في الثانية، لمنع السقوط مرة أخرى على الأرض.
إذا كان القمر الصناعي يسافر بسرعة كافية، فسوف يسقط نحو الأرض، ولكن انحناء الأرض يعني أن القمر الصناعي سوف يسقط حول كوكبنا بدلاً من أن يرتطم بالسطح.
الأقمار الصناعية التي تقترب من الأرض معرضة لخطر السقوط، لأن سحب جزيئات الغلاف الجوي يبطئ الأقمار الصناعية.
تدور محطة الفضاء الدولية في المدار الأرضي المنخفض، وهو مدار يمتد حوالي 160 إلى 2000 كيلومتر. وتمت جميع المهمات البشرية باستثناء رحلات أبولو إلى القمر في هذه المنطقة. تعمل معظم الأقمار الصناعية أيضًا في هذه المنطقة.
أقمار الاتصالات
المدار الثابت بالنسبة للأرض أو المدار المتزامن مع الأرض هو أفضل مكان لإرسال أقمار الاتصالات، وتكون هذه منطقة فوق خط استواء الأرض على ارتفاع 35786 كم.
عند هذا الارتفاع يصبح معدل السقوط حول الأرض هو نفس معدل دوران الأرض، مما يسمح للقمر الصناعي بالبقاء فوق نفس المنطقة على الأرض بشكل مستمر تقريبًا، مما يحافظ القمر الصناعي على اتصال دائم بهوائي ثابت على الأرض مما يسمح بالاتصالات.
عندما تصل الأقمار الصناعية المستقرة بالنسبة إلى الأرض إلى نهاية عمرها الافتراضي، يفرض البروتوكول نقلها بعيدًا عن المدار ليحل محلها قمر صناعي جديد، بسبب وجود الكثير من الفتحات في هذا المدار للسماح للأقمار الصناعية بالعمل دون تدخل.
في حين أن بعض الأقمار الصناعية تعمل بشكل أفضل حول خط الاستواء، فإن البعض الآخر يصبح أكثر ملاءمة في المدارات القطبية (التي تدور حول الأرض من القطب إلى القطب)، وتشمل أمثلة الأقمار الصناعية التي تدور حول المدارات القطبية:
- أقمار الطقس.
- أقمار الاستطلاع.
ما الذي يمنع القمر الصناعي من الاصطدام بقمر صناعي آخر؟
سؤال آخر يتبادر إلى الذهن، وهو كيف لا يصطدم كل قمر صناعي بآخر إذا كانوا يدورون في نفس المدارات تقربيًا؟
هناك نحو نصف مليون جسم صناعي يدور في مدار الأرض يوميًا، يتراوحون في الحجم من أقمار صغيرة بحجم بقع الطلاء إلى الأقمار الصناعية الكاملة التي تدور بسرعة آلاف الأميال في الساعة.
يتعين على وكالات الفضاء النظر في المسارات المدارية بعناية قبل إطلاق أي شيء في الفضاء.
تراقب وكالات مثل شبكة مراقبة الفضاء الأمريكية الحطام المداري من الأرض وتنبه وكالة ناسا والكيانات الأخرى إذا كانت قطعة خاطئة في خطر الاصطدام بشيء حيوي، مما يعني ذلك أن محطة الفضاء الدولية تحتاج إلى إجراء مناورات مراوغة للخروج من الطريق.
ولكن على الرغم من كل هذه الدراسات والمتابعة، ولكن لا تزال الاصطدامات تحدث.
- في عام 2013، اصطدم القمران الصناعيان Iridium 33 و Cosmos 2251 ببعضهما البعض، مما أدى إلى تكوين سحابة من الحطام.
تدرس وكالة ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية والعديد من الكيانات الأخرى تدابير لتقليل كمية الحطام المداري. واقترح بعض العملاء في إعادة تزويد الأقمار الصناعية الميتة بالوقود لإعادة استخدامها، وهي تقنية تم عرضها آليًا على محطة الفضاء الدولية.
الأقمار الصناعية من الاختراعات المذهلة التي يسرت العديد من المهمات الفضائية والتي شاركتنا العديد من الصور المذهلة للفضاء الخارجي.
