تحقيق مسبار
يهدف هذا المقال إلى بيان بعض فوائد حركة الأقمار الصناعية في مداراتها حول كوكب الأرض، مع بيان الأجزاء الرئيسية التي يتكوّن منها كلّ واحدٍ من الأقمار لتوفير البيانات المطلوبة وإرسالها إلى محطات الرصد، ويتطرّق المقال كذلك إلى التحديات التي تُواجه دورات الأقمار الصناعية، بالإضافة إلى تزويد القارئ ببعض من التفاصيل حول عِدّة أقمار صناعية معروفة.
هل يمكن تحديد المواقع عبر حركة الأقمار الصناعية؟
يمكن تحديد المواقع بالاعتماد على حركة الأقمار الصناعية حول كوكب الأرض، وهي التقنية المُستخدمة في نظام التموضع العالمي المعروف باسم نظام GPS على نطاقٍ واسعٍ، وتتميّز عملية تحديد المواقع من خلال شبكة الأقمار الصناعية بدقتها الكبيرة التي تصل إلى 1 سنتمتر، ويجدر الذكر بأن نظام التموضع المذكور يرتبط مع 24 قمرًا صناعيًا.
ما هي الأجزاء الرئيسية للقمر الصناعي؟
يتكوّن القمر الصناعي من عِدّة أجزاء رئيسية للدوران حول الأرض وضمان القيام بجميع وظائفه، وفيما يأتي قائمة بأبرز أجزاء القمر الصناعي:
- الهوائيات: تكمُن أهمية الهوائيات في الأقمار الصناعية بإرسال الإشارات من القمر إلى المحطّات الأرضية، بالإضافة إلى استقبال الإشارات التي تُرسلها المحطّات الأرضية.
- القلب التشغيلي: يشتمل القلب التشغيلي على العديد من الأجهزة والأدوات؛ المُعدّة للتحكّم في حركة القمر الصناعي وتوجيهه واستقبال الأوامر التشغيلية المُختلفة من المحطّة الأرضية المُشغّلة.
- المُستشعِرات: تُعد المُستشعِرات من الأجزاء المُهمة في القمر الصناعي؛ ذلك لأنها تُراقب الموقع الدقيق للقمر وتتحقّق من دورانه في المسار الصحيح، كما أنها تُساعد في توجيه الأقمار الصناعية إلى المدار المُخصّص عند الحاجة.
- الهيكل الخارجي: تعتني الشركات بالهيكل الخارجي للأقمار الصناعية بشكل كبير، وتحرص على استخدام المواد التي تتحمّل الظروف الجويّة القاسية في الفضاء لصناعة هيكل القمر.
- عناصر الطاقة: تحتوي الأقمار الصناعية عادةً على ألواح كهروضوئية؛ لتحويل الأشعة الشمسية إلى طاقة كهربائية يمكن الاعتماد عليها في القيام بوظائف القمر الصناعي من غير حاجةٍ إلى التزوّد بالوقود.
- معدّات السيطرة الحرارية: تتعرّض الأقمار الصناعية إلى تغيّراتٍ كبيرةٍ في درجات الحرارة أحيانًا؛ لذلك يتم تزويدها بمعدّات السيطرة الحرارية التي تحمي معدّات القمر من هذه التغيّرات ويُحافظ عليها.
- أجهزة الإرسال والاستقبال: تقوم هذه الأجهزة باستقبال الإشارات من الترددات المُختلفة وإرسالها وتحويلها إلى بيانات، أو معلومات يستطيع القمر الصناعي التعامل، كذلك وظيفة أجهزة الاستقبال والإرسال في المحطّات الأرضية.
على ماذا تعتمد حركة الأقمار الصناعية حول الأرض؟
تعتمد الأقمار الصناعية على قوة الجاذبية الأرضية؛ للمحافظة على توازنها والسير ضمن مدارها بدقة حول كوكب الأرض، ذلك إلى جانب الاعتماد على أشعة الشمس لتوفير الطاقة المطلوبة عند الرغبة بالتحكم في المدار، وعادةً ما تتعاون المراصد الدولية والمؤسسات المُتخصّصة مع بعضها؛ لضمان إطلاق كلّ قمرٍ صناعيٍّ في مسارٍ خاصٍ لتجنّب ارتطامه بالأقمار الأُخرى. ويجدر الذكر أن العالم شهد أول اصطدام بين قمرين صناعيين عن طريق الخطأ عام 2009.
متى أُطلق أول قمر صناعي في التاريخ؟
تمّ إطلاق أول الأقمار الصناعية في التاريخ يوم الجمعة 4 أكتوبر/تشرين الأول عام 1957 من قبل الاتحاد السوفييتي، وعُرِفَ هذا القمر باسم سبوتنيك 1، الذي نجح السوفييت في إطلاقه ضمن مساره حول الأرض، كما كان للاتحاد السوفييتي عِدّة إسهامات أُخرى في مجال الفضاء أيضًا؛ ومنها ما يأتي:
- إطلاق أول الحيوانات إلى الفضاء: كان الكلب لايكا أوّل الحيوانات التي أُطلقت إلى الفضاء؛ إلّا إنّ الاتحاد السوفييتي لم ينجح في إعادة الحيوانات التي أطلقها حيّةً إلى الأرض حتى خروج الكلبين بيلكا وستريلكا وعودتهما بنجاح عام 1960.
- الوصول إلى سطح القمر: نجح الاتحاد السوفييتي في إطلاق مسبار لونا 2 إلى سطح القمر عام 1959، وهو أول مسبار بشري يهبط على سطح القمر في حين وصل الأمريكي نيل أرمسترونج إلى القمر عام 1969.
- إطلاق أول بشري إلى الفضاء: تمكّن الاتحاد السوفييتي من إطلاق مركبة فضائية مأهولة عام 1961، كان على متنها يوري جاجارين الذي عاد إلى الأرض بنجاح وكان أول بشري يسير في مدار حول الأرض، كذلك أطلق السوفييت أوّل امرأة إلى الفضاء.
- أول شخص يسير في الفضاء: كان السوفييتي أليكسي ليونوف أول بشري يسير في الفضاء عام 1965، هذا يعني أنه سبق صعود نيل أرمسترونج على القمر بقُرابة 4 سنوات.
ما هي التحديات التي تواجه القمر الصناعي أثناء دورانه؟
تواجه العديد من التحديات حركة الأقمار الصناعية في مدارها حول الأرض؛ ومنها التحديات الآتية:
- طقس الفضاء: تتعرض الأقمار الصناعية إلى الأشعة وآثار الانبعاثات النجميّة، بالإضافة إلى تأثر الأقمار والمركبات الفضائية بالشذوذ المغناطيسي في جنوب المُحيط الأطلسي أيضًا؛ ممّا يؤثر على حركتها وسلامتها بشكل كبير.
- غبار الفضاء: يضرب الغبار الفضائي أو الغبار الكوني الأقمار الصناعية أحيانًا ويؤدي إلى تشكيل البلازما التي تؤثر على عمل الإلكترونيات الموجودة في القمر الصناعي، ويتسبب ذلك بعِدّة أعطال تُصيب الأقمار الصناعية.
- الاصطدامات: تحاول بعض الدول إطلاق مزيد من الأقمار الصناعية، وهو ما يتسبب باكتظاظ المدارات حول الأرض، ذلك إلى جانب وجود الأقمار الصناعية التي خرجت عن مدارها وبعض العناصر الأُخرى في الفضاء؛ ممّا يزيد فرصة التصادم.
- اتخاذ مدار خاطئ: تتعرض الأقمار الصناعية إلى بعض الأعطال أثناء الإطلاق بالاعتماد على الصاروخ الفضائي، وتؤدي هذه الأعطال إلى وضع القمر في مدارٍ خاطئٍ أحيانًا، ويتم وضع الأقمار الصناعية في غير مدارها أحيانًا نتيجةً لأعطال الاتصال.
- الأعطال الداخلية: تنشأ بعض تحديات دوران الأقمار الصناعية من أعطالٍ داخليةٍ تُصيب الأجهزة الإلكترونية والمعدّات المُختلفة للتحكّم في الحرارة أو الاتصالات، ويمكن أن تؤثر هذه الأعطال على مدار القمر الصناعي أحيانًا.
هل يتم رصد حركة السحب عبر الأقمار الصناعية؟
تُعد أقمار الرصد البيئي من أنواع الأقمار الصناعية، ويستطيع القمر من هذا النوع تتبُع حركة السحب ورصدها، بالإضافة إلى القيام بالعديد من الوظائف الأُخرى ضمن المجالات البيئية؛ ومنها معرفة سرعة الرياح واتجاهها ومُراقبة الأعاصير المدارية، كذلك تساعد هذه الأقمار في مُراقبة درجة حرارة سطح البحر وسطح الأرض، ويُمكنها توفير كثير من البيانات التي يحتاجها الإنسان؛ لمعرفة الحوادث البيئية والتغيّرات المختلفة على كوكب الأرض.
ما هي استخدامات الأقمار الصناعية؟
تضم القائمة الآتية بعضًا من استخدامات الأقمار الصناعية:
- معرفة درجة حرارة سطح الماء: يمكن للأقمار الصناعية مُراقبة درجات حرارة سطح المُسطّحات المائية؛ بما فيها البحار والمُحيطات، بالإضافة إلى إظهار الأنماط المُختلفة لدوران المياه؛ ومنها تيارات المياه الدافئة.
- مُراقبة لون المُسطّحات المائية: توفر الأقمار الصناعية بيانات تتعلّق بلون المُحيط، ويقوم المُختصون بتفسير هذه البيانات والتعامل معها لتحديد أماكن التلوث ومعرفة التأثير السلبي للفيضانات على الحياة البحريّة.
- التعرّف على تغيّرات ارتفاع المياه: يؤدي ارتفاع مُستويات المياه في البحار والمُحيطات إلى غمر بعض المناطق المأهولة؛ ممّا يُشكّل خطورةً كبيرةً على ساكنيها والبيئة التي تُحيط بها، وتُساعد الأقمار الصناعية في مُراقبة التغيّرات في ارتفاع الماء لتجنّب الآثار السلبية لهذه الظاهرة.
- رسم الخرائط: يتم الاعتماد على صور الأقمار الصناعية بشكل كبير لرسم الخرائط المُختلفة؛ بما فيها خرائط المُسطّحات المائية وتضاريس سطح الأرض، مع تحديد الارتفاعات والانخفاضات للمُسطّحات البريّة والبحرية أيضًا.
- إجراء عمليات التتبُع: تقوم بعض المؤسسات باستخدام التقنيات التي ترتبط مع الأقمار الصناعية؛ لتتبُع الحيوانات ومعرفة مكانها، كما أن هذه التقنيات تُستخدم في بعض عمليات الإنقاذ أو البحث عن البشر.
- الاتصالات: تُستخدم الأقمار الصناعية على نحوٍ واسعٍ في مجال الاتصالات، سواءً كانت اتصالات من السفن البحرية إلى الشاطئ، أو اتصالات لإرسال إشارات التلفاز من محطّات البث إلى المشاهدين، أو غيرها من أنواع الاتصالات الأُخرى.
هل هناك أقمار صناعية معروفة تدور حول الأرض؟
تعتمد الكثير من المؤسسات الحكومية والخاصة على حركة الأقمار الصناعية حول الأرض؛ لجمع البيانات والمَعلومات أو القيام ببعض الوظائف، وفيما يأتي قائمة بعِدّة من الأقمار الصناعية المعروفة:
- مرصد تشاندرا الفضائي: يعمل هذا القمر الصناعي منذ عام 1999 وحتى يومنا هذا، وهو أحد الأقمار التي أطلقتها الولايات المتحدة الأمريكية من أجل تشكيل صور عالية الدقة لمصادر الأشعة السينية في السماء.
- قمر أودين: تمّ إطلاق هذا القمر الصناعي من مدينة سفوبودني الروسية عام 2001؛ لإجراء بعض الدراسات على طبقة الأوزون، ويحمل قمر أودين تلسكوبًا يبلغ طوله 1.1 متر، وهو قمر مُشترك بين السويد وكندا وفنلندا وفرنسا.
- قمر إنتيغرال: تمّ إطلاق مختبر الفيزياء الفلكية الدولي لأشعة غاما عام 2002 من قبل روسيا، ويُعرف هذا المختبر باسم إنتيغرال، وهو قمر صناعي يحمل عِدّة أجهزة تُساعد في دراسة الأحداث النَشِطة في الكَوْن.
هل يوجد برنامج يرصد حركة القمر والكواكب من الهاتف؟
تمّ تطوير عِدّة تطبيقات يستطيع هُواة الفلك استخدامها لمُراقبة القمر والكواكب في الفضاء؛ ومنها ما يأتي:
- تطبيق سكاي فيو: يرصد تطبيق سكاي فيو حركة الأقمار الصناعية، بالإضافة إلى حركات الأقمار والكويكبات في الفضاء الخارجي، وهو أحد التطبيقات التي تُقدم البيانات حول مواقع النجوم؛ إلّا إنّه ينبغي توفير اشتراك مدفوع للوصول إلى جميع الخدمات.
- تطبيق ستار تراكر لايت: يتوافق هذا التطبيق مع نظام IOS الذي يُستخدم في هواتف آيفون وأجهزة آيباد، وبالرغم من قدرته على توفير كثير من المعلومات حول حركة الأقمار والكواكب؛ إلّا إنّه يحتوي على إعلانات تُزعج المُستخدمين.
- تطبيق سكاي سفاري: يمكن استخدام هذا التطبيق على نظام IOS أو نظام أندرويد مقابل اشتراك مدفوع؛ لمُراقبة حركة القمر والكواكب، ويتميّز بتوفير شُروحات تفصيلية حول الأجرام السماوية المختلفة.
اقرأ/ي أيضًا:
هل الأرض هي ثالث أقرب كوكب للشمس؟
هل يمكن معرفة المسافة بين الأرض والقمر؟
