كيف غيرت الأقمار الصناعية حياتنا؟
الهندسة والآليات >>>> تكنولوجيا الفضاء
Image: https://www.verdict.co.uk/wp-content/uploads/2019/09/medium-earth-orbit-satellite-constellation-1440x1015.jpg
هل تساءلت يوماً ما هو القمر الصناعي؟ هل هو أشبه بسيارتك، أم هاتفك النقال، أم الطائرة التي تستقلها عند كل إجازة؟ كيف يختلف عما سبق؟
وفقاً لناسا:
الساتل Satellite هو قمر أو كوكب أو آلة تدور حول كوكب أو قمر آخر، على سبيل المثال تعد الأرض Satellite أيضاً لأنها تدور حول الشمس. وبالطريقة نفسها، يعد قمرنا الذي يعطينا النور ليلاً Satellite لأنه يدور حول الأرض.
وعادةً، تستخد كلمة قمر صناعي للدلالة على الآلة التي أُطلِقت إلى الفضاء لتدور حول الأرض أو أي جسم آخر في الفضاء، أما الأرض والقمر فهما مثالان عن Satellite طبيعي، في حين تدور آلاف الأقمار الصناعية اليوم حول الأرض، وتلتقط صوراً للأرض، والشمس، وحتى المجرات البعيدة، وهذه الصور تساعد العلماء على فهم النظام الشمسي والكون.
يوجد أيضاً نوع آخر من الأقمار الصناعية التي تستخدم للاتصالات، مثل الأقمار التي تُستخدم لبثِّ حزم التلفاز والمكالمات الهاتفية أو أقمار خدمة (GPS)؛ أي خدمة تحديد المواقع العالمية (1).
لأي غرض يتم استخدام الأقمار الصناعية؟
تؤثر الأقمار الصناعية في جودة المنتجات التي نتناولها يومياً؛ مثلاً عبر مراقبة المحاصيل من الفضاء، وخدمة الخرائط المعتمدة على تحديد الموقع GPS، وعمليات التنبؤ الجوي التي تجعل التخطيط لنزهة نهاية الأسبوع أمراً معقولاً!
عداك عن الاستخدامات الطبية والعسكرية الدفاعية المهمة (2).
ما هي أنواع الأقمار الصناعية التي نملكها حالياً؟
يمكننا تصنيف الأقمار الصناعية اعتماداً على نوع مدارها وبعدِهِ عن مركز الأرض إلى عدة تصنيفات:
- أقمار LEO، وهي اختصار لـ Low Earth Orbit، ما يعني أن مدارها هو الأقرب للأرض وتُستخدم على نحو أساسي لعمليات الاتصالات والاستشعار عن بُعد.
- أقمار MEO، وهي اختصار لـ Medium Earth Orbit؛ أي إنها أبعد من LEO، ما يسمح لها بتغطية منطقة أوسع، وتستخدم عادة في أنظمة الـ GPS.
- أقمار GEO، وهي اختصار لـ Geostationary Earth Orbit، وهي الأبعد عن سطح الأرض لكن ميزتها تكمن في كونها متزامنة في الحركة مع كوكب الأرض، ما يسمح للقمر الصناعي بالبقاء ثابتاً فوق نقطة معينة من الأرض، ويستخدم غالباً لأغراض المراقبة أو البث التلفزيوني.
كذلك توجد عدة أنواع أخرى ذات استخدامات خاصة كسواتل المدار القطبي والسواتل المزامنة للشمس (3).
من أشهر منظومات السواتل:
نظام الـ GPS: هو نظام تحديد المواقع العالمي، ويتألف من 32 قمراً صناعياً من النوع MEO تدور في ست مستويات دوران مختلفة، وقد بدأ تشغيل أول مجموعة من الأقمار الصناعية المُشغلة للنظام عام 1978، ليتاح عالمياً للمدنيين في العام 1994.(4)
ما هي تكلفة القمر الصناعي؟
قبل أن يتملكك الحماس وتقرر بناء قمرك الصناعي الخاص بك، يجب عليك أولاً أن تعرف تكلفة آلة عظيمة كهذه.
من الصعب الحديث عن تكلفة قمر صناعي واحد، لأن جزءاً كبيراً من التكلفة يعود للأبحاث العلمية التي تؤدي للوصول إلى المنتج النهائي، والتي تتوزع في النهاية على عدد المنتجات التي تنتج نتيجة تلك الأبحاث.
واعتماداً على التقرير الاقتصادي للفضاء لمؤسسة الاقتصاد والتشغيل والتنمية OECD في العام 2014، تتوزع المصاريف الفضائية لسبعٍ من الدول التي تمتلك القدرة الكاملة لعمليات الإطلاق وفق الآتي:
الولايات المتحدة أكثر من 39.3 مليار دولار أمريكي، والصين أكثر من 10.7 مليار دولار أمريكي، والفيدرالية الروسية أكثر من 8.6 مليار دولار أمريكي، والاتحاد الأوروبي أكثر من 7 مليار دولار أمريكي، واليابان أكثر من 3.4 مليار دولار أمريكي، وكندا 395 مليون دولار أمريكي (5).
وعلى صعيد آخر، فإن عملية الإطلاق يمكن أن تكون مكلفة جداً؛ فإرسالُ كيلوغرامٍ واحدٍ من هذه الآلات إلى الفضاء قد يكلف ما بين 1,750 دولار أمريكي حتى 28,000 دولار أمريكي (6)، ما يعني أنَّ كلفة إطلاق قمرٍ صناعي كـ GSAT-11 الذي يزن 5854 كغ تصل إلى 164 مليون دولار أمريكي (7).
ويتطلب بناء آلات معقدة كهذه كثيراً من الموارد، ولهذا السبب نجد أن الحكومات أو الشركات العملاقة كانت وحدها القادرة فيما مضى على الخوض في صناعة الأقمار الصناعية، لكنَّ العلوم لا تتوقف أبداً، ولهذا فإن كل ما سبق يمكن أن يتغير قريباً. وعملياً، فإن عملية الإطلاق هي الأكثر كلفة من بين مراحل تصنيع القمر الصناعي إذا ما تجنبنا بعض التقنيات غير المألوفة، لذلك سيكون من المجدي اقتصادياً إطلاق عددٍ هائلٍ من الأقمار الصناعية بجسم واحد بعملية إطلاق واحدة، ويكون كل واحدٍ من هذه الأقمار الصناعية الصغيرة مملوكاً من قبل جهة معينة تكون مسؤولةً عن تحمل جزءٍ من تكلفة الإطلاق (8).
إذاً هل يستطيع أيُّ شخص بناء القمر الصناعي الخاص به؟
عملياً نعم، عليك فقط أخذ بعض الأمور بالحسبان عند بنائك القمر الصناعي. على سبيل المثال، عليه أن يكون ضمن حافظة جيدة لتحميه أثناء عملية الإطلاق من جميع الظروف الشديدة التي سيتعرض لها، ولا بد من تأمين مصدر الطاقة الذي سيغذي القمر الصناعي والذي سيكون غالباً معتمداً على الطاقة الشمسية والبطاريات، بالإضافة إلى المعدات التي ستخدم الهدف الذي سيُطلق القمر الصناعي من أجله، ونظام اتصالاتٍ خاص ليتلقى قمرك الصناعي الأوامر من قاعدة أرضية، التي هي أنت في هذه الحالة. وعليك ألا تتجاهل اختبار قمرك الصناعي ضمن محاكٍ مهمته محاكاة عملية الإطلاق التي قد تتضمن ظروفاً شديدةً من الاهتزاز والحرارة الشديدة الارتفاع أو الانخفاض، بالإضافة إلى الضجيج العالي (10,9).
ما هي الدول التي تملك برنامجاً فضائياً؟
جميعنا قد سمع سابقاً بالسباق الفضائي بين الولايات المتحدة الأمريكية والاتحاد السوفيتي، والذي نتج عنه القمر الصناعي سبوتنيك 1 - Sputnik 1 الذي كان أول قمر صناعي في الفضاء أطلقه الاتحاد السوفيتي عام 1957، ليتبعهم الأمريكان في عام 1958 الذين أطلقوا أول قمر صناعي خاص بهم إكسبلورير 1 - Explorer 1. وحتى تاريخ 31 آذار من العام 2020، بلغ عدد الأقمار الصناعية الموضوعة حول الكرة الارضية والتي ما زالت في الخدمة 2666 قمراً صناعياً، 1327 قمراً منها تملكه جهاتٌ في الولايات المتحدة الأمريكية (1,11,12).
ما هو مستقبل الأقمار الصناعية؟
سوف تصبح الأقمار الصناعية أصغر، وأذكى، وأرخص، ولن يترتب عليك أن تكون دولةً أو شركةً كبيرة لإطلاق قمرك الصناعي لإجراء أبحاثك أو لمنافعك الخاصة، وسوف يندمج الذكاء الصنعي مع الأقمار الصناعية لينتج أقماراً تؤدي أدوارها على نحو أفضل وتتوقع المشكلات في وقتٍ أبكر متيحة مزيداً من الوقت لتجنبها (13).
المصادر:
2- 10 ways that satellites helped you today [Internet]. 2018 [cited 2 August 2020]. Available from: هنا
3- Types of Orbits - Space Foundation [Internet]. Space Foundation. [cited 2 August 2020]. Available from: هنا
4- Mai T. Global Positioning System History [Internet]. NASA. Brian Dunbar; 2015 [cited 2020 Nov 24]. Available from: هنا
5- OZUYAR S.2 G. The Installation Costs of a Satellite and Space Shuttle Launch Complex as a Public Expenditure Project [Internet]. Arxiv.org. [cited 2 August 2020]. Available from: هنا
6- Spaceflight. 2020. Pricing - Spaceflight. [online] Available at: هنا [Accessed 1 November 2020].
7- Isro.gov.in. 2020. India’S Heaviest Communication Satellite GSAT-11 Launched Successfully From French Guiana - ISRO. [online] Available at: هنا [Accessed 1 November 2020].
8- Stanford School of Engineering. 2020. Researchers Bust Cost Barriers By Putting $100 Satellites Into Orbit. [online] Available at: هنا [Accessed 1 November 2020].
9- [Internet]. [cited 2 August 2020]. Available from: هنا
10- Build your own spacecraft! | NASA Space Place – NASA Science for Kids [Internet]. Spaceplace.nasa.gov. 2015 [cited 2 August 2020]. Available from: هنا
11- Explorer 1 Overview [Internet]. NASA. 2017 [cited 2 August 2020]. Available from: هنا
12- UCS Satellite Database [Internet]. Union of Concerned Scientists. 2020 [cited 2 August 2020]. Available from: هنا
13- Space A. 10 Predictions about the Future of Small Satellites and New Space [Internet]. Info.alen.space. 2019 [cited 2 August 2020]. Available from: هنا
