الفيزياء والفلك > علم الفلك
كل ما تودُّ معرفته عن التوابع والأقمار الصناعية
التابع هوَ كلّ كوكبٍ أو قمرٍ أو آلةٍ تدورُ حولَ كوكبٍ أو نَجم. فكوكبُ الأرض تابعٌ للشّمسِ لأنّهُ يَدور حولها. والقمرُ تابعٌ للأرضِ لأنّه يَدور حولَها.
تُستَخدمُ كلمة "satellite" عادةً للدّلالة على القمر الصناعي أو الآلةِ التي تُطلَقُ إلى الفضاء وتدورُ حولَ الأرض أو أيِّ جُرمٍ سماويٍّ آخَر. لكن في الحقيقة فإن هذه الكلمة تُستخدم أيضًا للدلالة على التوابع الطبيعية كالأرض و القمر. هناكَ الآلافُ من الأقمار الصناعيّة بعضُها يلتقطُ صُوراً للأرض لتُساعد العاملينَ في الأرصادِ الجويّة على التنبّؤ بحالةِ الطّقسِ وتَتبُّع البراكين، بينما يلتقطُ البعضُ الآخر صُوراً للكواكب الأُخرى أوالشّمسِ أوالثّقوبِ السّوداء أوالمادّة المُظلِمة أو أيٍّ من المجرّات البعيدة، تساعدُ هذه الصور العُلماءَ على فَهمِ النّظامِ الشّمسيِ والكون.
وبالاضافةِ للاستخدامات الآنف ذِكرُها، تُستخدم بعض الأقمار الصّناعيّة في الاتصالات. إذ تقوم بعض الأقمار الصناعية ببثِّ إشارات القنوات التّلفزيونيّة والمكالمات الهاتفيّة حولَ العالم. توجدُ أيضًا مجموعة مكوّنة مِن أكثرَ من 20 قمراً صناعيّاً تُشكِّل نظامَ تحديدِ المواقعِ العالميّ (GPS). فإذا كان لديك مُستقبِل GPS يمكن لهذه الأقمار مُساعدتُك على تحديدِ مَوقِعك بدقّة.
أهميّة الأقمار الصناعيّة:
يُمكِنُ للأقمارِ الصناعيَّةِ نظراً لارتفاعِها رؤيةُ الأشياءِ من مَنظورِ عَينِ الطائرِ ممَّا يُمكِّننا من رؤيةِ مساحاتٍ شاسعةٍ من الأرض في وقتٍ قصير، وهذا يعني أنَّها تستطيعُ تَجميعَ بياناتٍ أكثر وبسرعةٍ أكبرَ من الأدواتِ المَوجودةِ على الأرض.
ويُمكنها أيضاً رؤيةُ الفضاءِ بشكلٍ أفضلَ من التّلسكوباتِ الموجودةِ على سطحِ الأرض، لأنّها تَطيرُ فوقَ الغُيوم والغُبار والذرّات الموجودة في الغِلاف الجوّي والتي قد تعيق الرّؤية من سَطح الأرض.
لم تكن إشاراتُ البثِّ التلفزيونيّ قبلَ وجودِ الأقمارِ الصّناعيّةِ قادرةً على السفرِ لمسافاتٍ كبيرةٍ، فهيَ تتلاشى بسرعةٍ في الفضاءِ نظراً لكونِها تتَّبِعُ مساراتٍ مُستقيمةٍ بدلاً من اتِّباعِها شكل الأرض المُنحي، ويُمكنُ للجبالِ والأبنيةِ العاليةِ أن تحجبَها. كما كانتِ المكالماتُ الهاتفيّةُ لمسافاتٍ طويلةٍ تُشكلُ تحديًا كبيرًا، لأنّها تتطلَّبُ مدّ الكابلاتِ الهاتفيّةِ لمسافاتٍ شاسعةٍ أو مدّها تحت الماء وهو أمرٌ مُكلفٌ جداً.
يُمكن اليوم وبِفضلِ الأقمارِ الصّناعيّةِ إرسالُ إشاراتِ البثِّ التلفزيونيِّ والمُكالماتِ الهاتفيّةِ عالياً نَحوَ القمرِ الصناعيِّ، الذي يقومُ بدورهِ بإعادةِ إرسالِها إلى مناطقَ مُختلفةٍ مِنَ الأرض.
ممَّ يتكوَّن القمرُ الصناعيُّ؟
تتكوَّنُ غالبيَّةُ الأقمارِ الصناعيَّةِ باختلافِ أشكالها وأحجامِها من لاقطٍ للإشارةٍ (هوائي) ومصدر للطّاقة، يقومُ لاقطُ الإشارةِ باستقبالِ وإرسالِ المعلوماتِ من وإلى كوكبِ الأرضِ في معظمِ الأحيانِ، أما مصدر الطاقة فهو إما لّوحةٌ شّمسيّةٌ أو بطاريّة، إذ تقومُ اللّوحاتُ الشمسيّةُ بتحويلِ الطّاقةِ الشمسيّةِ إلى طاقةٍ كهربائيّة.
تحملُ العديدُ من الأقمارِ الصّناعيّةِ التابعةِ لِناسا كاميراتٍ وحسّاساتٍ عِلميّة. تُوجّهُ هذهِ الأجهزةُ إلى الأرضِ أحياناً لجمعٍ البياناتِ عنِ اليابسةِ والهواءِ والماء، أو تُوجّهُ إلى الفضاءِ لجمعِ البياناتِ عن المجموعةِ الشمسيّةِ والكون.
كيف تدورُ الأقمار الصّناعيّة حَول الأرض؟
تُطلَقُ مُعظمُ الأقمارِ الصّناعيّةِ إلى الفضاءِ بواسطةِ الصّواريخ. يدورُ القمرُ الصّناعيُّ حولَ الأرضِ إذا كانت سًرعة افلاتِه من قبضة الجاذبية الأرضية مكافئةً لقوة سحب الجاذبية الأرضية له. بدون هذا التكافؤ ستطيرُ الأقمارُ الصّناعيّة بعيداً عن الأرض في خطٍّ مستقيم أو تعود للسّقوط إلى الأرض.
تُطلَقُ مُعظمُ الأقمارِ الصّناعيّةِ إلى الفضاءِ بواسطةِ الصّواريخ. يدورُ القمرُ الصّناعيُّ حولَ الأرضِ إذا كانت سًرعة افلاتِه من قبضة الجاذبية الأرضية مكافئةً لقوة سحب الجاذبية الأرضية له. بدون هذا التكافؤ ستطيرُ الأقمارُ الصّناعيّة بعيداً عن الأرض في خطٍّ مستقيم أو تعود للسّقوط إلى الأرض.
مدارٍ قُطبيّ من الشّمالِ إلى الجنوبِ أي من القُطب إلى القُطب، يُمكنُ لهذهِ الأقمارِ الصناعية أثناءَ دورانِ الأرضِ تحتَها مسحُ كاملِ الكوكبِ، حيث تمسَحُ شريطاً جغرافيّاً واحداً في كلِّ دورة.
لماذا لا تصطَدِمُ الأقمارُ الصّناعيّةُ ببعضها؟
في الواقع فالأمرُ واردُ الحدوث، لذلك تحرُصُ ناسا وغيرُها من المنظَّماتِ الأمريكيّةِ والعالميّةِ على تَتبُّعِ مساراتِ جميعِ الأقمار الصناعيَّةِ.
يُختارُ مسارُ كلِّ قمرٍ بعنايةٍ قبلَ إطلاقِه بحيثُ يتفادَى الأقمارَ الصّناعيّة الأخرى، مما يجعلُ من هذه التصادُماتِ نادرةَ الحدوث. لكنَّ هذهِ المساراتِ تتغيّرُ مع الأيامِ وتزدادُ احتمالاتُ الاصطدام يوماً بعد يوم مع إطلاقِ المزيدِ من الأقمارِ الصّناعيّة إلى الفضاء. ففي شباط عام 2009 اصطدم قمران صناعيان أمريكيٌّ وروسيّ مخصَّصانِ للاتصالاتِ في حادثةٍ يُعتقَدُ بأنّها الأولى من نوعِها.
ما هو أوّلُ قمرٍ صناعيٍّ أُطلقَ إلى الفضاء؟
يُعدُّ القمر سبوتنك1 "Sputnik 1" أوَّلَ قمرٍ صناعيٍّ أطلقهُ الاتحادُ السوفييتيُّ عام 1957 إلى الفضاء.
ما هو تاريخ الأقمار الصّناعيّة التابعة لناسا؟
أطلَقت ناسا العشراتِ منَ الأقمارِ الصّناعيّة إلى الفضاء، بِدءاً بالقمرِ الصناعيّ إكسبلور 1 "Explorer 1" عام 1958، وهو أوّلُ قمرٍ صناعيٍّ أمريكيّ. حملَ هذا القمرُ حسّاساً لقياسِ جسيماتٍ عاليةِ الطّاقة تُدعى بالأشعّةِ الكونيّة.
التُقطَت أوّلُ صورةٍ للأرضِ باستخدامِ قمرٍ صناعيِّ عن طريق القمرِ الصناعيِّ "Explorer 6" عام 1959، تبِعَتها أوّلُ صورةٍ تلفزيونيّةٍ للأرضِ عامَ 1960 بواسطةِ القمرِ الصّناعيِّ "TIROS-1" . لم تُظهِر هذه الصّور الكثيرَ من التّفاصيل لكنّها أظهرت قُدرة الأقمار الصّناعيّة على تغيير طريقةِ رؤيّتنا للأرضِ والفضاءِ.
كيف تَستخدِم ناسا الأقمار الصّناعيّة اليوم؟
تُساعِدُ الأقمارُ الصّناعيّةُ التّابعةُ لناسا العُلماءَ على دِراسة الأرض والفضاء.
تُزوِّدُنا الأقمارُ الصّناعيّةُ الموجّهة نحوَ الأرضٍ بمعلوماتٍ عن الغيوم والمُحيطات واليابسة والجليد، ويُمكنها قياسُ الغازاتِ الموجودةِ في الغِلاف الجوّي كالأوزون وثاني أوكسيد الكربون، وقياسُ كميّة الطاقةِ التي تمتصّها وتطلقها الأرض، كما أنها تُراقب البراكين والحرائق وتتبَع دُخانها.
تُساعِدُ كلّ هذه المعلومات العُلماء على التنبّؤ بالطّقس والمناخ، كما أنها تُساعِد مؤسّسات الصّحة العامّة على تعقّبِ الأمراضِ والمجاعاتِ، وتُساعِد المُزارعين على معرفة المحاصيل التي يجِبُ عليهِم زراعَتُها، كما أنّها تُساعِد العاملين في مجال الطّوارئ في الاستجابةِ للكَوارثِ الطبيعيّة.
ولدى الأقمارِ الصّناعيّةِ الموجّهةِ نحوَ الفضاء تشكيلةٌ واسعةٌ من المهام، فبعضُها يُراقِب الأشعّة الخطيرة القادمة من الشّمس، والبعضُ الآخرُ يستكشِفُ الكُويكباتِ والمُذنّباتِ وتاريخَ النّجومِ ومنشَأَ الكَواكب.
تطيرُ بعضُ الأقمار الصّناعيّة بالقربِ من كواكب أخرى أو تدورُ حولَها، كتلك التي تقوم بالبحث عن أدلّةٍ على وجودِ الماءِ على المريخ وتلك التي تَقوم بتصوير حَلقات زُحل.
المصدر: هنا