كتابة بحث عن الأقمار الصناعية ؟

منحتنا الأقمار الصناعية التي تدور في الفضاء حول الأرض نظرة جديدة للعالم من حولنا، وأتاحت لنا اكتشاف كوكبنا الذي نعيش عليه من زاوية أوسع، وسمحت لعلماء الفلك دراسة الفضاء بدقة أكبر.وفي منتصف القرن الماضي بدأ السباق في غزو الفضاء، وفي البحث عن الأقمار الصناعية وإطلاقها والاستفادة منها. وفي هذا المقال ستتعرف على بداية نشأة الأقمار الصناعية، وعلى طريقة عملها، وما إن كان لها أضرار كما لها من الإيجابيات.

ما هو القمر الصناعي؟

القمر الصناعي، أو الساتلايت ” Satellite”، هو جهاز من اختراع البشر يتم إطلاقه في الفضاء ليحوم في مدارات ثابتة حول الأرض، ومن خلاله استطاع الإنسان دراسة كوكب الأرض والفضاء من حوله بشكل أكثر دقة وشمولية، بالإضافة إلى استخدامات عديدة أخرى.

لكن فلننتبه إلى أن كلمة ساتلايت قد تعني أية جرم يدور حول آخر، فالأرض هي ساتلايت يدور حول الشمس، والقمر هو ساتلايت يدور حول الأرض، أما القمر الصناعي الذي يصنعه البشر فاسمه الأدق هو ” artificial satellite”.

نشأة الأقمار الصناعية

في عام 1869 انتشرت قصة بعنوان”The Brick Moon”، والتي تنبأت في صفحاتها عن إطلاق آلة من صنع الإنسان تصل إلى الفضاء وتستقر فيه، وتتالت الأبحاث النظرية التي تؤكد على إمكانية إيجاد هذا الاختراع.

وبعد أكثر من 85 عاماً على القصة أطلق الاتحاد السوفييتي (روسيا حالياً) أول قمر صناعي في العالم إلى الفضاء، وبالتحديد في عام 1957. وكان القمر الاصطناعي بوزن 83 كيلو جرام وعلى شكل كرة، وتم وضعه في مسار إهليجي على ارتفاع 215-939 كم.

ربما من يبحث عن الأقمار الصناعية سيظن أن الولايات المتحدة كانت السباقة لغزو الفضاء، لكن هذا ليس صحيحاً، فهي لم تطلق قمرها الصناعي إلا بعد أربعة أشهر من إطلاق الاتحاد السوفييتي لقمره الأول. ففي الشهر الثاني من عام 1958 استقبلت السماء أول قمر صناعي أمريكي عُرف باسم “Explorer 1”.

تواصلت الإطلاقات حتى وصل عدد الأقمار الصناعية التي تحوم حول الأرض إلى 769 قمراً بحلول عام 2000، وفي عام 2021 كان العدد قد وصل إلى 4877 قمراً بحسب موقع Statista.

كيف تعمل الأقمار الصناعية

من أهم ما يجب معرفته عند البحث عن الأقمار الصناعية هو معرفة طريقة عملها وكيف تبقى تعمل لعشرات السنوات دون تدخل بشري.

أدوات القمر الصناعي

وبالتأكيد يتم تزويد كل قمر صناعي بما يحتاجه ليؤدي مهمته على أكمل وجه، فالأقمار التي يراد منها تصوير الأرض تزود بكاميرات دقيقة، والأقمار التي يجب أن تستشعر الغواصات مثلاً يتم تزويدها بالحساسات اللازمة لذلك.

وداخل هذه الأقمار يوجد 20 جهاز استقبال وإرسال على الأقل، فتستقبل الإشارات من الأرض، والتي إما تكون للتحكم بالقمر الصناعي، أو تكون إشارات بث يعالجها القمر ويعيد بثها لجميع سكان الأرض كبثوث التفاز والراديو.

من أين يستمد القمر طاقته؟

هذه الأجهزة وغيرها من أجزاء القمر الصناعي يحتاج إلى طاقة كهربائية للعمل، ومن أجل ذلك يتم  الحاق لوائح الطاقة الشمسية بجسم القمر، بالإضافة لبطاريات داخله، وعندما يتعرض القمر الاصطناعي للشمس يتم شحن البطاريات.

وعند الحديث عن الأقمار الصناعية يجدر بالذكر  إلى أن أكثر من 30 قمراً اصطناعيا يأخذ طاقته من مفاعل نووي في داخله.

لماذا لا يسقط القمر على الأرض؟

يحافظ القمر الصناعي على مداراته نتيجة التوازن بين الجاذبية الأرضية والقوة الطاردة الناتجة عن الدوران، لكن في بعض الأحيان ولأسباب عديدة قد يخرج القمر الصناعي عن مداره، ولذلك يتم تزويده بمحركات دفع بسيطة مسؤولة عن إعادته إلى مداره، ويتم التحكم بها من الأرض.

أنواع الأقمار الصناعية (بحسب المدار)

يتم تقسيم أنواع الأقمار الصناعية بحسب أماكن تموضعها حول الأرض، ويجب على من يبحث عن الأقمار الصناعية التفريق بين هذه المدارات:

1- الأقمار ذات المدار المنخفض (LEO)

تطير الأقمار الاصطناعية هذه على علو بين 160-2,000 كم، وتدور حول الأرض بسرعة عالية تصل إلى 27000 كيلو متر في الساعة، وذلك بسبب التأثير الجاذبية الأرضية القوي عليها.

تُستخدم الأقمار الاصطناعية التي تدور في هذا المدار في بث شبكات الاتصال الهاتفية وعمليات المراقبة والعمليات العسكرية، وتتناوب الأقمار فيما بينها بسبب أنها لا تغطي إلا مساحات صغيرة، وأيضاً لسرعتها العالية التي تجعلها تدور حول الأرض كل 90 دقيقة.

2- الأقمار ذات المدار المتوسط (MEO)

البحث عن الأقمار الصناعية يوصلنا إلى الأقمار التي تبعد عن الأرض مسافة تتراوح بين 9600-19300 كم، وهي تتميز بتغطية مساحات واسعة من الأرض.

يتم استخدام الأقمار التي تطوف في المدار (MEO) في فحص التغيرات على سطح الأرض، كالطقس مثلاً. بالإضافة إلى كونها الأنسب لتوفير خدمة تحديد المواقع GPS.

 3- الأقمار ذات المدارات الثابتة (GEO)

تتماثل سرعة الأقمار الصناعية التي تدور في هذا المدار مع سرعة الأرض، ولذلك فهي تبدو ثابتة في مكانها، ولذلك فهي الأنسب لبث قنوات التلفاز، ولذلك فلا حاجة لأن نعدل مستقبلات القنوات يومياً!

هذه الأقمار تدور في مدار بعيد جداً عن سطح الأرض، فالمسافة قد تصل إلى أكثر من 35500 كم. لكن من زاوية أخرى هذه المسافة الهائلة تتيح للقمر تغطية ثلث الأرض تقريباً، أي أن ثلاثة أقمار في هذا المدار كافية لتغطية كوكبنا بأسره.

4- الأقمار ذات المدارات الإهليجية (HEO)

مدرات هذه الأقمار فريدة من نوعها، فهي في وقت تكون قريبة من الأرض بمسافة تقل عن 1000كم، وفي وقت آخر تكون بعيدة أكثر من 35700 كم. واستخدامات الأقمار الصناعية التي تطوف في هذا المدار كثيرة، كالاتصال وبث  إشارات الراديو والاستشعار عن بعد.

أهمية الأقمار الصناعية:

استخدامات الأقمار الصناعية عديدة وواسعة، وبالطبع فإن فوائدها عديدة، وبخسارة هذه الأقمار نفقد كثيراً من الخدمات التي تعودنا عليها، مثل:

• دراسة كوكب الأرض وجمع المعلومات اللحظية عنه.
• إتاحة الاتصال اللاسلكي بين مختلف مناطق العالم.
• باستخدام الأقمار الصناعية يتم بث قنوات الراديو والتلفاز.
• دراسة الفضاء والكواكب والأجرام السماوية المحيطة.
• استخدامات عسكرية كالملاحة والتجسس وتحديد الأهداف.
• متابعة مناخ الأرض والتنبؤ بالطقس وحركة الرياح.
• تحديد مواقع باستخدام تقنية الـ GPS، وهذا ينفع الأفراد والطائرات والسفن.

أضرار الأقمار الاصطناعية:

يوجد في السماء أكثر من 9200 طن من الأجسام والهياكل التي تطير في الفضاء، منها الأقمار الصناعية التي تعمل، ومنها الخارجة عن الخدمة، ومنها الأجزاء المعدنية الصغيرة التي يصل قطر أصغرها إلى 1سم فقط.

وللأسف فإننا عندما نقوم بالبحث عن الأقمار الصناعية لا نتوقع أن نجد المزايا هذه الأقمار فقط، بل توجد العديد من المشاكل والأضرار محتملة الحدوث. ونذكر من بين ذلك:

التلوث الضوئي

يدور حول الأرض اليوم ما يزيد عن 8000 قمر صناعي، ومن الواضح أن عدد هذه الأقمار في ازدياد. هنا يتضح لنا واحد من أكبر الأضرار التي  تتسبب بها هذه الأعداد الكبيرة، ألا وهي التلوث الضوئي، الأمر الذي يمكن أن يتسبب بكثير من المشاكل والآثار السلبية.

فهذه الأقمار تعكس ضوء الشمس خلال الليل، فترتفع درجة إضاءة السماء عن حدها الطبيعي، وذلك يتسبب بإعاقة العلماء عن رصد الفضاء الخارجي، فضلاً عن كونه مصدر إزعاج للحيوانات والنباتات والكائنات الحية على الأرض.

التلوث الجوي

ربما يستغرب بعض من يبحث عن الأقمار الصناعية أن هنالك علاقة بين تلوث الجو والأقمار الصناعية، خصوصاً أن معظم هذه الأقمار تكون خارج الغلاف الجوي للأرض.

لكن فلننتبه إلى أن الأقمار الصناعية التي يتم إطلاقها إلى الفضاء تنتهي مهمتها في زمن محدد وتصبح غير صالحة للاستخدام، ومع الزمن تتلف وتتفكك ويتناثر منها أجزاء تدخل الغلاف الجوي للأرض.

وكما نعلم فإن دخول أجزاء الأقمار الاصطناعية للغلاف الجوي بسرعة هائلة يتسبب بحرقها، وهنا تكمن المشكلة. فعندما تحترق هذه الأجزاء التي يكون جزء كبير منها مصنوع من الألمنيوم، ينتج أكسيد الألمنيوم الذي يضر بالبيئة وطبقة الأوزون.

ولك أن تتخيل أن مدار الأرض يضم ملايين قطع الخردة الناجمة عن الأقمار الصناعية تدور حولنا في الفضاء، منها الكبير الذي قد يتسبب بكوارث بشرية إن سقط، ومنها الصغير الذي يحترق في الغلاف.

الأقمار الصناعية النووية

خلال الحرب الباردة بين الاتحاد السوفييتي والولايات المتحدة أطلق الطرفان عشرات الأقمار الصناعية التي تحمل على متنها مفاعلاً نووياً من أجل الكهرباء. ورغم أن كثيراً من هذه الأقمار خرجت عن الخدمة، إلا أنها ما تزال تدور فوق رؤوسنا، واحتمالية أن تصطدم بقمر اصطناعي آخر أو أن تسقط على الأرض ليس مستحيلاً، وهذا ليس نذير خير!

فمثلاً في عام 1978 سقط القمر الصناعي النووي “Cosmos 954” فوق الأراضي الكندية وتناثر على امتداد 600 كيلومتر، وأسفر عن حوالي 60 كيلو جرام من الحطام المشع. لكن من حسن الحظ كان سقوطه في مناطق غير مأهولة، ولو أنه سقط بين السكان لاضطرت الحكومة إلى إجراء عمليات إجلاء واسعة.

الأقمار الصناعية العربية

الكثير ممن يبحث عن الأقمار الصناعية يسأل عن الدول العربية التي تمتلك أقمار اصطناعية، ويظن أنه لن يجد الإجابة. لكن امتلاك العرب لقمر صناعي يعود إلى عام 1983، عندما أطلقت شركة عربسات التي تمتلكها الجامعة العربية لأول قمر صناعي، وتتالت الإطلاقات حتى صاروا 14 قمراً صناعياً.

وبالطبع كان للدول العربية أيضاً حصة من الفضاء، فالسعودية أطلقت 17 قمراً منذ عام 2000م، والإمارات أطلقت 14 قمراً كان آخرهم في عام 2021، ومصر أيضاً تمتلك 7 أقمار من بينها قمر نايلسات، وللجزائر ستة أقمار، واطلقت كل من دولة المغرب وقطر قمرين اثنين، وكان لكل من تونس والعراق قمر اصطناعي واحد.

كان علماء الفلك يقومون بالبحث عن الأقمار الصناعية منذ عقود، وإلى الآن ما زالوا يكتشفون استخدامات جديدة للأقمار يمكن الاستفادة منها. فها هي شركة “SpaceX” تعزم على إيجاد انترنت فضائي يتم بثه عبر الأقمار الاصطناعية.لكن يا ترى إلى أين سينتهي بنا المطاف، وهل هنالك حد تقف عنده البشرية حيال توظيف الفضاء لخدمة الإنسان؟ أعلمنا برأيك!