الأقمار الصناعية (الساتل)

القمر الاصطناعي أو الساتل الفضائي هو جهاز صُنِعَ ليدور في الفضاء الخارجي حول الأرض أو حول كوكب آخر، ليؤدي مهمات عدّة كالاتصالات ودراسة الطقس والملاحة والمراقبة العسكرية وأغراض أخرى.

كان العرب قديمًا هم أول من استخدم كلمة الساتل في علم الفلك دلالة على الأجسام الفضائية التي تتبع أخرى وتدور في فلكها، فالقمر ساتل للأرض، وكلمة ساتل العربية دخلت اللغة الإنجليزية من خلال اللغتين اللاتينية والفرنسية‏.

وقد أطلق الاتحاد السوفيتي أول قمر صناعي سبوتنيك 1 في مداره، وتم إطلاق العديد من أقمار البحث العلمي في مدار حول القمر والشمس والعديد من الكواكب والأجسام الفلكية الأخرى.

للحصول على كل الموارد المميزة على موقعنا،اضغط هنا.

كيف تعمل الأقمار الصناعية (السواتل)

• يتم رفع معظم الأقمار الصناعية إلى المدار بواسطة صواريخ متعددة المراحل، وفي الماضي وضعت الولايات المتحدة أيضًا أقمارًا صناعية في المدار باستخدام مكوك الفضاء، وعادةً يتم وضع القمر الصناعي الذي يدور حول الأرض على بعد 100 ميل (160 كيلومترًا) على الأقل فوق سطح الأرض بحيث لا يؤدي السحب الجوي إلى إبطاء القمر الصناعي، وعند هذا الارتفاع بمجرد أن يتحرك بسرعة كافية فإن حركة القمر الصناعي تحكمها نفس القوانين التي تحكم حركة الأقمار الصناعية الطبيعية وتنتقل حول الكوكب في مدار دائري.
• يعتمد الوقت اللازم للقمر الصناعي لإكمال دورة واحدة حول الأرض على ارتفاع ذلك القمر، فالقمر الصناعي الذي يقع على ارتفاع 22300 ميل (35900 كيلومتر) فوق سطح الأرض على يستغرق 24 ساعة للدوران حول الكوكب، ويدعى هذا المدار بالمدار المتزامن لأنه متزامن مع دوران الأرض، وإذا كان القمر الصناعي يتحرك في نفس اتجاه دوران الأرض ويقع مداره فوق خط الاستواء فسيظهر من الأرض ليتم وضعه في نقطة ثابتة في السماء، ويمكن قول أن القمر الصناعي في مدار ثابت بالنسبة للأرض، وغالبًا ما تُستخدم المدارات الثابتة بالنسبة إلى الأرض لسواتل الاتصالات.
• يحتاج القمر الصناعي طوال فترة عمله إلى تعديل مداره والاتجاه الذي يشير إليه، لذلك تحتوي الأقمار الصناعية على صواريخ على متنها لهذا الغرض، وقد يتم إطلاق الصواريخ لتسريع القمر الصناعي ونقله إلى مدار أعلى أو لإبطائه وتحريكه إلى الأسفل، إن إطلاق الصواريخ على الجانب يغير الاتجاه الذي تشير إليه الأقمار الصناعية.
• وتأتي الطاقة التي تقوم بتشغيل الأقمار الصناعية من الخلايا الشمسية، وعندما يكون القمر الصناعي في ظل الأرض توفر البطاريات المساعدة الطاقة اللازمة لتشغيله.
• كما ويتم تخزين المعلومات التي يجمعها القمر الصناعي في شكل إشارات إلكترونية يتم إرسالها عن طريق الراديو إلى المحطات الأرضية، وتحتوي العديد من الأقمار الصناعية على أجهزة حاسوب لتستقبل المعلومات وتخزنها وتنقلها وللتحكم أيضًا في تشغيل القمر الصناعي ومداره.

فعّل حسابك الآن مجاناً.

استخدامات الأقمار الصناعية

يتم إطلاق الأقمار الصناعية لمجموعة متنوعة من الاستخدامات مثل:

البحث العلمي

تم استخدام الأقمار الصناعية الأولى لدراسة الغلاف الجوي العلوي والفضاء الداخلي للأرض، كما وتدرس الأقمار الصناعية العلمية اليوم مجموعة كبيرة من الأجسام في الفضاء، ويمكن لمراصد الأقمار الصناعية التي تدور حول الأرض مراقبة الأجرام السماوية دون التداخل الناجم عن الغلاف الجوي للأرض.

مجال الاتصالات

كان التطبيق الرئيسي للأقمار الصناعية توفير روابط اتصالات بعيدة المدى، لذا تستخدم شركات الهاتف ومحطات التلفزيون والصحف والمجلات أقمار الاتصالات لنقل البيانات إلى أجزاء مختلفة من العالم، وتشكل مجموعة الأقمار الصناعية المستخدمة في الاتصال بين المحطات الأرضية نظام اتصالات عبر الأقمار الصناعية، قد توفر هذه الأنظمة اتصالات دولية مثل إنتل سات التي تضم حوالي 400 محطة أرضية موجودة في 150 دولة، أو توفر اتصالات محلية فقط كما يفعل نظام تيل سات الكندي، وبحلول نهاية القرن العشرين زادت قدرة الأقمار الصناعية بشكل كبير على التعامل مع إشارات الاتصالات وتم تطوير الشبكات الرقمية للخدمات المتكاملة لإنشاء نظام صوتي وبيانات ونص وفيديو عالمي.

الأرصاد الجوية

تستخدم سواتل الأرصاد الجوية أدوات حساسة للغاية للحصول على بيانات لاستخدامها في نماذج الغلاف الجوي المولدة بالحاسوب والتي تشكل أساس التنبؤ الحديث بالطقس، وتستخدم المنظمة العالمية للأرصاد الجوية أقمارًا صناعية تعمل دوليًا.

التنقل والمواصلات

من الممكن تحديد الموقع الدقيق للسفينة على الأرض باستخدام إشارات العديد من الأقمار الصناعية لحساب الموقع النسبي للسفينة والأقمار الصناعية، ويمكن للنظام الذي يستخدم إشارات شعاع الليزر تحديد المواضع في نطاق أقل من 2.5 سم، ويأخذ جهاز استقبال نظام تحديد المواقع العالمي المحمول باليد والذي يمكن استخدامه على متن سفينة أو طائرة أو على اليابسة إشارات من ثلاثة على الأقل من 24 قمراً صناعياً تدور حول الأرض ويربط بياناتها لتحديد موقع المستقبل.

المسح الجيولوجي

تُستخدم التقنيات التي تستخدمها الأقمار الصناعية للملاحة أيضًا لعمل خرائط دقيقة للمناطق النائية من الأرض، ويوفر نظام لاندسات الولايات المتحدة البيانات للمحطات الأرضية حول العالم، ويستخدم الجيولوجيون وغيرهم من المتخصصين هذه البيانات لاستكشاف المعادن والتنبؤ بالمحاصيل والسيطرة على الفيضانات والحفاظ على التربة وإعادة التحريج وإدارة الأراضي.

الاستخدامات العسكرية

تستخدم الدول المراقبة العسكرية والاستطلاع أو أقمار التجسس لمراقبة نشاط الدول الأخرى، وقد التقط البعض بما في ذلك الولايات المتحدة بيج بيرد والأقمار الصناعية كوزموس السوفيتية صوراً لمثل هذا النشاط العسكري.

وفي أواخر القرن العشرين بذلت كل من الولايات المتحدة والاتحاد السوفيتي قبل تفككهما جهودًا لتطوير أقمار صناعية قاتلة مصممة لتدمير المركبات الفضائية والأقمار الصناعية للعدو، كما قاموا بالتحقيق في إمكانية تسليح محطات فضائية بأسلحة متطورة لتدمير أهداف بعيدة مثل الصواريخ النووية للعدو.

الأقمار الصناعية الموجهة

بدأت الأقمار الصناعية التجريبية مع فوستوك 1 السوفيتي والذي تم إطلاقه في عام 1961 مع راكب واحد، وطورت كل من الولايات المتحدة والاتحاد السوفيتي لاحقًا محطات فضائية مأهولة بما في ذلك محطة سكاي لاب الأمريكية ومحطات سالي وت ومير السوفيتية ومحطة الفضاء الدولية.

احصل على موارد ووسائل تعليمية مجانية الآن!

حقائق عن الأقمار الصناعية

• القمر الصناعي هو جسم اصطناعي يتم إرساله عمدًا إلى مدار في الفضاء، عادةً من أجل إرسال المعلومات أو استقبالها أو ارتدادها إلى مناطق مختلفة من الأرض.
• الأقمار الصناعية هي هياكل من صنع الإنسان، وهي تختلف عن الأقمار الطبيعية مثل القمر الذي يدور حول الأرض والأرض نفسها التي تدور حول الشمس.
• عادة ما يتم إطلاق الأقمار الصناعية على صواريخ في الفضاء للوصول إلى مداراتها.
• في أكتوبر 1957، أطلق الاتحاد السوفيتي سبوتنيك 1 الذي كان أول قمر صناعي في العالم يتم إرساله إلى مدار فضائي. أدى هذا الحدث إلى بَدْء "سباق الفضاء" بين الاتحاد السوفيتي والولايات المتحدة والذي سيستمر لسنوات عديدة.
• أُطلق سبوتنيك 2 في نوفمبر 1957، وحمل أول كائن حي إلى المدار وهو كلب يدعى لايكا.
• بعد ثلاثة أشهر فقط من إطلاق الاتحاد السوفيتي لأول قمر صناعي ناجح، أطلقت الولايات المتحدة أول قمر صناعي لها، إكسبلورر 1 في يناير 1958.
• منذ إطلاق أول قمر صناعي في عام 1957، تم إرسال أكثر من 6500 قمر صناعي إلى المدار. ما يقدر بنحو 3600 من هؤلاء لا يزالون في المدار مع استمرار تشغيل حوالي 1000، ويتم تصنيف الباقي الآن على أنه حطام فضائي.
• تُعدُّ محطة الفضاء الدولية (ISS) أكبر قمر صناعي يدور حاليًا حول الأرض.
• هناك 3 مجموعات رئيسة من الأقمار الصناعية: خدمات الأقمار الصناعية الثابتة تتعامل مع مليارات من عمليات نقل الصوت والبيانات والفيديو. أنظمة الأقمار الصناعية المتنقلة المستخدمة في الملاحة (GPS) ولربط السفن والطائرات البعيدة وما إلى ذلك. وأقمار البحث العلمي لبيانات الأرصاد الجوية وصور مسح الأراضي ووظائف البحث العلمي الأخرى.
• يدور القمر الصناعي حول الأرض من الغرب إلى الشرق فوق خط الاستواء، ويتحرك في نفس الاتجاه والسرعة التي تدور فيها الأرض، وبالتالي فللناظر من الأرض، لا يبدو أن هذه الأقمار الصناعية تتحرك.
• المدار الأرضي المنخفض (LEO) هو تصنيف للارتفاعات لأي أقمار صناعية في مدار أقل من 2000 كم (1240 ميل) فوق الأرض، والتي تضم حوالي 500 قمر صناعي نشط.
• المدار الأرضي المتوسط ​​(MEO) هو أي مدار أعلى من المدار الأرضي المنخفض ولكنه لا يزال أقل من ارتفاع المدار الثابت بالنسبة للأرض والذي يبلغ 35786 كم (22.236 ميل)، أي حوالي 50 قمراً صناعياً نشطاً.
• المدار الأرضي المرتفع (HEO) هو أي مدار أعلى من المدار الثابت بالنسبة للأرض عند 35786 كم (22.236 ميل)، والذي يحتوي على أكثر من 400 قمر صناعي نشط.
• "المدار الأرضي" هو مصطلح يطلق على مدار حول الأرض. "المدار الشمسي" مصطلح يطلق على مدار الشمس. "المدار غير المركز" هو مصطلح يطلق على مدار المريخ.
• المكونان الرئيسان للقمر الصناعي هو هوائي لإرسال واستقبال المعلومات ومصدر للطاقة مثل الألواح الشمسية أو البطارية.
• تسمى السرعة التي يجب أن يسافر بها القمر الصناعي للبقاء في الفضاء سرعته المدارية. عادة ما يحتاج إلى أكثر من 17500 ميل في الساعة (28200 كم / ساعة).
• يمكن أن يكون الحُطَام الفضائي أي شيء من الأقمار الصناعية الكبيرة المتقادمة إلى الأجزاء الطبيعية أو الاصطناعية من المواد الفضائية. منذ عام 1957، تعقبت شبكة مراقبة الفضاء أكثر من 26000 كائن يزيد قطرها عن 10 سم.
• مع إطلاق المزيد من الأقمار الصناعية، تزداد فرص حدوث ارتطام الأقمار ببعضها البعض، ففي عام 2009، اصطدم قمرين صناعيين للاتصالات - أحدهما أمريكي والآخر روسي - في الفضاء.
• تم وضع مجسات فضائية في مدار حول كواكب وأقمار أخرى في النظام الشمسي.

متاح الآن ولفترة محدودة، أنشطة تعليمية مجانية!

--------------

اقرأ أيضًا:

كوكب المريخ

يمكنك الاستفادة من بعض الموارد المتعلقة بموضوع الأقمار الصناعية:

سجل لعب دور في سفينة الفضاء

نشاط رائع لتحفيز الأطفال على الكتابة أثناء قيامهم بنشاط لعب دور!

عرض صور محطة فضاء

صور عرض محطة فضائية - مجموعة من الملصقات والتي تظهر بعض الصور الأساسية لموضوع الفضاء. صورة زاهية تلفت الانتباه من الممكن استخدامها كملصقات عامة في الصف أو كتعزيز لعملية النقاش حول موضوع الفضاء.

لوحة حائط محطة الفضاء

لوحة حائطية رائعة لركن لعب الأدوار. في اللوحة رُسُوم توضح العناصر الرئيسية للموضوع. اللوحات الحائطية رائعة لتحديد المناطق المختلفة في غرفة الصف.