Un ساتل ثابت بالنسبة إلى الأرض هو الذي يتطابق ارتفاعه وسرعته مع معدل دوران الأرض ويبدو أنه يظل ثابتًا على الأرض. يمكنهم تغطية مساحات كبيرة وتقديم خدمات مثل القنوات الفضائية والراديو وتوقعات الطقس والمزيد. هذه الأقمار الصناعية ذات أهمية كبيرة للإنسان.
لذلك ، سنخصص هذه المقالة لإخبارك بخصائص وموقع وتكنولوجيا والمزيد من القمر الصناعي الثابت بالنسبة للأرض.
ما هو القمر الصناعي الثابت بالنسبة للأرض
لقد كان لجوانب مختلفة من عصر الفضاء مثل هذا التأثير على حياتنا اليومية ، مثل اختراع أقمار الاتصالات. في غضون بضعة عقود فقط ، وصلوا حتى إلى أكثر المناطق النائية في العالم بطرق مختلفة لم يكن من الممكن تصورهم منذ وقت ليس ببعيد.
في الواقع، أصبح من الممكن اليوم التحدث مباشرة مع المتسلقين على جبل إيفرست أو التواصل عبر الإنترنت مع أي نظام كمبيوتر تقريباً على سطح الأرض، وكل ذلك بمساعدة أقمار الاتصالات. للحصول على شرح أكثر تفصيلاً لكيفية عمله، يمكنك الرجوع إلى المقال الموجود على ما هو القمر الصناعي.
تعمل سواتل الاتصالات في العديد من أنواع المدارات ، من الأبراج الأرضية المنخفضة مثل Globalstar إلى مدار Molniya غريب الأطوار والميل للغاية الذي يستخدمه الاتحاد الروسي. ومع ذلك ، فإن أهم نوع من المدارات لهذه الأقمار الصناعية هو المدار الثابت بالنسبة للأرض ، وهو مناسب ليس فقط للاتصالات الساتلية ، ولكن أيضًا لرصد الأرصاد الجوية والعديد من أنواع التطبيقات الأخرى.
تدور الأقمار الصناعية المستقرة بالنسبة إلى الأرض حول خط الاستواء بنفس سرعة دوران الأرض ، مرة واحدة يوميًا ، وتتماشى مع المدار الثابت بالنسبة للأرض. هم يدورون حول أ نقطة ثابتة تقريبًا على سطح الأرض عند خط الاستواء على مسافة 35.900 كيلومتر. يسمح هذا الوضع بالمراقبة المستمرة لمنطقة معينة بينما يغطي مجال الرؤية حوالي ثلث سطح الأرض.
تقع بالضبط على خط الاستواء وتدور حول الأرض في مدارات دائرية. تدور بنفس السرعة والاتجاه (من الغرب إلى الشرق) تمامًا مثل الأرض ، مما يجعلها ثابتة على سطح الأرض. يجب أن يكون القمر الصناعي المستقر بالنسبة إلى الأرض على مسافة من الأرض ، وإلا فسوف ينخفض ارتفاعه ، لذلك إذا كان بعيدًا جدًا عن الأرض ، سوف يهرب تمامًا من مجال جاذبية الأرض.
قامت الأقمار الصناعية الثابتة بالنسبة إلى الأرض بتحديث وتحويل الاتصالات حول العالم ، من البث التلفزيوني إلى التنبؤات الجوية. كما أن لها العديد من التطبيقات المهمة في مجالات الإستراتيجية الإستخباراتية والعسكرية.
الملامح الرئيسية
يأتي مصطلح القمر الصناعي الثابت بالنسبة للأرض من حقيقة أن هذه الأقمار الصناعية تظهر شبه ثابتة في السماء عند مشاهدتها من سطح الأرض. تُعرف المسارات المدارية للأقمار الصناعية المستقرة بالنسبة إلى الأرض باسم حزام كلارك ، الذي سمي على اسم مؤلف الخيال العلمي آرثر كلارك ، الذي يُنسب إليه هذه الفكرة.
نشر ورقة في عام 1945 اقترح فيها استخدام الأقمار الصناعية كمرحلات اتصالات بعد دراسة أبحاث الصواريخ التي أجريت في ألمانيا خلال الحرب العالمية الثانية. كان أول مدار ناجح مع الأرض في عام 1963 وأول مدار ثابت بالنسبة للأرض في عام 1964.
عندما يكون قمر صناعي أو مركبة فضائية في مدار متزامن مع الأرض ، تتم مزامنته مع دوران الأرض ، لكن المدار يميل نحو المستوى الاستوائي. الأقمار الصناعية في هذه المدارات تغير خط العرض لكنها تبقى على نفس خط الطول. هذا يختلف عن المدار الثابت بالنسبة للأرض لأن الأقمار الصناعية تتحرك في مكانها وليست مقفلة في موضع واحد في السماء.
تظل الأقمار الصناعية الثابتة بالنسبة إلى الأرض في نفس المكان بينما تغطي نفس المنطقة من سطح الأرض ويمكن أن تقدم خدمات ، مثل التلفزيون والاتصالات السلكية واللاسلكية والتصوير ، مناطق أو مناطق محددة من سطح الأرض بطريقة متسقة ويمكن التنبؤ بها. قمر صناعي يجب أن يتم دفعه باستمرار إلى موضع معين.
موقع القمر الصناعي الثابت بالنسبة للأرض
تقع هذه الأقمار الصناعية على ارتفاعات عالية، مما يسمح لها بقياس كامل مساحة سطح الأرض، باستثناء مناطق صغيرة في القطبين الجنوبي والشمالي الجغرافي، وهو ما يشكل مساعدة كبيرة في الأبحاث المتعلقة بالأرصاد الجوية. تعمل أطباق الأقمار الصناعية عالية الاتجاه على تقليل تداخل الإشارة من المصادر الأرضية والأقمار الصناعية الأخرى. للتعمق أكثر في أهمية أقمار الأرصاد الجوية، فمن المستحسن قراءة المزيد عن كيفية تشغيله وتطبيقاته.
القطاع المداري عبارة عن حلقة رفيعة جدًا في المستوى الاستوائي ؛ لذلك ، يمكن لعدد صغير جدًا من الأقمار الصناعية البقاء داخل هذا القطاع دون التعارض والتصادم مع بعضها البعض. يتقلب الموقع الدقيق للأقمار الصناعية المستقرة بالنسبة إلى الأرض بشكل طفيف كل فترة 24 ساعة. تحدث مثل هذه التقلبات بسبب اضطرابات الجاذبية بين الأقمار الصناعية والأرض والشمس والقمر والكواكب الأخرى.
تستغرق الإشارة اللاسلكية حوالي 1/4 ثانية للانتقال من وإلى القمر الصناعي ، مما يؤدي إلى زمن انتقال إشارة صغير ولكنه مهم. يمثل هذا الانتظار مشكلة للاتصالات التفاعلية ، مثل المحادثات الهاتفية.
المدار الثابت بالنسبة للأرض
المدار الثابت بالنسبة للأرض هو مدار خاص يظهر فيه أي قمر صناعي ثابتًا عند نقطة معينة على سطح الأرض. مع ذلك، على عكس الأنواع الأخرى من المدارات ، التي يمكن أن يكون لها عدد من المدارات ، فإن المدار الثابت بالنسبة للأرض له واحد فقط.
لأي مدار مستقر بالنسبة إلى الأرض ، يجب أن يكون أولًا مدارًا متزامنًا مع الأرض. المدار المتزامن مع الأرض هو أي مدار له فترة مساوية لفترة دوران الأرض.
ومع ذلك ، فإن هذا المطلب لا يكفي لضمان موقع ثابت فيما يتعلق بالأرض. في حين أن جميع المدارات المستقرة بالنسبة إلى الأرض يجب أن تكون ثابتة بالنسبة للأرض ، ليست كل المدارات المستقرة بالنسبة إلى الأرض ثابتة بالنسبة للأرض. لسوء الحظ ، غالبًا ما يتم استخدام هذه المصطلحات بالتبادل.
في معظم الأوقات ، نفكر في دوران الأرض على أنه تم قياسه بالنسبة إلى متوسط موضع الشمس. ومع ذلك ، نظرًا لأن الشمس تتحرك بالنسبة إلى النجوم (الفضاء بالقصور الذاتي) بسبب مدار الأرض ، فإن متوسط اليوم الشمسي ليس فترة دوران حاسمة .
يدور القمر الصناعي المتزامن مع الأرض حول الأرض في نفس مقدار الوقت الذي تستغرقه الأرض للدوران مرة واحدة في الفضاء بالقصور الذاتي (أو الثابت). تُعرف هذه الفترة باليوم الفلكي وتعادل الساعة 23:56:04 متوسط التوقيت الشمسي. في غياب أي تأثير آخر ، في كل مرة يعود فيها قمر صناعي بهذه الفترة إلى نقطة معينة في مداره ، ستضع الأرض نفسها بنفس الطريقة في الفضاء بالقصور الذاتي.
آمل أن تتمكن من خلال هذه المعلومات من معرفة المزيد عن القمر الصناعي الثابت بالنسبة للأرض وخصائصه.