ما السبب في ثبات مدار القمر الصناعي

أسباب ثبات مدار القمر الصناعي

يعد القمر الصناعي إنجازا هندسيا وتكنولوجيا رائعا حققه الإنسان. إنه لا يعتمد فقط على جهاز إلكتروني، وكيفية عمل القمر الصناعي يستند إلى العديد من مبادئ الفيزياء والمعرفة، بما في ذلك طبيعة المدارات وفهم الجاذبية وكيفية عملها، بالإضافة إلى العديد من المعارف العلمية والتقنية والأكاديمية والمعارف الأخرى. ومن أسباب استقرار مدار القمر الصناعي:

السرعة الكافية

بدأ العلماء بمحاولة فهم كيفية دوران القمر الصناعي حول الأرض ودون أن يخرج عن مساره، ولهذا توجهوا لفهم مدارات الكواكب حول الشمس ومدار القمر حول الأرض .

حاول العلماء فهم الشكل الرياضي لمدارات الكواكب والاستفادة منها، وبدأوا في التعرف على المدارات الإهليلجية ومعرفة طريقة للحفاظ على الجسم في المدار حول الأرض، وذلك بتحديد السرعة المطلوبة للجسم ليتبع مساره، وينطبق هذا على القمر الطبيعي .

وهذا هو ما يبقي القمر الصناعي في مداره، فقد قام العلماء بإجراء بحث حول الأقمار الصناعية، ومن هنا بدأوا في فهم طريقة بقاء القمر الصناعي في مداره، حيث استنتجوا أن قوة الجاذبية تزداد عند اقتراب القمر الصناعي من جسم، ولذلك يجب على القمر الصناعي السفر بشكل أسرع للحفاظ على مداره .

الجاذبية

من بين العوامل الأخرى التي تؤثر على بقاء القمر الصناعي في مداره هي الجاذبية وكيفية فهمنا والتعامل معها. فجميع الأجسام لديها جاذبية، وعلى الرغم من أن الأجسام الكبيرة مثل الكواكب لديها جاذبية قوية، إلا أن لكل جسم جاذبيته الخاصة ويمكن حساب قوة الجاذبية على سطح الأرض بمقدار 9.8 م / ث². ومع ذلك، إذا أردنا حساب قوة جاذبية الأجسام التي تدور حول الأرض، فعلينا استخدام الصيغة الرياضية v = (GM / R)^(1/2)، حيث G و M و R هي رموز الصيغة

• v = سرعة القمر الصناعي .
• G = ثابت الجاذبية .
• M = كتلة الكوكب .
• R = المسافة من مركز الأرض .

يمكن القول بأن السرعة المطلوبة للجسم لدخول المدار تساوي الجذر التربيعي للمسافة من الجسم إلى مركز الأرض ضربا في ثابت الجاذبية، وفي حالة وضع قمر صناعي في المدار الأرضي المنخفض عند ارتفاع 500 كم فوق السطح، فإن السرعة المطلوبة تساوي 7615.77 م/ث، ويزداد ارتفاع الجسم في المدار يقلل السرعة المطلوبة للحفاظ على المدار، ما يؤثر على مواقع الأقمار الصناعية في المدار .

فإن الإجابة على سؤال لماذا لا يسقط القمر الصناعي وما هو سبب ثبات مداره يعود لعاملي السرعة والجاذبية، حيث تعمل الأقمار الصناعية على البقاء في مدارها عند حدوث توازن في السرعة التي يتحرك بها القمر الصناعي في خط مستقيم، وكذلك الجاذبية بين القمر الصناعي والكوكب الذي يدور حوله، وكلما زاد ارتفاع المدار، يتم استخدام سرعة مطلوبة أقل من كلما اقترب المدار، وذلك لأنه في المدارات القريبة يجب التأكد من استخدام سرعات عالية حتى يتحرك القمر الصناعي ولا يعود إلى الأرض مرة أخرى .

طريقة إرسال الأقمار الصناعية إلى المدار

لمعرفة طريقة إطلاق أي قمر صناعي، مثل الأقمار الصناعية السعودية، ومعرفة أهميتها، يجب فهم أن الأقمار الصناعية تعتمد على الصواريخ. والطريقة الصحيحة لإطلاقها هي

• يتم وضع القمر الصناعي فوق صاروخ ضخم لنقله إلى الفضاء عبر الغلاف الجوي، وهذا يتم باستخدام صواريخ وليس بشكل فردي .
• يجب أن يطير الصاروخ لمسافة تتراوح بين 100 إلى 200 كيلومتر فوق سطح الأرض للخروج من الغلاف الجوي .
• عندما يصل الصاروخ إلى الارتفاع المحدد مسبقًا المطلوب في المدار، يتم تطبيق دفعات صاروخية جانبية، أي يتحرك الصاروخ جانبًا بقوة مناسبة وسرعة تصل في بعض الأحيان إلى 18000 ميل في الساعة، وذلك لإدخال القمر الصناعي في المدار بسرعة ودقة مناسبة .
• يجب أن ندرك أنه في حالة إلقاء القمر الصناعي ببطء، سيتأثر بجاذبية الأرض وسيسقط بها، وإذا تم إطلاقه بسرعة كبيرة جدا، سيتجاوز مدار الأرض وأنواع مدارات الأقمار الصناعية لأنه لا توجد قوة جاذبية كافية، والسرعة الصحيحة للإطلاق هي السبب في استمرار القمر الصناعي في مداره حول الأرض، ويجب معرفة السرعة المناسبة التي تجذب الجاذبية الأرضية عند ارتفاع القمر الصناعي المحدد حول مساره الدائري .
• عندما ينطفئ الصاروخ، يقوم بإسقاط حمولته، أي يتم إطلاق القمر الصناعي، والصاروخ هو الذي يلقيه في الاتجاه المطلوب وبالسرعة المحددة، أي في المدار وبنفس السرعة .
• تتحرك الأرض بعيدًا في حين يسقط الصاروخ والقمر الصناعي حولها.
• يظل القمر الصناعي في مداره طالما يحافظ على سرعته

أول قمر صناعي في الفضاء

كان الاتحاد السوفيتي هو الأول الذي أطلق قمرًا صناعيًا في عام 1957، وأطلق عليه اسم سبوتنيك 1، وكان هذا دافعًا قويًا للولايات المتحدة لتسريع خططها لاستكشاف الفضاء، حيث قامتالولايات المتحدة بإطلاق قمر صناعي يدعى أكسبلورر 1 بعد فترة قصيرة من إطلاق سبوتنيك .

تم نقل آلاف الأقمار الصناعية إلى الفضاء، وتعود ملكيتها إلى العديد من البلدان بما في ذلك روسيا والولايات المتحدة وأوروبا والصين، بالإضافة إلى بعض الدول العربية. كما تعود ملكية العديد من الأقمار الصناعية إلى الجيوش، وتشكل ثلث إجمالي عدد الأقمار الصناعية، وعادة ما تستخدم لأغراض المراقبة .

وثلث الأقمار التجارية مملوك للمدنيين، ويستخدم الثلث الآخر لأغراض تجارية. قامت العديد من الدول ببناء أقمارها الصناعية الخاصة وتطويرها، والبعض استعان بالشركات الفضائية التجارية للمساعدة في ذلك. وهناك بعض الدول التي بنت أقمار صناعية وأطلقتها لصالح دول أخرى، نظرا للفوائد العديدة التي يوفرها القمر الصناعي والتي يسعى الجميع للاستفادة منها .

ماهي مخاوف الحطام الفضائي

تحتاج البيئة الفضائية مثل البيئة الأرضية تأكيدا دائما والتأكد من عدم تلوثها بالنفايات أو في حالة الفضاء فالتأكد من عدم ملئها بالحطام وعلى الرغم من أن العديد من مالكي الأقمار الصناعية وخاصة العسكريون منهم لأ يخبرون الأعداد الحقيقية لهذه الأقمار الصناعية العسكرية إلا أن الأبحاث وجدت بحسب تقديراتهم الأولية أن هناك ما يقارب من ١٢٠٠٠ قطعة من الحطام الفضائي.

بالإضافة إلى الكثير من الآلاف من الأقمار الصناعية الموجودة في المدار غير النشطة، هناك العديد من أصحاب الأقمار الصناعية الذين لا يوفرون فكرة واضحة حول نشاط الأقمار. لا يتم مراقبة البث اللاسلكي من هذه الأقمار على نطاق واسع، مما يؤدي إلى زيادة النفايات في الفضاء. بالإضافة إلى ذلك، هناك العديد من الأجهزة ذات العمر الطويل والمشغلة بالطاقة الشمسية، مما يعني أنها قد تكون متقاعدة، ولكنها لا تزال تدور في المدار وتسبب ازدحاما، وهذا يعتبر من عيوب ومزايا الأقمار الصناعية .

هذا الأمر جعل الكثيرين يهتمون بالفضاء والحرص على الحفاظ عليه، واتخاذ خطوات جادة لتقليل احتمالية تحويل الأجهزة الفضائية الثمينة أو الأقمار الصناعية إلى قمامة تطفو في الفضاء. وأحد الحلول المقترحة هي دفع المدارات المنخفضة إلى منطقة تسمى منطقة الإرهاق، وهذا يعني تدمير الأقمار الصناعية الكبيرة بصورة متعمدة في جنوب المحيط الهادئ. وهذا يعتبر حلا مؤقتا حتى يجد البشر طرقا لإعادة تدوير هذه الأجسام .