الامارات 7 - تُحدد سرعة الأقمار الصناعية ومداراتها بناءً على ارتفاع المدار، أي المسافة بين القمر الصناعي وسطح الأرض، إضافةً إلى جاذبية الأرض. فكلما اقترب القمر من الأرض، زادت الجاذبية مما يؤدي إلى زيادة سرعته. على سبيل المثال، يحتاج قمر صناعي يبعد عن الأرض 705 كيلومترات إلى حوالي 99 دقيقة لإكمال مداره، بينما قمر آخر يبعد 36,000 كيلومتر يستغرق حوالي 23 ساعة و56 دقيقة و4 ثوانٍ.
هناك أنواع متعددة لمدارات الأقمار الصناعية، تختلف حسب استخدامها، ومنها:
المدار الأرضي الجغرافي المتزامن (GEO): يبعد حوالي 35,764 كيلومترًا فوق الأرض، حيث تتزامن سرعة القمر الصناعي مع دوران الأرض بسرعة تصل إلى 11,300 كيلومتر في الساعة. تُستخدم هذه المدارات لأغراض مثل التلفزيون والاتصالات.
المدار الأرضي المنخفض (LEO): تصل سرعة الأقمار في هذا المدار إلى 27,359 كيلومترًا في الساعة، وتكمل دورتها في 90 دقيقة فقط نظرًا لقربها من الأرض. تُستخدم هذه الأقمار في الاتصالات الهاتفية والعمليات العسكرية والمراقبة.
المدار الأرضي المتوسط (MEO): يتراوح ارتفاعه بين 9,656 و19,312 كيلومترًا عن الأرض، ويتميز بتغطيته الواسعة لسطح الأرض، مما يجعله مناسبًا للتنبؤ بالطقس والمراقبة.
المدار القطبي: يغطي الأقمار الصناعية في هذا المدار المسافة من القطب الشمالي إلى القطب الجنوبي، ويقع على ارتفاع يتراوح بين 200 إلى 1,000 كيلومتر، بمعدل انحراف يتراوح بين 20 إلى 30 درجة.
المدار المتزامن مع الشمس (SSO): يُعتبر نوعًا من المدارات القطبية، حيث تراقب الأقمار في هذا المدار نقطة معينة على الأرض في نفس الوقت كل يوم. يكون ارتفاعها بين 600 إلى 800 كيلومتر، وتتحرك بسرعة حوالي 7.5 كيلومتر في الثانية. تُستخدم هذه الأقمار لمراقبة أنماط الطقس والتنبؤ بالعواصف.
مدارات النقل، ومدار النقل الثابت بالنسبة للأرض (GTO): تسمح هذه المدارات للقمر الصناعي بالتنقل بسرعة بين المدارات، مثل إطلاقه إلى مدار النقل الثابت ثم الانتقال إلى المدار الجغرافي المتزامن.
نقاط لاغرانج: تعتبر نقاط L1 وL2 الأكثر استخدامًا، حيث تبعدان 1.5 مليون كيلومتر عن سطح الأرض، مما يساعد الأقمار الصناعية البعيدة على الاستقرار.
عوامل تحديد مدار الأقمار الصناعية: بالإضافة إلى الارتفاع، هناك عاملان مهمان هما الانحراف والميل. يُعرف الانحراف بشكل المدار (مدور أو بيضاوي)، ويمكن أن يتغير اعتمادًا على شكل المدار، بينما الميل يُحدد زاوية المدار بالنسبة لخط الاستواء.
تعريف القمر الصناعي: القمر الصناعي هو جهاز يُطلق في الفضاء ليدور حول كوكب أو نجم أو أي جسم آخر، ويدور في مسار منحني بفعل الجاذبية. تُطلق الأقمار الصناعية بواسطة صواريخ، وعلى الرغم من إمكانية تحركها في خط مستقيم، إلا أن جاذبية الأرض تُحافظ على توازن سرعتها وتجعلها تدور حولها. تتفاوت ارتفاعات الأقمار وسرعاتها وطول مداراتها.
هل يمكن أن يسقط القمر الصناعي على الأرض؟: نعم، ولكن يجب أن يتحرك القمر بسرعة لا تقل عن 8 كيلومترات في الثانية لمنع ذلك. توجد احتمالية كبيرة لتصادم الأقمار الصناعية مع بعضها، رغم وجود مدارات خاصة لكل منها، إذ تزيد النفايات الفضائية من فرص الاصطدام. لذا، تدرس وكالات الفضاء مسارات الأقمار الصناعية بدقة قبل إطلاق أي شيء إلى الفضاء.
هناك أنواع متعددة لمدارات الأقمار الصناعية، تختلف حسب استخدامها، ومنها:
المدار الأرضي الجغرافي المتزامن (GEO): يبعد حوالي 35,764 كيلومترًا فوق الأرض، حيث تتزامن سرعة القمر الصناعي مع دوران الأرض بسرعة تصل إلى 11,300 كيلومتر في الساعة. تُستخدم هذه المدارات لأغراض مثل التلفزيون والاتصالات.
المدار الأرضي المنخفض (LEO): تصل سرعة الأقمار في هذا المدار إلى 27,359 كيلومترًا في الساعة، وتكمل دورتها في 90 دقيقة فقط نظرًا لقربها من الأرض. تُستخدم هذه الأقمار في الاتصالات الهاتفية والعمليات العسكرية والمراقبة.
المدار الأرضي المتوسط (MEO): يتراوح ارتفاعه بين 9,656 و19,312 كيلومترًا عن الأرض، ويتميز بتغطيته الواسعة لسطح الأرض، مما يجعله مناسبًا للتنبؤ بالطقس والمراقبة.
المدار القطبي: يغطي الأقمار الصناعية في هذا المدار المسافة من القطب الشمالي إلى القطب الجنوبي، ويقع على ارتفاع يتراوح بين 200 إلى 1,000 كيلومتر، بمعدل انحراف يتراوح بين 20 إلى 30 درجة.
المدار المتزامن مع الشمس (SSO): يُعتبر نوعًا من المدارات القطبية، حيث تراقب الأقمار في هذا المدار نقطة معينة على الأرض في نفس الوقت كل يوم. يكون ارتفاعها بين 600 إلى 800 كيلومتر، وتتحرك بسرعة حوالي 7.5 كيلومتر في الثانية. تُستخدم هذه الأقمار لمراقبة أنماط الطقس والتنبؤ بالعواصف.
مدارات النقل، ومدار النقل الثابت بالنسبة للأرض (GTO): تسمح هذه المدارات للقمر الصناعي بالتنقل بسرعة بين المدارات، مثل إطلاقه إلى مدار النقل الثابت ثم الانتقال إلى المدار الجغرافي المتزامن.
نقاط لاغرانج: تعتبر نقاط L1 وL2 الأكثر استخدامًا، حيث تبعدان 1.5 مليون كيلومتر عن سطح الأرض، مما يساعد الأقمار الصناعية البعيدة على الاستقرار.
عوامل تحديد مدار الأقمار الصناعية: بالإضافة إلى الارتفاع، هناك عاملان مهمان هما الانحراف والميل. يُعرف الانحراف بشكل المدار (مدور أو بيضاوي)، ويمكن أن يتغير اعتمادًا على شكل المدار، بينما الميل يُحدد زاوية المدار بالنسبة لخط الاستواء.
تعريف القمر الصناعي: القمر الصناعي هو جهاز يُطلق في الفضاء ليدور حول كوكب أو نجم أو أي جسم آخر، ويدور في مسار منحني بفعل الجاذبية. تُطلق الأقمار الصناعية بواسطة صواريخ، وعلى الرغم من إمكانية تحركها في خط مستقيم، إلا أن جاذبية الأرض تُحافظ على توازن سرعتها وتجعلها تدور حولها. تتفاوت ارتفاعات الأقمار وسرعاتها وطول مداراتها.
هل يمكن أن يسقط القمر الصناعي على الأرض؟: نعم، ولكن يجب أن يتحرك القمر بسرعة لا تقل عن 8 كيلومترات في الثانية لمنع ذلك. توجد احتمالية كبيرة لتصادم الأقمار الصناعية مع بعضها، رغم وجود مدارات خاصة لكل منها، إذ تزيد النفايات الفضائية من فرص الاصطدام. لذا، تدرس وكالات الفضاء مسارات الأقمار الصناعية بدقة قبل إطلاق أي شيء إلى الفضاء.