كيف يدور القمر الصناعي حول الأرض؟

من المعروف أن الاقمار الصناعية تدور حول الارض في مدارات محددة، فكيف تتم عملية الدوران؟

تدور الأقمار الصناعية حول الأرض بشكل دائم وبارتفاعات ومسارات مختلفة، ويخضع دوران هذه الأقمار إلى قوانين فيزيائيّة تجعل إمكانيّة وقوعهم أو تصادمهم ببعضهم مستحيلة، فعندما يتم إرسال الأقمار الصناعيّة إلى الفضاء، تتحرر الأقمار من الصواريخ ويأخذ كل قمر مداره الخاص ويعتلي أعلى طبقات الغلاف الجوي، ويعود سبب عدم سقوط الأقمار الصناعية على الأرض، خلال مرحلة سقوط الأقمار وتحررها من الصواريخ الحاملة لها، إلى تقوّس الأرض كونها دائريّة الشكل، وبما أن مقاومة الهواء في الفضاء شبه معدومة يتمكن القمر الصناعي من الثبات على سرعته التي تم قذفه بها بوساطة الصاروخ، كما أن هذه السرعة تستطيع التغلب على قوة الجاذبية الأرضية.

القمر الصناعي هو آلة يتم إرسالها إلى الفضاء بوساطة صواريخ بشكل دقيق ومحسوب من قبل العلماء، بعد القيام بحساب وموازنة سرعة القمر الصناعي، آخذين بالحسبان قوة الجاذبية الأرضية، وذلك لضمان وصوله إلى المدار المطلوب والمناسب.

أهمية الأقمار الصناعية كبيرة جداً نظراً لما تقدمه من خدمات في شتى مجالات الحياة، مثل:

الاتصالات: وتشمل كلاً من الاتصالات الهاتفية وبث القنوات الفضائية.

علم الفلك والفضاء: حيث تؤمن الصور التي تلتقطها الأقمار الصناعيّة للعلماء القدرة على رؤية ودراسة النجوم والأجرام والكواكب والثقوب السوداء بشكل أكبر وأوضح بكثير من رؤيتها بالتيليسكوب.

الطيران والأرصاد الجوية: تمكن الأقمار الصناعيّة العُلماء من التنبؤ بالطقس والأعاصير.

القمر الصناعي بشكل عام هو عبارة عن آلة أطلقت إلى الفضاء لالتقاط صور لكوكب الأرض أو لأي كوكب آخر أو حتى للشمس والثقب الأسود لمساعدة العلماء على فهم هذا الكون، وهي تدور حول الأرض ضمن مدارات ومسارات معينة.

يتم إطلاق معظم الأقمار الصناعية إلى الفضاء عبر الصواريخ، يدور القمر الصناعي حول الأرض عندما تكون سرعته متوازنة مع جاذبية الأرض، بدون هذا التوازن سيطير القمر الصناعي في خط مستقيم إلى الفضاء أو يعود إلى الأرض، تدور الأقمار الصناعية حول الأرض على ارتفاعات مختلفة وبسرعات مختلفة وعلى مسارات مختلفة. والنوعان الأكثر شيوعًا للمدار هما “ثابت بالنسبة للأرض”و “قطبي”.

ينتقل النوع الثابت بالنسبة للأرض من الغرب إلى الشرق فوق خط الاستواء، يتحرك في نفس الاتجاه وبنفس معدل دوران الأرض، أما على الأرض فيبدو القمر الصناعي الثابت بالنسبة للأرض أنه قائم الموضع لأنه دائمًا نفس الموقع.

تنتقل الأقمار الصناعية التي تدور في مدار قطبي في اتجاه الشمال-الجنوب من قطب إلى قطب، عندما تدور الأرض تحتها، يمكن لهذه الأقمار الصناعية مسح الكرة الأرضية بأكملها في كل مرة.

القمر الصناعي هو آلة من صُنع الإنسان يتم إطلاقها في الفضاء كي تدور حول الأرض والكواكب الأخرى، ويكون ذلك في مدارات محددة، وله مهام مختلفة كالبحث العلمي، ومراقبة الطقس، والملاحة، وتصوير الأرض، والدعم العسكري، منها ما تُحقق غرضًا واحدًا، بينما تم تصميم البعض الآخر لأداء العديد من الوظائف في نفس الوقت.

ويتم إطلاق الأقمار الصناعية في مدرارات مختلفة اعتمادًا على مهمتها، وأكثرها شيوعًا هو المدار المتزامن مع الأرض. وهذا هو المكان الذي يستغرق فيه القمر الصناعي 24 ساعة ليدور حول الأرض، وهو نفس الوقت الذي تستغرقه الأرض للدوران حول محورها مرة واحدة، هذا يجعل القمر الصناعي في نفس مكانه فوق الأرض، مما يسمح بالاتصالات والبث التليفزيوني، ويتم إطلاقه عن طريق صاروخ يحمله إلى مداره المحدد، ويتم تظبيط تسارعه، بحيث يصبح مساويًا لقوة جاذبية الأرض للقمر، وذلك حتى يتمكن من البقاء ضمن مداره حول الأرض، ولا يسقط إلى الأرض أو يسبح في الفضاء.

وعلى الرغم من اختلاف أنواعه وأحجامه، فله مكونات رئيسية هي:

نظام الطاقة، الذي يتكون من ألواح الطاقة الشمسية.

معدات لجمع المعلومات، كالكاميرات وأجهزة الاستشعار.

نظام التحكُم عن بُعد، لتعديل مكان القمر الصناعي ومساره باستخدام صواريخ جانبية.

هوائيات، لإرسال المعلومات واستقبالها من الأرض.

القمر الصناعي هو آلةٌ أو كوكبٌ يدور حول نجمٍ أو كوكبٍ آخر، ويتم إطلاقه إلى الفضاء عن طريق وضعه على صاروخٍ وتثبيته في مداره من خلال موازنة سرعته مع قوة الجاذبية الأرضية، ولتوضيح فكرة تثبيته في مداره إليك المثال التالي:

افترض وجود جبلٍ عالٍ جداً تتجاوز قمته الغلاف الجوي للأرض (أي يبلغ ارتفاعه أكثر من عشرة أضعاف جبل ايفرست)، وقمت بالصعود إلى قمة هذا الجبل ورميت كرةً نحو الأرض باتجاهٍ أفقيٍّ، ستسقط الكرة على الأرض بمسارٍ منحني بفعل الجاذبية الأرضية، وإذا حاولت رمي الكرة بمسارٍ أفقيٍّ أبعد قليلاً، فستتحرك بخطٍ أفقيٍّ أطول قبل أن تصل إلى الأرض، وكلما زادت قوة رميك للكرة سيطول المسار الأفقي، وبالتالي أنت بحاجةٍ إلى اكمال دورةٍ كاملة حول الأرض لتتحول الكرة إلى قمرٍ صناعيٍّ.

وبهذه الطريقة يتم ارسال القمر الصناعي باستخدام صاروخٍ ضخمٍ ليحمله بعيداً جداً عن الأرض، وعند وصوله إلى الارتفاع المطلوب، يتم ارسال دفعاتٍ صاروخيةٍ أخرى بقوةٍ مناسبةٍ لارسال القمر إلى مداره بسرعةٍ صحيحةٍ، كما يدور القمر الصناعي حول الارض عندما تتوازى سرعته مع الجاذبية الأرضية، وإلا فيسير القمر باتجاه أفقي أو يسقط على الأرض.

وفي حال أُرسل القمر الصناعي ببطء فسيسقط على الأرض لأن الجاذبية الارضية كبيرةٌ جداً، ولكن السرعة الكبيرة التي يتم ارساله بها تساعده على الهروب من مدار الأرض، وباستخدام سرعة اطلاقٍ مناسبةٍ يحافظ القمر الصناعي على مداره حول الأرض.