مجال المراقبة على الارض لقمر صناعي يتحرك في الفضاء
اســم الطالبات :مقدم للمعلمة :الصــــــــــف :
في هذا التقرير : 1- المقدمة والهدف من هذا المشروع والرسمة في صفحة 29 2- التعريف العام للأقمار الصناعية وانواعها ( معلومات اثرائية) 3- اهمية الاقمار لاصناعية في عصرنا لحالي 4- استخدامات الاقمار الصناعية 5- امثلة عن الاقمار الصناعية ( قمر اميد) وذكر كيفية عمله ومهامه .. 6- الصور لأنواع مختلفة من الاقمار العالمية 7- حل الجدول في صفحة 45 وحل السؤالين المطلوبين 8- الخاتمة والراي والمراجع
المقدمة: اعتمدت الاتصالات الالكترونية البعيدة المدى حتى الستينات من هذا القرن ، اما على الكابلات او على انعكاسات الاشارة الراديوية من على الغلاف الجوي، ومن المعروف ان هذه الكابلات تحوى على عدد محدود من الاسلاك، اما الاشارات المنعكسة فكانت تتخامد بسرعة مما يجعل الاتصال ذو نوعية سيئة.في عام 1945 اقترح العلماء فكرة استخدام الاقمار الصناعية التي تطير فوق الكرة الارضية ، لزيادة فعالية الاتصالات الالكترونية، حيث يمكن رؤية القمر الصناعي من منطقة شاسعة من الارض.ونظرا لارتفاعه العالي ، يستطيع ان يحقق الاتصال ما بين عدة محطات بطرق متعددة خلافا للكابل الذي يستطيع ان يصل بين محطتين فقط. وفي مشروعنا لليوم سوف نتعرف على الاقمار الصناعية التي تدور في الفضاء والتي بواسطتها يمكن للمحطات الارضية مراقبة المجال محدد على الارض باستخدام معادلات حساب المثلث. هدف المشروع: يهدف مشروعنا للتعريف عن الاقمار الصناعية التي تدور حول محور كرة الارضية وذكر اهميتها في عصرنا الحالي وماهي تقنية عملها. وعن كيفية قياس المسافة على دائرة كبرى من الكرة الارضية والتي يمكن للقمر الصناعي الموجود في الفضاء ان يراقبها .
تعريف القمر الصناعي: القمر الصناعي مركبة تسبح في الفضاء لأداء مهمة معينة، وتختلف مهام الأقمار الصناعية، فمنها ما يستخدم لخدمة الاتصالات مثل قمر NileSat، ومنها ما يستخدم للاستشعار عن بعد مثل KitSat، ومنها ما يستخدم لخدمة الأبحاث العلمية مثل Goes وغيرها. تنقسم المهمة الفضائية إلى ثلاثة أركان رئيسية هي: القمر الصناعي، وصاروخ الإطلاق، والمحطة الأرضية لاستقبال المعلومات أو الاتصالات من القمر الصناعي. تختلف الأقمار الصناعية التي تدور حول الأرض فيما بينها اختلافًا كبيرًا في الحجم، يصل وزنها إلى ثلاثة أطنان في أقمار الاتصالات، وقد يكون وزنها 250 كجم في أقمار الاستشعار عن بُعْد ، وقد يصل وزنها إلى بضع عشرات من الكيلوجرامات في الأقمار التجريبية الصغيرة، ويقوم بتصنيع الأقمار إما شركات متخصصة أو مؤسسات بحثية أو جامعات. أنواع الاقمار الصناعية: اول قمر صناعي للاصالات كان القمر Echo 1 الذي اطلق عام 1960، وكان هذا القمر من النوع غير الفعال Passive اي لم يكن يحوي اي دوائر الكترونية، وانما كان عبارة عن عاكس للاشارات الالكترونية.لقد قام هذا القمر والقمر Echo 2 الذي اطلق في عام 1964 عبارة عن بالون كبير بقطر 32 متر، مغطى برقائق الالمنيوم ، وكان يدور حول الارض بارتفاع 1610 كم. ومثل اي كرة زجاجية او فولاذية التي تعطي زاوية انعكاس واسعة للمناظر حولها، فان هذه الاقمار كانت تعيد عكس الاشارة الموجهة اليها ، ولكن بقوة اخفض. ونظرا لمساوئها ومشاكلها الكثيرة ، لم تعد تستخدم الاقمار غير الفعالة في ايامنا هذه. أهمية الاقمار الصناعية: برغم ان معطم الناس يعتقدون ان اهمية الاقمار الصناعية تكون محدودة فقط لنقل الصور التلفزيونية عن الاحتفالات العالمية ومباريات كرة القدم فانها في الواقع تفوق ذلك وتسمح لنا بنقل المكالمات الهاتفية واشارات التلكس و الكمبيتر......الخ.وتتميز الاتصالات عبر الاقمار الصناعية بانها تتم بسرعة وبامان ودون الحاجة الى مد كابلات عبر المحيطات والصحاري. وكثير من المدن الافريقية والهندية الموجودة عبر الصحاري والبراري ، تصل مع العالم الخارجي بواسطة القمار الصناعية .والان تم استخدام البث المباشر من القمار الصناعية الى هوائيات خاصة في المنازل حيث يمكننا إلتقاط اي اشارة من القمر الصناعي دون الحاجة الى المحطة الارضية.وتتفرع اهميتها ايضا في برمجيات ونظم كومبيوترية جديدة ذكية تسيِر اليوم السفن الفضائية والروبوتات والطائرات من دون طيار استخدامات الاقمار الصناعية : تختلف استخدامات الاقمار الصناعية باختلاف انواعها ففي الاقمار الفلكية تستخدم لانجاز عدة تطبيقات منها: 1- الحصول على خرائط النجوم.. دراسة الظواهر الفلكية الغريبة كالثقوب السوداء و ظاهــــرة الكوايــزر وهي نوع من الكويكبات قلبها لامع بشدة وتبث أشعة راديوية …- الحصول على صور لكواكب المجموعة الشمسية.- الحصول على خرائط لسطوح الكواكب المختلفة.. وفي الاقمار الصناعية الملاحية تقوم بعدة ادوار تساعد في خدمة مجال الملاحة والعاملين فيها مثل ابتكارأنظمة الملاحة العالمية لقراءة الزمن والمسافة لتحديد المواقع، وقد استطاع العلماء في أوقات سابقة التعرف على القوانين التي تعطي السرعة والزمن اللازمة لنقل الإشارة الراديوية بين نقطتين ، وبالتالي أمكن حساب المسافة بين أي نقطتين ما من سطح الأرض. حيث تستطيع النظام الملاحي الثلاثي الأبعاد لهذه المجموعة من الأقمار تمكن المسافر أي كان ، من التأكد من موقعه باستمرار فوق أي بقعة فوق الأرض ، ويوجد حتى الآن 24 قمر نافيستار ضمن مداراتها التي تحتلها من النظام المداري العالمي... اما في الاقمار الاستشعار عن بعد تقوم هذه الأقمار بمراقبة ودراسة البيئة بشكل عام في كوكب الأرض دون تماس مباشر مع هذه البيئة (عن بعد). وكمثال عام ، يمكن استخدام هذه الأقمار لدراسة ومراقبة الطيور المهاجرة ، تحديد المصادر المعدنية وتوزعها ، مراقبة المحاصيل الزراعية حمايتها من مخاطر الطقس ومراقبة ودراسة تشكل الأعاصير وانتقالاتها ، ومراقبة الغابات وتحديد سرعة تراجع الغطاء النباتي في المناطق المختلفة من الأرض .وتستخدم هذه الاقمار بشكل كبير في دعم الأبحاث الزراعية وعلم المحيطات ، علم الغابات ، علم المياه ، الجيولوجيا ، علم الخرائط ، وعلم الأرصاد الجوية ، والعديد من الحقول البيئية الهامة اما بالنسبة للأقمار البحث والانقاذ فانه يمكنها نقل الإشارة الراديوية والتلفزيونية، بذلك يمكنها أن تنقذ حياة الناس..! هذه هي الفكرة التي أدت الى وجود هذا النموذج من الأقمار التي تم تصميمها لتؤمن الطرق والسبل للقوارب والسفن في البحر، والطائرات في الجو، من خلال وسائل الاتصالات الخاصة بها. يمكن لهذه الأقمار التحري وتحديد إشارات الطوارئ التي تطلقها السفن أو الطائرات أو حتى الأفراد في مناطق الخطر عن بعد، والاستجابة لها بأسرع الطرق المتوفرة للوصول اليها.
من أبرز الاقمار الصناعية : أميد (قمر صناعي): أميد (بالفارسية: امید، أي "أمل") هو أول قمر صناعيإيراني من صنع محلي، أعلن بتاريخ 2 فبراير/شباط2009 إتمام عملية إطلاقه على متن الصاروخ "سفير 2". وقد جاء ذلك متزامناً مع الذكرى الثلاثين للثورة الإيرانية الإسلامية. القمر مصنوع بشكل كامل في إيران وهو من النوع الخفيف ووظيفته تتركز بالقيام باتصالات مع محطة ارضية لاجراء قياسات مدارية، وهو يقوم بخمسة عشر دورة حول مدار الكرة الأرضية خلال 24 ساعة وتتم مراقبته من المحطة الأرضية مرتين عند كل دورة. قام ب700 دورة حول الارض منذ اطلاقه وارسل معلومات وتلقى اخرى من المحطات الارضية و انتهت مهمته في 20 مارس2009 بعد استكمال مهمته بنجاح.
التصنيع و الإطلاق: مهمة القمر الصناعي سلمية ومن حق كل الدول الاستفادة من هذه التكنولوجيا، بينما أعربت دول غربية عن مخاوفها من هذه الخطوة خشية أن تستخدم إيران القمر لإطلاق صواريخ بعيدة المدى قادرة ربما على حمل رؤوس نووية. وكانت إيران قد أعلنت في شهر أغسطس/آب عام 2008 قيامها باختبار ناجح لإطلاق صاروخ فضائي قادر على حمل قمر صناعي ووضعه في مدار حول الأرض. شككت حينها دول غربية بصحة الخبر، من بينها على سبيل المثال فرنسا التي قالت ان "الصاروخ لا يتمتع بقدرات للعمل خارج طبقات الجو". وكذلك صرح مسؤول أمريكي هام من البنتاغون لشبكة سي إن إن بأن "الإيرانيون لم ينجحوا في إطلاق الصاروخ"، قائلاً أن وزارة الدفاع لديها معلومات استخباراتية تشير إلى أن الصاروخ الذي أعلنت إيران عن إطلاقه، "لم يحقق الهدف المخطط له.". كشف الرئيس الإيراني محمود أحمدي نجاد عن أن "العدو" حاول التشويش الكترونيا على عملية اطلاق القمر الصناعي الإيراني وضرب اميد . عملية اطلاق الصاروخ سفير 2 الذي كان يحمل القمر الصناعي أميد تأجلت مرتين بسبب سوء الأحوال الجوية ، ولكن بعد أسبوعين من الموعد الأول للاطلاق وفي عصر اليوم الذي قررت طهران اطلاق القمر ، رُصدت طائرتا "أواكس" تابعتان ل"العدو" تحلقان على ارتفاع شاهق فوق الأجواء الإيرانية وترسلان أمواجاً الكترونية تشويشية الأمر الذي أثّر سلبا على النظام الالكتروني لاطلاق القمرالصناعي الإيراني . في مارس 2009 أعلن رئيس وكالة الفضاء الإيرانية رضا تقي بور أن القمر الصناعي أميد نفذ بنجاح جميع مهامه الموكلة اليه على مدى شهر من إطلاقه إلى الفضاء. تقنية عمل القمر اميد: يمكن توجيه هوائيات الاقمر الصناعي بدقة نحو سطح الارض وذلك بجعل القمر الصناعي متوازيا في مداره. ويتم ذلك بجعل جسم القمر الصناعي يدور حول نفسه مرة كل ثانية ، وهذا يمكن من توجيهه دائما باتجاه نقطة محددة (بشكل متوازي مع محور الارض). من ناحية اخرى تدور هوائيات القمر الصناعي بنفس السرعة ولكن باتجاه معاكس وهذا يجعل الهوائيات باتجاه نقطة معينة ثابتة من سطح الارض . اما الواح الخلايا الشمسية فيجب ان تتوجه باستمرار نحو الشمس. ان داخل القمر الصناعي يجب ان يكون ذو حرارة ثابتة ، وذلك بسبب حساسية الاجهزة الالكترونية . ولهذا تستخدم اجهزة خاصة للتبريد والتسخين ، كما يدهن الجسم الخارجي للقمر بمواد ماصة لحرارة الشمس.في العادة تحوى الاقمار الصناعية على هوائيات ارسال واستقبال منفصلة. وتكون هوائيات الارسال بشكل صحون لتقوم بتوجيه الاشارات الى منطقة محددة من سطح الارض حيث تقوم المحطات الارضية باستقبالها. ويستطيع المهندسون توجيه هوائيات القمر الصناعي الي اي نقطة وذلك بواسطة ارسال اشارات تحكم خاصة. كذلك يحوي القمر على اجهزة تضخيم الاشارة الملتقطة الى بضعة عشرات الالف مليون من المرات من اجل اعادة ارسالها مرة ثانية الى المحطات الارضية ورغم ان القمر الصناعي يلتقط عدد كبير من الترددات المختلفة فانه لا يحدث تداخل في ما بينها ، بسبب استخدام الموجات الميكروية Microwave ، والتى لا تتأثر بالطبقات المتأنية في الغلاف الجوي التي تعكس الاشارات الاخري. في معظم الاقمار الصناعية يبلغ تردد الاشارة الملتقطة 6 ميجاهرتز وتردد الاشارة المرسلة 4 جيجاهيرتز وفي بعض الانواع تبلغ 7 و8 جيجاهيرتز او 11 و 14 جيجاهيرتز على التوالي. يتم تغذية الاجهزة الالكترونية في هذه الاقمار بواسطة الطاقة الشمسية حيث تقوم خلايا شمسية بتحويلها الى تيار كهربائي.
الإنظمة التي يقوم بها القمر ابيد: 1 - نظام الحمولة الفضائية، وهو النظام المسئول عن تنفيذ الجزء الخاص بطبيعة المهمة الفضائية، فقد يكون هذا النظام عبارة عن آلة تصوير لالتقاط صور للأرض أو يكون عبارة عن نظام للاتصالات يقوم باستقبال الاتصالات من الأرض وإعادة إرسالها إلى؛ حيث يراد إرسالها. 2 - نظام للطاقة وهو النظام المسئول عن إمداد القمر الصناعي بالطاقة والتحكم في توزيع هذه الطاقة على الأنظمة المختلفة، يعتمد القمر الصناعي في مداره على الطاقة الشمسية؛ حيث يستخدم خلايا شمسية لتحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربية يستخدم بعضها مباشرة ويخزن بعضها في بطاريات لاستخدامها في أوقات لا تتوافر فيها الطاقة الشمسية؛ حيث يقع القمر الصناعي في ظل الأرض ولا يرى الشمس. 3 - نظام للتحكم في وجهة القمر الصناعي؛ حيث يتعرض القمر الصناعي لمؤثرات خارجية تؤدي إلى تغيير وجهة القمر الصناعي، وبالطبع فإن الحفاظ على وجهة القمر ـ بحيث يظل دائمًا مطلاًّ بوجهه تجاه الأرض ـ ضروري لإتمام عملية الاتصال ونقل المعلومات للأرض بشكل صحيح، ونظام التحكم في وجهة القمر هو المسئول عن هذا الدور. 4 - نظام للاتصالات مسئول عن إتمام عملية الاتصال بالمحطة الأرضية اللازمة لعمل القمر الصناعي؛ حيث يتم إرسال أوامر من المحطة الأرضية للقمر الصناعي، يتم استقبالها عن طريق نظام الاتصالات، وكذلك يرسل القمر الصناعي معلومات للأرض خاصة بوضع القمر الصناعي ومستوى أداء أنظمته المختلفة. 5 - نظام للدفع وهذا النظام قد لا يوجد في بعض الأقمار الصناعية الصغيرة؛ حيث لا تكون له حاجة ضرورية، وفي الأقمار التي تحتوي نظامًا للدفع يستخدم هذا النظام لنقل القمر الصناعي من مدار إلى مدار آخر أو لتصحيح مكان القمر الصناعي في مداره. الصور المدعمة للتقرير ))صور القمر اميد )):
أقمار آخرى: صوراقمار صناعيةعالمية :
القمر نايلسات :ونطاق البث
القمر هوتبيرد :
يتعامل التقنيون مع الاقمار الصناعية آخذين بالاعتبار دقة مراقبتها لمناطق محددة على سطح الكرة الارضية لذا كانت المقارنة بين بعد القمر الصناعي عن سطح الارض وطول المنطقة التي يراقبها . ان القاعدة التي تربط بين البعد والمنطقة هي : بعد القمر الصناعي عن سطح الارض ... اكمل الجدول التالي :
بعد القمر الصناعي عن سطح الارض
300 km
600km
750km
900km
المنطقة المراقبة
مالذي تلاحظه من خلال هذا الجدول: ............................................................................................................................................................................................................................................ في رايك ايهما ادق في المراقبة المنطقة الكبيرة من الكرة الارضية ام المنطقة الصغيرة ؟ ............................................................................................................................................................................................................................................ الخاتمة : لقد لعبت الاقمار الصناعية دورا مهما في تقدم المجال العلمي وليس ذلك فحسب بل في كافة المجالات وماهي الا خطوة صغيرة الى مستقبل قادم زاخر بالاختراعات والاكتشافات القادمة التي قد تكون اكبر من ما يتوقعها الانسان الحالي ..لذلك تعتبر الاقمار الصناعية عهد جديد يشرق في عصر الانسانية ويقودها الى التطور والتقدم لاكتشاف عالم اخر جديد .
الرأي الشخصي والتوصيات : لقد استفدت من هذا المشروع في معرفة اهمية الاقمار الصناعية وطريقة عملها في تسهيل حياتنا ومجالات استخدماتها في عصرنا الحالي واوصي بالمزيد من المعرفة عن هذه التكنولوجيا الحديثة ..
موضوع: تقرير رياضيات 
