المدارات واستخداماتها المختلفة

يختلف المدار الذي يطلق إليه القمر الصناعي باختلاف الغرض اخملصص له ذلك القمر. وقد سبق أن تعرضنا لأنواع المدارات اخملتلفـة فـي الـفـصـل الذي تحدثنا فيـه عـن عـلـوم الـفـضـاء، ونـعـود هـنـا لـنـخـلـص هـذه المـدارات واستخداماتها قبل أن نعرض لهذه الاستخدامات بالتـفـصـيـل فـي الأبـواب الأربعة التالية.

وتنقسم أهم مدارات الأقمار الصناعية إلى مدارات أرضية منخفضة، ومدارات قطبية وهناك أيضا المدار الجغرافي الثابت. وتستخدم المدارات الأرضية المنخفضة(LEO (Orbits Earth Low في التصوير والقياسات الفضائية عالية الدقة نظرا لقربها من الأرض. ويتراوح ارتفاع هذه المدارات ب١٥٠ كيلومتـرا إلـى أكـثـر مـن ١٠٠٠ كيلومتر فوق سـطـح الأرض، وقـد تـكـون هـذه المدارات دائرية أو بيضاوية.

ويحدد ارتفاع المدار سرعة القمر اللازمة للاحتفاظ به في المدار، والزمن اللازم لإكمال دورته حول الأرض أيضا. فـالـقـمـر الـذي يـدور عـلـى ارتـفـاع ١٥٠كيلومترا في مدار دائري يتـم دورتـه فـي ٩٠ دقيقة بينما يكملها الـقـمـر الذي يدور على ارتفاع ٨٧٠كيلومترا في ١٠٠ دقيقة.

وكلما زاد ارتفاع القمر زادت المساحة التي كن أن يغطيها من سطـح الأرض. وعند ارتفـاع ٣٥٨٠٠ كيلومتر يستغرق القمر أربعا وعشرين سـاعـة اما ليكمل دورة حول الأرض. وحيث إن الأرض تدور حول محورها بهذه السرعة نفسها فإن القمر يبدو ثابتا فوق منطقة معينة من سطح الأرض. وفي بعض التطبيقات يكون من المناسب أن يطلق القمر في مدار بيضاوي تكون الأرض في موقع البؤرة منه، أي أن القمر يكون قريبا من الأرض في جزء من مساره وبعيدا عنها في جزء اخر. وفي مثل هذا المدار تكون سرعة القمر كبيرة عندما يكون قريبا من الأرض وتقل سرعته عندما يكون بعيدا عنها. وتستخدم هذه الخاصية عندما نريد أن يبقـى الـقـمـر فـوق مـنـطـقـة معينة مدة أطول.

وتتحدد المساحة التي يغطيها القمر من سطح الأرض باعتبارين ا^خرين بالإضافة إلى ارتفاع المدار وهما مجال رؤية الأجهزة المثبتة بالقمر وزاوية ميل مستوى المدار. أما مجال رؤية الأجهزة فيتوقف على دقة هذه الأجهزة، إذ كلما تطلب الأمر دقة أعلى في التصوير والاستطلاع ضاق مجال الرؤية في الدورة الواحدة أو ضاق شريط المسح الذي يغـطـيـه الـقـمـر مـن سـطـح الأرض.

أما الاعتبار الثاني فهو زاوية ميل مستوى المدار. ولتوضيح ذلك لنا أن ننظر إلى مدار استوائي، أي أن المدار موضوع مباشرة فوق خط الاستواء. فالقمر في هذا المدار سوف يتمكن من تصوير الدائرة الاستوائية فقط وما حولها في شريط ضيق تحدده زاوية رؤية الأجهزة المركبة عليه. لكن إذا كان المدار عموديا على خط الاستواء أي من الـقـطـب الجـنـوبـي إلـى الـشـمـالـي وهكذا، فبينمـا تـدور الأرض مـن الـغـرب إلـى الـشـرق حـول مـحـورهـا يـدور القمر من أحد القطب إلى الاخر، وبذلك فإن كل نقطة على سطح الأرض سوف تقع تحت مجال رؤية القمر فـي وقـت مـا. ويـسـمـى مـثـل هـذا المـدار مدارا قطبيا ويستخدم لأنظمة الاستشعار الدولية التي تحتاج إلى أن تغطي كل سطح الأرض.

لأهـمـيـة هـذا المـدار عـقـدت عـدة مــرات فـي إطـار الاتحـاد الـدولـي للاتصالات لتنسيق استخدام المدار. ويتم توزيع المواقع في المدار الجغرافي الثابت بحيث يفصل ب، كل قـمـر صـنـاعـي واخـر ثـلاث درجـات، كـمـا يـتـم تخصيص الذبذبات التي يتم الإرسال عليها قتضى اتفاقات دولية لضمان عدم التداخل. ويسقط حق الدولة في الموقع اخملصص لها إذا لم تستخدمه في ظرف عدد مع من السنوات، وقد كان هذا أحد الأسباب التي حدت صر إلى الإسراع بإطلاق قمر الاتصالات والبث التليفزيوني نـايـل-سـات قبل أن تفقد الموقع اخملصص لها في المدار الجغرافي الثابت.

مدار مولنيا Orbit Molniya

تقع معظم أراضي روسيا ودول الاتحاد السوفييتي السابـق فـي شـمـال النصف الشمالي من الكرة الأرضيـة، ولـذلـك يـصـعـب رصـدهـا مـن أقـمـار المدار الجغرافي الثابت التقليدي والذي يقع فوق خط الاستواء. ولكي تتغلب روسيا على هذه الصعوبة فإنها تستخدم مدارا بيضاويا بحيث يكون القمر بعيدا عن الأرض (وبالتالي أبطأ) عندما يكون فوق أراضي روسـيـا ويـكـون قريبا من الأرض بحيث ر سريعا فوق بقية العالم. وبذلك يـبـقـى الـقـمـر أطول مدة من مداره فوق أراضي روسيا أو الاتحاد السـوفـيـيـتـي الـسـابـق. وكن التغلب على الفترة التي لا يـكـون فـيـهـا الـقـمـر فـوق أراضـي روسـيـا بـوضـع عـدة أقـمـار فـي هـذا المـدار بـحـيـث يـكـون دائـمـا هـنـاك قـمـر مـتـاح للاتصالات.

سوق الإطلاق التجارية ليس من الضروري لأي دولة تود إطلاق قمر صناعي أن تلك القدرة على الإطلاق، أي تلك القاذفات العملاقة التي تستطيع أن تحمل الأقمار الصناعية الكبيرة (حوالي طن) إلى المدارات البعيدة وخاصة مدار الثبات الجغرافـي (٣٥٨٠٠كيلومتر). ورغم أن الدول الفضائيـة الـصـغـيـرة (كـالـهـنـد وإسرائيل) لك القدرة على أن تضع أقمارا صغيـرة فـي مـدارات قـريـبـة، فإن هذه الدول نفسها تحتاج إلى الاستعانة بالقاذفات العملاقة لدول كبرى لوضع أقمارها في المدارات البعيدة.

ومع تزايد استخدامات الأقمار الصناعية في الأغراض المدنية وخاصة الاتصالات والبث التليفزيوني نشأت الحاجة إلـى قـاذفـات إطـلاق تجـاريـة يتم استئجارها لوضع قمر مع في مدار مع، وظهرت سوق تجارية تقدر ببلاي الدولارات سنويا لتقد خدمات الإطلاق.

وهناك أربع دول أو مجموعات دول تقدم هذه الخدمة التجارية حالـيـا وهي وكالة الفضاء الأوروبية والتي تقدم القاذف أريان-٤ وسوف تقدم أريان- ٥ بدءا من،١٩٩٦ ثم أمريكا والتي لديها مكوك الفضاء الأمريكي وعدد مـن القاذفات الأمريكية التجارية مثل القاذفات دلتا من شركة ماكدونل دوجلاس (ينظر الفصل الخاص بالقاذفات الأمريكية في الباب السادس)، ثم الص والتي تقدم القاذف الصيني لونج مارش أو 4-CZ وأخيرا روسيا التي تحاول المنافسة في هذا اجملال ~ا لديها من قاذفات قوية متعددة (انظر الفصل الخاص بالقاذفات الروسية في الباب السادس).