SpaceTRC / علم الأقمار الصناعية
كيف يعمل القمر الصناعي؟
مداره يحدد مكانه، وأنظمته الفرعية تحدد ما يفعله، ووصلته الراديوية تحدد كيف يتواصل مع الأرض. تعلّم الثلاثة بتجربتها: ابنِ مدارك الخاص، وفكّك قمرًا صناعيًا، واكتشف كيف لا يزال يمكن التقاط إشارة فوياجر (Voyager).
يتحرك القمر الصناعي في المدار المنخفض بسرعة تبلغ نحو 27,000 كم/ساعة. وكلما ارتفع، تباطأت حركته: فعند ارتفاع 35,786 كم تنخفض سرعته إلى 11,000 كم/ساعة ويستغرق المدار الواحد يومًا بالضبط.
تفاعلي
منشئ المدارات
اختر مدارًا جاهزًا أو ابنِ مدارك الخاص باستخدام أشرطة التمرير. يُحسب الدور المداري والسرعة والمساحة التي يستطيع القمر الصناعي رؤيتها فورًا وفق قوانين كبلر (Kepler). اسحب الكرة الأرضية لتدويرها.
إذا اختلفت القيمتان، يكون المدار إهليلجيًا، ويتسارع القمر الصناعي عند أدنى نقطة ويتباطأ عند أعلى نقطة (قانون كبلر الثاني).
قطعة قطعة
الأنظمة الفرعية السبعة للقمر الصناعي
انقر على الأرقام. أيًّا كانت مهمته، يعتمد كل قمر صناعي على عمل هذه الأنظمة معًا.
الموجات الراديوية
نطاقات التردد التي تستخدمها الأقمار الصناعية
تحمل الترددات الأعلى بيانات أكثر، لكن الإشارة تتأثر أكثر بالمطر وتحتاج إلى هوائيات أكثر دقة.
| النطاق | التردد | الاستخدام |
|---|---|---|
| VHF / UHF | 30 MHz – 1 GHz | أقمار CubeSat، وراديو الأقمار الصناعية للهواة، والبث البسيط من أقمار الطقس |
| L | 1–2 GHz | GPS وGalileo وغيرها من أقمار الملاحة؛ وهواتف الأقمار الصناعية |
| S | 2–4 GHz | القيادة والقياس عن بُعد للمركبات الفضائية، ووصلات محطة الفضاء، ورادارات الطقس |
| C | 4–8 GHz | توزيع البث التلفزيوني؛ شائع في المناطق الاستوائية لأنه يقاوم المطر |
| X | 8–12 GHz | الوصلات الهابطة لرصد الأرض، والاتصالات العسكرية، والفضاء السحيق (Voyager، ومهمات المريخ) |
| Ku | 12–18 GHz | البث التلفزيوني عبر الأقمار الصناعية (Türksat)، ومحطات مستخدمي Starlink |
| K | 18–27 GHz | الوصلة الهابطة عالية المعدل لبيانات جيمس ويب (James Webb) (نحو 26 GHz) |
| Ka | 27–40 GHz | الإنترنت الفضائي عريض النطاق، والبوابات الأرضية، ووصلات الفضاء السحيق من الجيل التالي |
حاسبة
ميزانية الوصلة: هل الإشارة قوية بما يكفي؟
الحساب الأساسي الذي يجريه المهندسون لكل قمر صناعي: ابدأ من قدرة المُرسِل، واطرح ما يُفقد في الطريق، وأضف حساسية المُستقبِل، وانظر هل يكفي الهامش المتبقي لنقل البيانات دون أخطاء. اختر مثالًا أو غيّر القيم.
الكسب من قطر الطبق:
هذا نموذج تعليمي مبسّط يستخدم فقد الفضاء الحر وقيمة ثابتة قدرها 2 dB من الفقد الإضافي؛ والقيم في الأمثلة نموذجية للأنظمة الحقيقية.
اصنعه بنفسك
كيف تبني قمرًا صناعيًا من نوع CubeSat
أقمار CubeSat هي أقمار صناعية صغيرة قياسية مكوّنة من مكعبات بطول 10 سم. وتستخدمها الجامعات والمدارس والشركات الناشئة خطوةً أولى نحو الفضاء. أُطلق أول قمر صناعي مكعب في تركيا، Türksat 3USAT، عام 2013؛ وأُطلق القمر Grizu-263A من فئة PocketQube التابع لجامعة زونغولداك بولنت أجاويد (Zonguldak Bülent Ecevit) عام 2023.
- حدّد المهمة
اختر سؤالًا واحدًا واضحًا: قياسًا، أو صورة، أو اختبارًا لتقنية. فالقمر الصناعي الصغير يحتاج إلى مهمة صغيرة ومركّزة.
- اختر الحجم
حجم 1U يبلغ 10×10×10 سم وكتلته حتى 2 كغ. وتوفر الأحجام الأكبر مثل 3U و6U و12U طاقة ومساحة أكبر.
- اختر الأنظمة الفرعية
تقلّل اللوحات الجاهزة للطاقة وحاسوب الطيران والراديو والتحكم في الوضعية من المخاطر والتكلفة.
- احصل على الترددات والتراخيص
يحتاج التردد الراديوي إلى تنسيق دولي (الاتحاد الدولي للاتصالات ITU، والاتحاد الدولي لراديو الهواة IARU لنطاقات الهواة) إضافة إلى موافقة الجهة التنظيمية الوطنية (BTK في تركيا). وقد يستغرق ذلك أشهرًا؛ فابدأ مبكرًا.
- أنشئ محطة أرضية
يكفي هوائي ياغي (Yagi) وراديو معرَّف بالبرمجيات لنطاق UHF. وتساعدك شبكة SatNOGS التطوعية على الاستماع عبر محطات في أنحاء العالم.
- اختبره
تُظهر اختبارات الاهتزاز (اهتزاز الإطلاق) والفراغ الحراري (درجات حرارة الفضاء) والتوافق الكهرومغناطيسي أن نموذج الطيران جاهز للفضاء.
- أطلقه
تُحمل أقمار CubeSat على عمليات إطلاق مشتركة (مثل مهمات SpaceX Transporter) وتُطلق من جهاز نشر. وفي نهاية المهمة يجب أن يعود القمر الصناعي إلى الغلاف الجوي خلال سنوات قليلة (قاعدة السنوات الخمس لدى لجنة الاتصالات الفيدرالية الأمريكية FCC).
- شغّله وشارك النتائج
استمع إلى الإشارة الأولى، ونزّل البيانات، وشارك النتائج علنًا. فغالبًا ما يكون أكبر ناتج للقمر الصناعي الصغير هو الفريق الذي يدرّبه.
شاهد الأقمار الصناعية الحقيقية مباشرةً على الكرة الأرضية ثلاثية الأبعاد للأقمار الصناعية، وتعمّق في الميكانيكا المدارية في OrbitLab، واستكشف الأقمار الصناعية التركية في صفحة الأقمار الصناعية التركية.
- حسابات المدار: قوانين كبلر ومعادلة vis-viva (μ = 398,600.4 كم³/ث²).
- نطاقات التردد: تسميات نطاقات الرادار لدى IEEE، والاتحاد الدولي للاتصالات ITU.
- معيار CubeSat: جامعة Cal Poly، مواصفات تصميم CubeSat؛ وقاعدة FCC للخروج من المدار خلال خمس سنوات (2022).
- الأقمار الصناعية المكعبة التركية: Türksat وITU (Türksat 3USAT)، وجامعة زونغولداك بولنت أجاويد (Grizu-263A).
آخر تحديث: 2 نوفمبر 2026