Download
1 / 22
721 likes | 2.39k Views
تكنولوجيا الاتصال مقدمة في الأقمار الصناعية. اعداد : أ. شريف سالم نوفمبر 2009. الفهـــــرس. مقدمة تعريف الأقمار الصناعية نظرة تاريخية مدارات الأقمار الصناعية المدار الأرضي المنخفض LEO المدار الأرضي المتوسط MEO المدار الجغرافي الثابت GEO. الأقمار الصناعية - مقدمة.
E N D
تكنولوجيا الاتصال مقدمة في الأقمار الصناعية اعداد : أ. شريف سالم نوفمبر 2009
الفهـــــرس • مقدمة • تعريف الأقمار الصناعية • نظرة تاريخية • مدارات الأقمار الصناعية • المدار الأرضي المنخفض LEO • المدار الأرضي المتوسط MEO • المدار الجغرافي الثابت GEO
الأقمار الصناعية - مقدمة الأقمار الصناعية سمة من سمات العصر التي أثرت بشكل كبير في نظام المعلوماتية علي المستوي العالمي ومن مهام أقمار الاتصالات إعادة إرسال المعلومات التي قد تكون مكالمة هاتفية او معلومات انترنت او ارصاد جوية او اشارة تلفزيونية و العديد العديد من الاستخدامات الأخري. وتتميز الاتصالات بواسطة الأقمار الصناعية بالمرونة وسرعة الإنشاء، وسعة الاستيعاب، وكفاءة الإرسال والاستقبال على مسافات تقاس بآلاف الأميال، إضافة إلى انخفاض النفقات.
الأقمار الصناعية - التعريف • هو أى جسم صغير يدور حول جسم سماوى أكبر منه حجما وتنقسم الأقمار إلى أقمار طبيعية وأقمار صناعية من صنع الإنسان وتوضع الأقمار الصناعية في مداراتها بعد إطلاقها من سطح الأرض بمساعدة صواريخ دافعة . • و يمكن تعريف الأقمار الصناعية كالتالي "هي مركبات مصنوعة تطلق من الأرض إلى الفضاء الخارجي لتدور مع الأرض أو حوله من أجل إيصال معلومات تلتقطها مراكز الاستقبال الأرضية " ، فهو له طاقة وقدرات محددة لأداء وظيفة معينة".
الأقمار الصناعية – نظرة تاريخية • 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. • في خمسينيات القرن العشرين، بدأ تطوير أقمار الاتصالات استجابةً لتزايد الطلب على اتصالات أفضل من تلك النُّظم الأرضية الاعتيادية. وقد نجمت هذه الطلبات بسبب التطوُّرات والتوسع السريع في النظم الهاتفية وزيادة محطات التلفاز والإذاعة.
الأقمار الصناعية – نظرة تاريخية • بدأت تقنية اتصالات الأقمار الصناعية عندما نجح الروس بعد الحرب العالمية الثانية بإطلاق قمر Sputnik 1 عام ١٩٥٧ م • اول قمر صناعي للاتصالات 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.
الأقمار الصناعية – نظرة تاريخية لقد كان القمر Echo 1 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.
الأقمار الصناعية – نظرة تاريخية وكان انتلسات 1 أول قمر عالمي لغرض الاتصالات وكان يسمى أيضًا الطائر المبكَّر وقد أطلقت الولايات المتحدة الانتلسات 1 ثم وضعته فوق المحيط الأطلسي عام 1965م لنقل الإشارات الهاتفية والتلفازية بين أمريكا الشمالية وأوروبا.
الأقمار الصناعية – نظرة تاريخية وفي ثمانينيات القرن العشرين الميلادي أصبحت أقمار الاتصالات جزءًا أساسيًا من الاتصالات العالمية؛ إذ تطورت أقمار كبيرة وتحسنت النظم الكهربائية وصمم المهندسون محطات أرضية أصغر ذات هوائيات يمكن وضعها على أسطح البنايات لاستقبال البث المباشر.
الأقمار الصناعية – نظرة تاريخية ملاحظة : الاقمار الصناعية الحديثة تتنتمي لما يسمي الأقمار الفعالةActive Satellites وهذه الأقمار عبارة عن محطات تقوية ، تقوم باستقبال اشارة من محطات ارضية معينة وتكبرها ثم تعيد ارسالها باتجاه محطات أرضية اخري وفي هذه الايام تستخدم هذه الاقمار لنقل الاشارات التلفزيونية بين دول العالم.
الأقمار الصناعية – مدارات الأقمار الصناعية • تخضع حركة القمار الصناعية حول الكرة الارضية الى قوانين كيبلر التي تحدد حركة الكواكب. وهذه القوانين تنص انه كلما كان القمر واقعا في مدار أعلى ، كلما تحرك بسرعة أبطأ. • وهكذا فان الأقمار ذات المدار المنخفض تسير بسرعة عالية حيث مثال القمر Echo1 كان يدور حول الكرة الارضية خلال مدة ساعتين. بينما الأقمار التي تطير على ارتفاع 36000 كم فانها تدور حول الكرة الارضية خلال 24 ساعة اذا كانت متموضعة فوق خط الأستواء.
الأقمار الصناعية – مدارات الأقمار الصناعية مساوئ الاقمار الصناعية التي تطير على ارتفاعات عالية فوق خط الاستواء، تتمثل بالمسافة الكبيرة التي يجب ان تقطعها الاشارة ، وهذا يتطلب اشارة ذات طاقة عالية و جهاز استقبال قوي نوعا ما. بالاضافة الى ذلك هناك التاخير الزمني الحاصل بين ارسال الاشارة واعادة استقبالها مرة ثانية. يقدر هذا التأخير بزمن قدره 120 ميلي ثانية وهو الزمن اللازم لقطع المسافة بين المحطة الارضية والقمر الصناعي.
الأقمار الصناعية – مدارات الأقمار الصناعية تصنف الأقمار الصناعية حسب مداراتها الي ثلاثة أصناف كالتالي : 1- المدار الأرضي المنخفض LEO “Low Earth Orbit Satellites” 2- المدار الأرضي المتوسط “Medium Earth Orbit Satellites” MEO 3- المدار الجغرافي الثابت "Geostationary Earth Orbit Satellites" GEO:-
الأقمار الصناعية – مدارات الأقمار الصناعية المدار الأرضي المنخفض LEO“Low Earth Orbit Satellites”: هو مدار دائري او اهليجي يبعد عن الأرض من 200 إلى 2000 كم و يدور القمر حول الأرض بفترة زمنية قصيرة تتراوح من من 90 دقيقة إلى ساعتين مما يعني ان سرعة دورانه أكبر من سرعة دوران الأرض حول نفسها . نظرا لقربها من الأرض فان مجال التغطية لها محدود بينما اشارت البث المستخدمة ليس بالضرورة ان تكون ذات طاقة عالية مما يعني اجهزة استقبال و ارسال ابسط قد تكون صغيرة كالهواتف .
الأقمار الصناعية – مدارات الأقمار الصناعية • مثال علي هذا النوع نظام ايريديوم الذي يتألف من 66 قمر صناعي منخفض المدار تعمل علي توصيل خدمة هاتف القمر الصناعي لاي مكان في الأرض. • مثال أخر نظام الثريا الذي يهدف لنقل خدمة الهاتف و الانترنت لاي مكان في العالم. • تستخدم في الاتصالات السلكية واللاسلكية والهواتف المتنقلة ونقل المعلومات الملاحية والجوية والاستشعار عن بعد وشبكة الانترنت والتجسس.
الأقمار الصناعية – مدارات الأقمار الصناعية المدار الأرضي المتوسط “Medium Earth Orbit Satellites” MEO هو مدار اهليجي يبعد عن الأرض من 2000 إلى 20000كم , و يدور حول الأرض في فترة زمنية تتراوح ما بين 3 ساعات الي 11 ساعة.
الأقمار الصناعية – مدارات الأقمار الصناعية مثال علي ذلك نظام اوديسي الذي يستخدم لتطبيقات GPS وهو نظام تحديد المواقع عبر الأقمار الصناعية. المستخدم لأغراض عسكرية و لأغراض الملاحة سواء للطيران او السفن.
الأقمار الصناعية – مدارات الأقمار الصناعية • المدار الجغرافي الثابت "Geostationary Earth Orbit Satellites" GEO:- • هو مدار دائري في مستوى خط الاستواء، ويبعد عن الأرض مسافة 35786 كم وتسبح فيه الأقمار بسرعة هي نفسها السرعة الزّاوِيّة لدوران الأرض حول محورها ومن ثم فإن القمر يظل ثابتاً نسبياً فوق بقعة بعينها من الأرض بصفة مستمرة
الأقمار الصناعية – مدارات الأقمار الصناعية ويسمى هذا المدار أحياناً المدار الجغرافي المتزامن "Geosynchronous Orbit".ويستطيع القمر من هذا الارتفاع تغطية مساحة شاسعة تصل حتي 42% من مساحة الأرض والواقع أن ثلاثة أقمار فقط يمكنها من هذا المدار تغطية سطح الكرة الأرضية . هذه الفئة من الأقمار المتزامنة تكون عادة كبيرة الحجم وقد يزيد وزنها على سبعة أطنان و تحتاج صواريخ قوية لوضعها في مدارها. وقد أطلق من هذا النوع حوالي 442 قمرا خلال مجمل السنوات السابقة منها حوالي 100 عاملة حاليا ، ومنها أقمار عربسات
الأقمار الصناعية – مدارات الأقمار الصناعية • ملاحظة : للقمر الصناعي عمر افتراضي يصل الي 15 سنة حاليا. • تستخدم هذه الأقمار عادة في نقل المعلومات – الاتصالات الهاتفية – مراقبة الطقس – الخدمات الإذاعية للراديو والتلفزيون.
الأقمار الصناعية – مدارات الأقمار الصناعية • ملاحظة : • هناك مدار رابع يسمي المدار القطبي Polar Orbit يميل مداره 90 درجة عن المستوى الاستوائييغطي كلا القطبين ، و يستخدم لأغراض بحثية و علمية. ويقع ضمن الفئة LEO • كما يوجد مدار خامس يسميالمدار العالي البيضاوي Highly Elliptical Orbits HEO وهي الأقمار التي تعلو الأقمار المتزامنة مع الأرض ، ومداراتها شديدة الاهليلجية والانحراف مثل أقمار الأرصاد الفلكية
الأقمار الصناعية – مدارات الأقمار الصناعية
