و الأقمار الصناعية

أنواع الأقمار الصناعية

تشابه **الأقمار الصناعية** في كونها نوعين من الهوائيات المستخدمة لاستقبال موجات الراديو، ويمكن استخدام كلاهما لنقل إشارات إلى قنوات التلفزيون. ومع ذلك، فإنها تختلف في العديد من الطرق. فيما يلي بعض الاختلافات بين الاثنين:

• النقل: ينقل طبق القمر الصناعي إشارة إلى طبق قمر صناعي يدور في الفضاء، بينما مع الهوائيات ذات النطاق العريض والضيق، يكون العكس هو الصحيح عادةً. تستقبل الهوائيات ذات النطاق العريض والضيق الإشارات من العديد من المصادر المحتملة، التي يمكن أن تكون أرضية أو تأتي أيضًا من الأقمار الصناعية في الفضاء.
• التردد: يمكن أن يختلف التردد أيضًا لكل نوع من الهوائيات. تعمل أطباق الأقمار الصناعية على ترددات GHz، بينما تعمل الهوائيات على العديد من الترددات المختلفة، من kHz وحتى GHz.
• الحجم: يكون طبق القمر الصناعي عادةً أكبر من الهوائي ذو النطاق العريض أو الضيق. يُحتاج إلى الطبق الأكبر للتركيز على الإشارات الأضعف من القمر الصناعي في الفضاء، بينما يمكن للهوائي الأصغر أن يعمل لالتقاط الإشارات من مصادر متنوعة مع مساحة سطح أقل.
• المكونات: ستختلف المكونات في كل حالة. سيحتاج طبق القمر الصناعي إلى بوق تغذية، LNB، وجهاز تركيب قد لا يكون مطلوبًا للهوائي ذو النطاق العريض أو الضيق. العمود وكابل المحور هما شيء شائع لنوعي الهوائي.

عند مقارنة طبق القمر الصناعي بهوائي التلفزيون، يكون الهوائي بشكل عام أكثر تنوعًا لأنه يمكنه استقبال الإشارات ونقلها إلى مجموعة واسعة من المصادر، بما في ذلك المحطات الأرضية. من المرجح أن يكون الهوائي أقل تكلفة من طبق القمر الصناعي. وهو أصغر وأسهل في التركيب. مما يجعله اختيارًا أكثر ملاءمة للأماكن التي تحتوي على الكثير من أبراج الإرسال الأرضية، مثل المدينة. المنطقة الريفية التي تحتوي على عدد أقل من أبراج الإرسال أفضل في استخدام طبق القمر الصناعي.

وظائف ومميزات

تم تصميم **الأقمار الصناعية** للأداء ولديها وظائف وميزات أساسية تعزز تجربة المستخدم. وتشمل;

• صغر الحجم: يسمح الحجم المضغوط للأقمار الصناعية بنقلها بسهولة و قابلية النقل. مما يجعل استخدامها في أي مكان، حتى في الأماكن النائية، ممكنًا.
• المتانة: تُعد الكثير من الأقمار الصناعية مقاومة للصدمات ومقاومة للماء. طبيعتها المقاومة تجعلها تتحمل الظروف البيئية القاسية، مثل الحرارة والبرودة الشديدين. كما تضمن عدم تلفها من السقوط العرضي أو التصادمات.
• عمر بطارية طويل: يُعد عمر البطارية هامًا للأقمار الصناعية. الكثير منها يحتوي على بطاريات تدعم الاستخدام الطويل غير المساعد. مما يسمح بالعمل المستمر، حتى في الأماكن التي لا يوجد فيها إمدادات طاقة.
• تخزين البيانات: يُعد تخزين البيانات هامًا لحفظ بيانات الاتصال. بعض الأقمار الصناعية تحتوي على تخزين داخلي لحفظ رسائل البريد الإلكتروني والرسائل القصيرة والمستندات الأخرى التي تم إرسالها أو استلامها. نماذج أخرى تحتوي على فتحات بطاقات SD لتخزين كميات أكبر من البيانات على بطاقة SD. مما يمكن المستخدم من حفظ أرشيفات البيانات الرقمية للاطلاع عليها في المستقبل.
• التشفير: يُعد التشفير الرقمي هامًا لضمان أمن البيانات وحمايتها من الوصول غير المُصرح به. يساعد التشفير في ضمان خصوصية البيانات التي تم إرسالها أو استلامها عبر القمر الصناعي.
• قدرات الصوت والفيديو: بعض أقمار الاتصال الصناعية تحتوي على قدرات فيديو، مما يمكن المستخدم من عقد اجتماعات فيديو مباشرة، بالإضافة إلى اتصال الصوت. تعمل من خلال ترميز و فك ترميز إشارات الفيديو الرقمية للنقل و الاستقبال من خلال نظام القمر الصناعي.
• نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) المُدمج: يسمح نظام تحديد المواقع العالمي المُدمج بالتحديد الدقيق للموقع في أي مكان على الأرض. الكثير من الأقمار الصناعية تحتوي على نظام GPS مُدمج يُمكّن من التتبع و تحديد الموقع على خريطة بدقة بالغة. تُساعد قدرات التنصيق الجغرافي في نظام GPS أيضًا في إضافة معلومات الموقع إلى الرسائل والخرائط.
• الهوائي: الهوائي مسؤول عن إرسال و استقبال الإشارات. ويتضمن الهوائيات البارابولية و هوائيات المصفوفة الموجهة و الهوائيات اللولبية. الكثير من الأقمار الصناعية الحديثة تستخدم هوائيات مُدمجة مضغوطة و سهلة الدمج في الأجهزة المحولة. يُعد صغر حجمها مثاليًا للأجهزة المحولة.
• الربط المُعزز: تُعد خيارات الربط ضرورية لتمكين نقل المعلومات و البيانات بين الأجهزة. الكثير من الأقمار الصناعية تستخدم أحدث تقنيات الربط لتحسين الربط. وتشمل هذه التقنيات Bluetooth و Wi-Fi و NFC وغيرها. تُساعد التحسينات في الربط في تعزيز ثبات و جودة الاتصالات.

سيناريوهات

• بث التلفزيون و الراديو: أحد الاستخدامات الكلاسيكية للأقمار الصناعية و الهوائيات هو بث برامج التلفزيون و ألحان الراديو مباشرة إلى المنازل من الفضاء. تلتقط هوائيات الأقمار الصناعية هذه الإشارة لتوزيع كل شيء من الأخبار العاجلة إلى الرياضة المباشرة من خلال التعديل الرقمي.
• الأقمار الصناعية ذات الاتجاهين: تسمح أنظمة اتصال الأقمار الصناعية المستخدمة للأقمار الصناعية للأشخاص بالتحدث على الهواتف و إرسال رسائل البريد الإلكتروني و حتى بث الفيديو من المناطق النائية بدون كابلات. يتيح هذا الاتصال من خلال هوائي القمر الصناعي كل شيء من التطبيب عن بعد في الصحراء إلى تغطية الأخبار من مناطق الحروب. تُسهّل الهوائيات الاتصال الثنائي السريع بين أنظمة الأقمار الصناعية.
• أقمار الصناعية للمراقبة الأرضية القائمة على الهوائيات: تُساعد هوائيات الأقمار الصناعية أيضًا في مراقبة الكوكب. تلتقط الأقمار الصناعية المزودة بالرادار و الكاميرات و أجهزة الاستشعار الأخرى، بما فيها أجهزة الاستشعار الرادارية و الاستشعار الطيفية المتعددة، صورًا تستقبلها الهوائيات الأرضية. يستخدم المزارعون هذه البيانات للزراعة الدقيقة، بينما تعتمد وكالات إدارة الكوارث عليها لتقييم الأضرار.
• الاستخدامات البحرية و الجوية: تعتمد أقمار الصناعية للطقس أيضًا على تقنية الأقمار الصناعية، مثل الأقمار الصناعية التي تتبع حركة السفن و الطائرات. قد تحتوي أقمار الصناعية التي تتبع السفن و الطائرات على هوائيات مُدمجة تتواصل مع المحطات الأرضية أو هوائيات عاكسة تستقبل و تكبر الإشارات من أنظمة أخرى.
• البحث العلمي: يمكن استخدام هوائيات الأقمار الصناعية و / أو أجهزة الاستشعار القائمة على الأقمار الصناعية لدراسة أشياء مثل طقس الفضاء أو قياس مجال جاذبية الأرض. يمكن لأقمار الصناعية للطقس الفضائي المزودة بهوائيات حماية رواد الفضاء أفضل من خلال دراسة الإشعاع من التوهجات الشمسية.
• الإغاثة من الكوارث و الطوارئ: في بعض الحالات، تُستخدم الأقمار الصناعية لضمان حفظ روابط الاتصال. غالبًا ما تستخدم فرق الاستجابة للطوارئ هوائيات الأقمار الصناعية لإنشاء روابط اتصال عندما تفشل البنية التحتية التقليدية أثناء الكوارث مثل الأعاصير أو الزلازل.

كيفية اختيار

ستُساعد الجوانب المحددة الشركات في اختيار نظام القمر الصناعي الصحيح للاحتياجات المحددة. فيما يلي بعض المعايير الأساسية:

• نوع النظام

  أول شيء هو اختيار النظام المطلوب. هل هو لإرسال المعلومات؟ ثم يُحتاج إلى قمر صناعي للنقل. لاستقبال المعلومات؟ سيُناسب RTV. أو، إذا كان الهدف هو الاتصال بالآخرين فقط، فإن قمر اتصال الصناعي هو الخيار المناسب. كل واحد له مهمة مختلفة، لذلك يجب تحديد هذا أولاً قبل أن يحدث أي شيء آخر بعد ذلك.

• نطاق التردد

  التالي في القائمة هو اختيار نطاق التردد. يشبه ذلك الراديو لأنه يحتوي على أحزمة Ku و Ka و C، لكن كل حزام يعمل بشكل مختلف. تعمل الأحزمة على أطوال موجات مختلفة على الراديو، و كل واحد يعمل أفضل في أماكن معينة أفضل من الآخرين. يجب على جميع النظم التأكد من أنها تستخدم ما يُسمى التردد الصحيح. من المهم جداً معرفة الترددات التي ستكون أين و اختيار حزام يمكنه العمل على هذه الأحزمة.

• منطقة التغطية

  منطقة التغطية هي اختيار القمر الصناعي الصحيح بناءً على المكان الذي ستُرسل إليه الإشارة أو تُستقبل منه. لا تستطيع جميع الأقمار الصناعية الوصول إلى جميع الأماكن، لذلك من المهم التحقق من أن عددًا كافيًا من الأقمار الصناعية مُختار لتغطية المنطقة بالكامل. يمكن فعل ذلك من خلال النظر إلى الخرائط التي تُظهر المناطق التي يمكن لأقمار الصناعية المختلفة الوصول إليها.

• السعة و نسبة الإنتاجية

  التالي، يجب التأكد من أن القمر الصناعي يمكنه معالجة قدر كافٍ من البيانات حسب الحاجة. يمكن لبعضها حمل أكبر من الآخرين، لذلك يُنظر إلى مقدار السعة المطلوبة لضمان اختيار القمر الصناعي المناسب. أيضًا، تُنظر نسبة الإنتاجية لضمان أن سرعة الإنترنت و عرض النطاق تكون كافية. يجب تحليل كل هذه الجوانب بدقة قبل الاختيار لضمان اتخاذ التدابير المناسبة و اختيار النوع الصحيح الذي يمكنه تلبية التوقعات بناءً على ما يُطلب و أين سيُستخدم.

• المعدات الأرضية

  تُعد المعدات الأرضية اختيار النوع الصحيح من أجهزة الاستقبال و الأطباق التي سيتم استخدامها بناءً على نوع القمر الصناعي الذي سيتم استخدامه. يجب التأكد من أن أجهزة العملاء ستكون متوافقة مع نظام القمر الصناعي بحيث يمكنها العمل معًا بشكل جيد. يُعد بوق التغذية شيئًا آخر يجب مراعاته لأنه يعمل بشكل مختلف حسب الحزام. يجب التأكد من أن أي بوق تغذية مستخدم سيطابق مواصفات القمر الصناعي المُختار بشكل صحيح. يجب التأكد من أن أي محطات طرفية أو أجهزة الإرسال و الاستقبال التي يُخطط الناس لاستخدامها قادرة على الربط بسلاسة مع نظام القمر الصناعي المُختار، سواء كان طبقًا ثابتًا أو قابلًا للنقل أو محطة طرفية مُدمجة.

أسئلة و أجوبة

س: ما هي الاختلافات بين نقل الإشارة QAM و FM للأنظمة الأرضية و الأقمار الصناعية؟

ج: بالنسبة للأنظمة الأرضية و الأقمار الصناعية، تُستخدم طريقتان مختلفتان لتشفير و نقل الإشارات: FM للأنظمة الأرضية و QAM للقمر الصناعي. FM (التعديل الترددي) هو طريقة مستخدمة في النقل الأرضي. في FM، يُغير تردد موجة الحامل حسب سعة إشارة الرسالة. مما يجعل الإشارة أقل تأثرًا بالضوضاء و التداخل، وهذا هام للراديو AM و يمكن استخدامه أيضًا للبث الصوتي في برامج التلفزيون. من الجانب الآخر، تُستخدم طريقة التعديل السعة الطورية (QAM) في بث الأقمار الصناعية. يُدمج QAM بين التعديل السعة و التعديل الطور لإرسال معلومات رقمية من خلال التردد الراديوي. تُعد هذه الطريقة أكثر كفاءة من حيث عرض النطاق و يمكنها تقديم معدلات بيانات أعلى، وهذا هام للاتصالات بالأقمار الصناعية.

س: لماذا يُعد طيف التردد هامًا في الأنظمة الأرضية و الأقمار الصناعية؟

ج: يُعد طيف التردد هامًا في سياق الأنظمة الأرضية و الأقمار الصناعية لأنه يُمثل نطاق موجات كهرومغناطيسية يمكن استخدامها لإرسال المعلومات مثل الصوت و الفيديو. بالنسبة للأنظمة الأرضية، تُخصص أحزمة تردد مختلفة (مثل راديو AM و راديو FM و إلخ) إلى مختلف المُذيعين، وهي معروفة بجزء الشظايا. من الجانب الآخر، في أنظمة الأقمار الصناعية، يجب إدارة طيف التردد الراديوي (المعروف بـ "جزء الفضاء") لضمان عمل الأقمار الصناعية بدون التداخل مع بعضها البعض.

س: هل تستخدم الأنظمة الأرضية و الأقمار الصناعية أحزمة تردد متشابهة؟

ج: لا، لا تستخدم الأنظمة الأرضية و الأقمار الصناعية أحزمة تردد متشابهة. يعمل كل نظام ضمن أحزمة تردد مُحددة تم تخصيصها من خلال عمليات تنظيمية لتجنب التداخل. تُستخدم الأنظمة الأرضية عادةً أحزمة تردد أقل من 30 GHz، التي تشمل راديو AM و راديو FM و بث التلفزيون و اتصالات لاسلكية أخرى. تعمل الأقمار الصناعية في أحزمة تردد أعلى من 1 GHz، حيث يمكنها الاتصال مع المحطات الأرضية و محطات الطرفية المستخدمة، مثل أحزمة Ku و Ka.