مدار جغرافي ثابت: الفرق بين النسختين

اذهب إلى التنقل اذهب إلى البحث
أُضيف 18 بايت ، ‏ قبل 3 سنوات
ط
بوت:الإبلاغ عن رابط معطوب أو مؤرشف V4.2 (تجريبي)
[نسخة منشورة][نسخة منشورة]
(بوت: إضافة بوابة:الفضاء)
ط (بوت:الإبلاغ عن رابط معطوب أو مؤرشف V4.2 (تجريبي))
[[ملف:Geostationaryjava3Dsideview.gif|تصغير|المدار الجغرافي الثابت (مسقط جانبي)]]
'''المدار الجغرافي الثابت''' (بالإنجليزية Geostationary Earth Orbit) هو [[مدار دائري]] على ارتفاع 35,786 كيلومتر (22,236 ميل) فوق [[خط الاستواء|خط الأستواء]] وفي نفس اتجاه دوران الأرض. أي جسم في هذا المدار يكون له فترة مدارية تساوي الوقت اللازم ليتم كوكب الأرض دورة كاملة حول نفسه (يوم فلكي) وبالتالى يبدو كأنه في موقع ثابت لا يتحرك بالنسبة لمشاهد على الأرض. أقمار الاتصالات وأقمار الأرصاد الجوية غالباً يتم وضعها في المدار الجغرافي الثابت وذلك حتى لا تضطر الهوائيات الأرضية التي تتصل بها أن تتحرك معها لمتابعتها, بل يتم توجيهها لنقطة ثابتة في السماء التي يوجد بها القمر المطلوب. المدار الجغرافي الثابت هو أحد أنواع '''[[مدار متزامن|المدارات المتزامنة]]'''.
فكرة الأقمار الصناعية في [[مدار متزامن|المدارات المتزامنة]] بغرض الاتصالات تم نشرها لأول مرة عام 1928 (ولكنها لم تنتشر بشكل كبير حينها) بواسطة هرمان بوتوكنيك.<ref name='NASA SP-4026'>{{مرجع كتاب | الأخير = Noordung | الأول = Hermann | وصلة المؤلفمؤلف = | المؤلفينمؤلفين المشاركينمشاركين = et al. | العنوانعنوان = The Problem With Space Travel | الناشرناشر = DIANE Publishing | السنةسنة = 1995 | المكانمكان = | الصفحاتصفحات = 72 | المسارمسار = | doi = | id = | الرقم المعياري = 978-0788118494 | origyear=1929 | others=Translation from original German}}</ref> فكرة المدار الجغرافي الثابت انتشرت على نطاق واسع عام 1945 في مقال بعنوان "المبدلات خارج كوكب الأرض - هل تستطيع المحطات الصاروخية توفير تغطية راديو عالمية؟" من تأليف كاتب الخيال العلمي البريطاني آرثر سى كلارك ونشرت في مجلة "عالم اللاسلكي Wireless World". المدار الذي وصفه كلارك على أنه يمكن استخدامه لأقمار التغطية الإذاعية والاتصالات<ref>{{مرجع ويب | الناشرناشر = Arthur C. Clark | المسارمسار = http://www.clarkefoundation.org/docs/ClarkeWirelessWorldArticle.pdf | العنوانعنوان = Extra-Terrestrial Relays — Can Rocket Stations Give Worldwide Radio Coverage? | التاريختاريخ = October 1945 | تاريخ الوصول = 2009-03-04| مسار الأرشيفأرشيف = https://web.archive.org/web/20120216090106/http://www.clarkefoundation.org/docs/ClarkeWirelessWorldArticle.pdf | تاريخ الأرشيفأرشيف = 16 فبراير 2012 | وصلة مكسورة = yes }}</ref> يسمى أحياناً '''مدار كلارك'''.<ref>{{مرجع ويب | الناشرناشر = NASA | المسارمسار = http://www2.jpl.nasa.gov/basics/bsf5-1.php | العنوانعنوان = Basics of Space Flight Section 1 Part 5, Geostationary Orbits | تاريخ الوصول = 2009-06-21| مسار الأرشيفأرشيف = https://web.archive.org/web/20150823012126/http://www2.jpl.nasa.gov:80/basics/bsf5-1.php | تاريخ الأرشيفأرشيف = 23 أغسطس 2015 }}</ref>. كذلك يوجد '''حزام كلارك''' والذي هو جزء من الفضاء على ارتفاع 35,786 كيلومتر (حوالي 22,000 ميل) فوق سطح البحر في مستوى خط الأستواء، حيث توجد المدارات شبيهة المدارات الجغرافية الثابتة وهو بطول حوالي 265,000 كيلومتر (165,000 ميل).
 
== التطبيقات العملية ==
 
لاحظ هنا أن نصف قطر المدار r هنا هو المسافة بين مركز الأرض حتى المدار وليس ارتفاع المدار فوق سطح الأرض.
هذا التأخير يسبب مشاكل في التطبيقات الحساسة للتأخير مثل الأتصالات الصوتية وألعاب الكمبيوتر المباشرة على الإنترنت.<ref>[http://www.isoc.org/inet96/proceedings/g1/g1_3.htm The Teledesic Network: Using Low-Earth-Orbit Satellites to Provide Broadband, Wireless, Real-Time Internet Access Worldwide<!-- Bot generated title -->] {{Webarchive|url=httphttps://web.archive.org/web/20170718090322/http://www.isoc.org:80/inet96/proceedings/g1/g1_3.htm |date=18 يوليو 2017}}</ref>
الأقمار الصناعية في مدارات الثبات الجغرافي تكون فوق خط الأستواء مباشرةً وتدنو لأسفل في السماء كلما اتجهنا شمالاً أو جنوباً من خط الأستواء. وفي دوائر العرض البعيدة (قرب قطبي الأرض), تبدو الأقمار الصناعية منخفضة جداً وبالتالي تصبح الاتصالات صعبة وربما مستحيلة بسبب بعض العوامل مثل: الانحراف الأشعة عبر الغلاف الجوي، الإنبعاثات الحرارية للأرض، الموانع المادية عبر خط النظر (الجبال والمباني المرتفعة) وانعكاس الإشارات عن سطح الأرض أو المباني، وفي دوائر العرض الأكبر من 81° تختفي الأقمار الصناعية في مدارات الثبات الجغرافي تحت خط الأفق وبالتالي لا تُرى نهائياً.<ref>http://www.ngs.noaa.gov/CORS/Articles/SolerEisemannJSE.pdf p. 123</ref>
 
=== تقسيم المدار ===
جميع الأقمار الصناعية في مدار الثبات الجغرافي يجب أن تتواجد في حلقة واحدة فوق خط الأستواء تماماً, وضرورة الفصل بين هذه الأقمار لتجنب تداخل الموجات العاملة تعني أنه يوجد عدد محدود من المواقع المتاحة في المدار, وبالتالى عدد محدود من الأقمار يمكن تشغيلها في مدار الثبات الجغرافي. هذه القيود أدت إلى نشأة صراعات بين الدول المختلفة الراغبة في أمتلاك أقمار صناعية في مدار الثبات الجغرافى في نفس خط الطول وبنفس الترددات (الدول التي توجد على دوائر عرض مختلفة ولكن نفس خط الطول). هذه النزاعات يتم حلها عبر آلية التقسيم الخاصة بالأتحاد الدولي للاتصالات. في إعلان بوجوتا الصادر عام 1976, أعلنت ثمانى دول واقعة على خط الأستواء سيادتها على مدارات الثبات الجغرافي الواقعة فوق أراضيها على اعتبارها ثروات طبيعية ولكن الإعلان لم يلق اعتراف دولي.<ref>Oduntan, Gbenga. {{مرجع ويب | المسارمسار = http://www.herts.ac.uk/fms/documents/schools/law/HLJ_V1I2_Oduntan.pdf | العنوانعنوان = The Never Ending Dispute: Legal Theories on the Spatial Demarcation Boundary Plane between Airspace and Outer Space| مسار الأرشيفأرشيف = https://web.archive.org/web/20130515092642/http://www.herts.ac.uk/fms/documents/schools/law/HLJ_V1I2_Oduntan.pdf | تاريخ الأرشيفأرشيف = 15 مايو 2013 | وصلة مكسورة = yes }} Hertfordshire Law Journal, 1(2), p. 75.</ref> ويوجد حالياً معاهدات دولية لتقسيم الأماكن في المدار وتقسيم الترددات كذلك.
 
بالنسبة للأقمار الصناعية التي خرجت من الخدمة في نهاية فترة العمر المحددة لها (بمعنى انتهاء وقود الدفع الذي يصحح مسارها) إما أن يتواصل استخدامها في مداراتها الجديدة المائلة أو يتم دفعها بعيداً عن المدار الجغرافي الثابت إلى مدار أعلى منه يطلق عليه "المقبرة" أو "مدار المهملات".
مقدار العجلة الناتجة عن القوة المضادة للطاردة المركزية عبارة عن:
: <math>|\mathbf{a}_\text{c}| = \omega^2 r</math>
حيث ''ω'' هي [[سرعة زاوية|السرعة الزاوية]], و''r'' هي نصف قطر المدار مقاساً من مركز الثقل للكرة الأرضية.
مقدار [[تسارع الجاذبية|عجلة الجاذبية]] عبارة عن:
: <math>|\mathbf{g}| = \frac{G M}{r^2}</math>
حيث ''M'' هي كتلة الكرة الأرضية والتي تساوي {{nowrap|5.9736 × 10<sup>24</sup> كيلوجرام}}, و''G'' هي [[ثابت الجاذبية|ثابت الجذب العام]] والذي يساوي {{nowrap|6.67428 ± 0.00067 × 10<sup>−11</sup> م<sup>3</sup> كجم<sup>−1</sup> ث<sup>−2</sup>}}
وبمساواة العجلتين نستنتج أن:
: <math>r^3 = \frac{G M}{\omega^2} \to r = \sqrt[3]{\frac{G M}{\omega^2}}</math>
: <math>\omega \approx \frac{2 \mathrm\pi~\mathrm{rad}} {86\,164~\mathrm{s}} \approx 7.2921 \times 10^{-5}~\mathrm{rad} / \mathrm{s}</math>
نصف قطر المدار الناتج يساوى 42,164 كيلومتر (26,199 ميل). وبطرح نصف قطر الأرض عند خط الأستواء والذي يساوي 6378 كيلومتر (3,963 ميل), يتبقى لنا ارتفاع 35,786 كيلومتر (22,236 ميل).
أما [[سرعة مدارية|السرعة المدارية]] (السرعة التي يتحرك بها القمر الصناعي خلال الفضاء) فيتم حسابها بضرب [[سرعة زاوية|السرعة الزاوية]] في نصف قطر المدار:
: <math>v = \omega r \approx 3.0746~\mathrm{km}/\mathrm{s} \approx 11\,068~\mathrm{km}/\mathrm{h} \approx 6877.8~\mathrm{mph}\text{.}</math>
أى أن السرعة المدارية تساوي 3.0746 كم/ث أو 11,068 كم/س أو 6877.8 ميل/س.

قائمة التصفح