2. منظومة الاتصالات الفضائية

تتكون من عنصرين رئيسيين، هما القمر الصناعي، والمحطات الأرضية. وتتلخص فكرة الاتصال عبر الفضاء، في أن المحطة الأرضية تُرسل إشاراتها إلى القمر الصناعي، الذي يلتقطها، ويكبّرها، ثم يعيد إرسالها إلى محطات الاستقبال الأرضية. وبذلك، فإن قمر الاتصالات، من حيث فكرة عمله، يَسْتخدم الموجات متناهية القصر "الميكروويف" ""Microwaves، التي يمكنها أن تحمل كمّاً هائلاً من المعلومات، ولكنها تسري في خطوط مستقيمة. ولذا، فإن التغلب على كروية الأرض، يجعل من المحتوم وضع محطات إعادة الإرسال على مسافات لا تزيد على 50 كم من بعضها بعضاً. وهو أمر يمكن تنفيذه ـ إلى حدٍّ ما ـ على الأرض، بينما يتعذر تحقيقه في المحيطات. (اُنظر شكل منظومة الاتصال الفضائية)

أ. العنصر الأول: قمر الاتصالات

يُسمى العنصر الرئيسي في القمر، المستجيب (Transponder). ويشمل أجهزة استقبال، وأجهزة معالجة المعلومات، ومكبرات عالية القدرة لتكبير الإشارات المرسلة من الأرض، وأجهزة الإرسال التي تُعيد بث هذه الإشارات، ثم مجموعة هوائيات الإرسال والاستقبال، التي تُصمّم حسب الترددات المختلفة، وبما يتفق مع منطقة الاستقبال. وتُغذى مجموعة المستجيب بالطاقة بواسطة الخلايا الشمسية، التي تكون، عادة، في شكل أجنحة للقمر. كما توجد في القمر بطاريات لإمداده بالطاقة اللازمة، عندما تحتجب عنه أشعة الشمس.

وهناك طرق متعددة للاتصال بواسطة القمر الصناعي، من أهمها:

(1) طريقة "FDMA" " Frequency Division MultipleAccess"، التي تخصص ترددات معينة لكل مستخدم على حدة.

(2) طريقة "Time Division Multiple Access" "TDMA" التي تُمكن كل مشترك من استخدام جميع ترددات القمر، لفترة زمنية قصيرة محددة، تُرْسل خلالها الإشارات في دفعات قصيرة، تُقاس بأجزاء من ألف من الثانية، في تتابع تُحدده محطة مركزية.

ب. العنصر الثاني: المحطات الأرضية

وهي العنصر الرئيسي الثاني في منظومة الاتصال الفضائية. وتنقسم، وظيفياً، إلى نوعين، هما محطات الإرسال والاستقبال، ومحطات التحكم.

(1) محطات الإرسال والاستقبال

تَبث الإشارات إلى القمر، محمّلة بالمحادثات الهاتفية والبرامج الإذاعية والتليفزيونية والصور والخرائط والبيانات الرقمية ... إلخ. كما تستقبل كل هذه الإشارات من القمر ومن المحطات الأرضية الأخرى، ليس مباشرة، وإنما من طريق قمرها الصناعي. وتؤدي مجموعة الهوائي كلتا المهمتَيْن معاً: الإرسال والاستقبال. وتتكون محطة الإرسال والاستقبال، بصفة عامة، من هوائي على شكل قطع مكافئ "Parabola" (طبق)، يُكَبّر الإشارات في بؤرته ـ كما تفعل المرآة المقعرة ـ ومحول "Converter "، يُكَبّر الإشارات ذات التردد العالي، ويحولها إلى ترددات منخفضة، ثم كابل محوري يمرر هذه الإشارات إلى جهاز الاستقبال. ويجب أن يوجّه الهوائي الأرضي بدقة نحو القمر الصناعي، توجيهاً لا يتجاوز الخطأ فيه جزءاً ضئيلاً من الدرجة، حتى يمكن تركيز الموجات متناهية الدقة، التي تحمل الإشارة، في بؤرة الجهاز.

وهناك العديد من المحطات الأرضية، التي تُستخدم في الاستقبال فقط، مثل محطات التليفزيون المنزلية، وتسمى TV. Receive - Only TVRO والمعروف أنه كلما ازدادت قدرة الإرسال للقمر الصناعي، صَغُر قطر هوائي الاستقبال المستخدم. ويمكن، حالياً، استقبال البث من الأقمار الحديثة بهوائيات، يراوح قطرها بين 60 و80 سم فقط.

(2) محطات التحكم

وظيفتها متابعة موقف القمر الصناعي متابعةً مستمرة، وضبط أجهزته، وتصحيح مداره حول الأرض، والتأكد من أداء مهامه أداءً صحيحاً.