3. مدارات أقمار الاتصالات

حتى وقت قريب، كانت غالبية أقمار الاتصالات الغربية، تُحلّق في مدار مرتفع، يسمى: "المدار الجغرافي الثابت" أو "المتزامن". بينما كانت جميع الأقمار السوفيتية / الروسية (تقريباً)، تُحلّق على مدارات قريبة من الأرض.

أ. المدار الجغرافي الثابت "Geostationary Orbit  "GEO

هو مدار دائري في مستوى خط الاستواء، ويبعد عن الأرض مسافة 786 35 كم، أي ما يساوي خمسة أضعاف قطر الكرة الأرضية. وتسبح فيه الأقمار بسرعة 160 11 كم/ساعة، وهي "السرعة الزّاوِيّة" نفسها لدوران الأرض حول محورها. ومن ثم، فإن القمر يظل ثابتاً نسبياً فوق بقعة بعينها من الأرض بصفة مستمرة. لذا، فإن هوائي المحطة الأرضية الذي يُرْسِل إلى القمر، أو يَسْتقَبل منه، يظل، رغم ثباته، موجهاً بصفة مستمرة نحو القمر. ويدور القمر حول محوره بمعدل 30 لفة في الدقيقة، محققاً بذلك الاتزان المطلوب أثناء حركته الهائلة السرعة. أمّا هوائيات القمر، فقد جُهزت بطريقة خاصة، تظل بموجبها متجهة صوب المحطات الأرضية. ويسمى هذا المدار، أحياناً، "المدار الجغرافي المتزامن" Geosynchronous Orbit.   

ويستطيع القمر، من هذا الارتفاع، تغطية مساحة شاسعة. والواقع أن ثلاثة أقمار فقط، يمكنها، من هذا المدار، تغطية سطح الكرة الأرضية كله. ومع ذلك، فهناك شبكات اتصال فضائية، تشمل حتى 15 قمراً على هذا المدار، وذلك تلبيةً للحاجات المختلفة لمئات الآلاف من المشتركين.

والأقمار التي تطلق إلى هذا المدار ـ والتي تسمى، أحياناً، بالأقمار المتزامنة ـ تكون، عادة، كبيرة الحجم، وقد يزيد وزنها على سبعة أطنان، مثل القمر "لي سات ـ 5"، الذي تستخدمه القوات البحرية الأمريكية (7711 كجم)، وتحتاج إلى قواذف قوية لوضعها في مدارها، مثل صواريخ "إيريان" الفرنسية "ARIANE"، و"تيتان" "TITAN " و"أطلس" "ATLAS " الأمريكيين، و"إنرجيا" "ENRGIA و"بروتون" "BROTON "الروسيين، و"لونج مارش" "LONG MARCH " الصيني، إضافة إلى مكوك الفضاء الأمريكي. وقد أطلق إلى هذا المدار، حتى الآن، 442 قمراً، تطورت أعمارها حتى وصلت إلى 15 عاماً، ومنها أقمار عربسات.

ب. المدارات القريبة من الأرض Low Earth Orbits  "LEO"

تكون هذه المدارات، في العادة، بيضوية الشكل. ومن ثمّ، فإن بُعدها عن الأرض غير ثابت. ويحدد ارتفاع المدار بنقطتين، هما: "الحضيض" "Perigee "، وهي أقرب نقطة إلى الأرض، و"الأوج" "Apogee"، وهي أبعد نقطة عنها. وقد تفصل بينهما مسافات شاسعة. وقد كان ارتفاع نقطة الحضيض، لأول قمر اتصالات سوفيتي، 640 كم، بينما كانت نقطة الأوج بالنسبة إليه تبعد عن الأرض مسافة 38600 كم.

وتدور أغلب الأقمار في هذه المدارات بسرعة 800 28 كم/ساعة، وتُكمل دورة كاملة حول الأرض في حوالي ساعة ونصف. وقد أطلق منها، حتى الآن، إلى هذا المدار 792 قمراً.

ويصل عمر أقمار الاتصالات، التي توضع في المدارات القريبة أربعة أعوام. والاتجاه السائد، حالياً، في الولايات المتحدة الأمريكية وأوروبا، هو التوسع في استخدام المدارات القريبة، لمَرْكزة شبكات تحتوي كل منها على أعداد كبيرة من الأقمار. وهناك خمس شبكات يجري العمل على تنفيذها في الوقت الحالي، بموجب هذه الفكرة، وتتضمن مجتمعة 162 قمراً. وهي شبكة "جلوبال ستار" "Global Star"، وشبكة "إيكو" "ECHO"، وشبكة "أوديسي" "ODYSSEY"، وشبكة "أوربكوم" "ORBCOMM "، وشبكة "إيريديوم" "IRIDIUM".

وتبلغ نفقات هذه الشبكة الأخيرة 3.4 مليارات دولار. ومن المقرر أن تُطلق 66 قمراً، تحلق في ستة مدارات قطبية، وتمرّ عشر مرات يومياً فوق محطات المتابعة الأرضية. وقد أُطلق منها 29 قمراً، حتى يوم 13/9/1997. (اُنظر جدول أقمار الاتصالات التي أطلقت إلى المدارات القريبة من الأرض LEO) و(جدول أقمار الاتصالات التي أطلقت إلى المدار الجغرافي المتزامن GEO)

ج. أنظمة الاتصالات الدولية

بعد أن حققت الأقمار الصناعية طفرة هائلة في مجال الاتصالات، أصبح من الطبيعي أن ينتشر استخدامها في شتى ضروب الحياة المدنية، ولهذا ظهرت الشبكات الدولية والإقليمية والمحلية. وسنعرض أهمها في ما يلي:

(1) شبكة إنتلسات INTELSAT

في عام 1964، اشتركت إحدى عشرة دولة في توقيع اتفاقيتين دوليتين لإنشاء الاتحاد الدولي لأقمار الاتصالات إنتلسات "INTELSAT" International Telecommunication Satellite Consertium. وتنص هاتان الاتفاقيتان على إنشاء شبكة اتصال دولية موحدة. وفي عام 1984، وصل عدد الدول المشتركة في الاتحاد إلى 108 دول. وقد أطلق الاتحاد أول أقماره في أبريل 1965، وسُمي "الطائر المبكر" "Early Brid"، ثم تغير اسمه، بعد ذلك، إلى "إنتلسات ـ 1" "INTELSAT – 1". ووُضع في المدار الجغرافي المتزامن فوق المحيط الأطلسي. وبدأ عمله في 28 يونيه 1965، بسعة 240 قناة هاتفية، وقناة تليفزيونية واحدة. واقتصرت مهمته على تأمين الاتصالات بين أوروبا وأمريكا الشمالية، كما استطاع أن ينقل البرامج التليفزيونية الحيّة، عبر الأطلسي.

(أ) الجيل الثاني

في عام 1967، ظهر الجيل الثاني، وأطلق الاتحاد الدولي لأقمار الاتصالات، ثلاثة أقمار إلى المدار نفسه. ووُضع كل منها فوق أحد المحيطات الثلاثة، مغطية بذلك الكرة الأرضية كلها تقريباً.

(ب) الأجيال المتعاقبة

توالت الأجيال، بعد ذلك، إلى أن وصلت إلى الجيل الثامن، وأَطلق الاتحاد أول أقماره، وهو "إنتلسات 801" "INT - ELSAT – 801"، في أول مارس 1997، بواسطة الصاروخ الفرنسي إيريان ـ 4. ووضع في المدار الجغرافي المتزامن بزاوية ميل 62 درجة شرقاً. ثم أطلق القمر "إنتلسات 802" INTELSAT– 802"، يوم 25 يونيه 1997، ووضع في المدار نفسه بزاوية ميل 174 درجة شرقاً. وتبلغ إمكانات كل منهما 22500 دائرة هاتفية وثلاث قنوات تليفزيونية.

ويمكن، باستخدام معدات البث الرقمي للبيانات Digital Circuit Multiplication Equipment DCME، زيادة عدد القنوات الهاتفية إلى 112500 قناة. ويزن كل قمر منهما (801، 802 ) 3400 كجم، وعمره ثلاثة عشر عاماً. وقد بلغت نفقات "إنتلسات – 801"، 162 مليون دولار، منها 86 مليوناً لعملية الإطلاق. أمّا "إنتلسات – 802"، فقد بلغت نفقاته 179 مليون دولار. وفي 23 سبتمبر 1997، أُطلق "إنتلسات – 803" "-INTELASA – 803”، ويبلغ عمره خمسة عشر عاماً. وهو القمر الثاني والخمسون في هذه السلسلة (أنظر جدول أقمار إنتلسات التي أطلقت حتى 23/9/1997)". ويعمل حالياً في هذه الشبكة ستة عشر قمراً، منها خمسة من الجيل السادس، وثمانية من الجيل السابع.

وتساهم كل دولة في ميزانية الاتحاد، وفي عائده، بقدر نصيبها من الاستخدام. أمّا بالنسبة إلى المحطات الأرضية، فإن كل دولة تمتلك وتُشَغّل المحطات المقامة في أراضيها.

(2) "إنمارسات" "INMARST"

في عام 1976، أطلقت مؤسسة كوم سات الأمريكية ثلاثة أقمار صناعية، لخدمة الاتصالات البحرية التجارية، ووضعتها فوق المحيطات الثلاثة، مكونة بذلك شبكة، سميت "ماريسات" "MARISAT". وبعد ست سنوات، أي في عام 1982، بدأت المنظمة الدولية إنمارسات International Maritime Satellite Organization INMARSAT ممارسة نشاطها. وفي البداية، لم تطلق أقماراً خاصة بها، بل استأجرت قنوات اتصال من شبكتي ماريسات وإنتلسات، وشبكة الأقمار الأوروبية. وبنهاية عام 1983، كان هناك ما يزيد على 2100 سفينة تجارية، مجهزة للاتصالات الهاتفية والبرقية، من خلال الأقمار الصناعية. وفي 30/10/1990، أطلقت المنظمة أول الأقمار الخاصة بها، وهو القمر إنمارسات - 2 ف1 INMARSAT- 2F1. ثم توالى إطلاق هذه الأقمار، حتى وصل عددها إلى ثمانية، أُطلق أخرها عام 1997م.

ويبلغ عمر كل من الأقمار الأربعة الأولى، عشر سنوات. أمّا الأقمار الحديثة، فيراوح عمرها بين 13 و15 عاماً. وقد أُطلقت جميع هذه الأقمار إلى المدار الجغرافي المتزامن، بواسطة الصواريخ "إيريان ـ 4"  ARIANE – 4 الفرنسي، و"أطلس ـ2أ" ATLAS- 2A الأمريكي، وبروتون Broton الروسي.

(3) الشبكات العسكرية الأمريكية

في يونيه 1965، قررت وزارة الدفاع الأمريكية إنشاء شبكة اتصالات بالأقمار الصناعية، تشمل ثمانية عشر قمراً. وتمت العملية على ثلاث مراحل، اعتباراً من 15/6/1966، حينما أُطلق سبعة أقمار. تلاها ثمانية أقمار، في 18/1/1967. ثم ثلاثة أقمار، في 3/7/1967. وصُمم كل قمر ليعمل لمدة خمس سنوات. وفي العام التالي، تقرر زيادة أقمار هذه الشبكة. ولهذا، أُطلقت ثمانية أقمار جديدة، في عام 1968. وأُطلق على هذه الشبكة اسم البرنامج الابتدائي للاتصالات الدفاعية بالأقمار الصناعية Initial Defense Satellite Communication Program. ويشار إليه بالأحرف الأولى "IDSCP"، وكانت جميع أقمار الشبكة تدور في مدارات قريبة من الأرض.

وقد أتاحت هذه الشبكة للولايات المتحدة الأمريكية الاتصال بأي مكان في العالم، وبكفاءة عالية. وفي عام 1971، أُعطيت الشبكة اسماً جديداً، هو "DSCS"، وهي الأحرف الأولى من الكلمات Defense Satellite Communication System. (اُنظر صورة قمر الاتصالات DSCS) وأصبحت جميع أقمارها تُطلَق إلى المدار الجغرافي المتزامن. وتوفر هذه الشبكة الاتصالات الدفاعية، على المستويين الإستراتيجي والتكتيكي. ويُستخدم المستوى الأول في نقل الأوامر والمعلومات إلى القوات المنتشرة على مسافات بعيدة في أنحاء العالم، بواسطة المحطات المتمركزة، براً وبحراً وجواً، التي تنقل معلومات المخابرات وإشارات الإنذار ذات الأسبقية العالية. أمّا المستوى التكتيكي، فيستخدم لتحقيق القيادة والسيطرة على القوات.

وقد أُطلق من هذه الشبكة، حتى الآن، 51 قمراً، منها 26 قمراً من الجيل الأول، و16 قمراً من الجيل الثاني، الذي بدأ إطلاقه في عام 1971، وكان عمر القمر منها سبع سنوات وستة أشهر. وآخرها تسعة أقمار من الجيل الثالث، الموجود حالياً، وقد أطلق آخرها، وهو (DSC 3 – 09)، في 31/7/1995، وعمر أقمار هذا الجيل عشر سنوات، ويزن الواحد منها 2615 كجم.

وتخدم هذه الشبكة القوات الجوية، التي تستخدم، إضافة إلى ذلك، شبكة "ميلستار" "Milstar"، وتشمل قمرَيْن ثقيلَين، يزن كل منهما 4700 كجم، وعمره عشر سنوات. أطلق أولهما في 7/2/1994، والثاني في 6/11/1995، بواسطة الصاروخ تيتان - 4. وتوجد شبكة ثالثة تخدم القوات الجوية، وفيها قمر واحد، وهي شبكة Satellite Data System "SDS". أمّا القوات البحرية، فتستخدم شبكة اتصالات فضائية خاصة بها، تسمى "فليت ساتكوم" "Fleet Satcom" أُطلق أول أقمارها، وهو "فليت ساتكوم ـ 1"، عام 1978، وأُطلق من هذا النوع ثمانية أقمار، أخرها في عام 1989. كما أطلقت القوات البحرية نوعاً ثانياً من أقمار الاتصالات، اعتباراً من عام 1984 وحتى عام 1990، سُمي "لي سات" Leasat (اُنظر صورة قمر الاتصالات Leasat)، وأطلقت منه خمسة أقمار، يبلغ عمر الواحد منها سبع سنوات، وهي أثقل أقمار الاتصالات، حتى الآن، إذ يبلغ وزن أحدثهـا "لي سات ـ 5" "Leasat-5" 7711 كجم، وقد أطلق بواسطة مكوك الفضاء. وفضلاً عن ذلك، أطلقت القوات البحرية، اعتباراً من شهر سبتمبر 1993 وحتى 25/7/1996، ستة أقمار من نوع "يو. إف. أو." (UFO) (اُنظر صورة قمر الاتصالات UFO)، يبلغ عمر كل منها أربعة عشر عاما. (اُنظر جدول الشبكات العسكرية الأمريكية الحالية)

(4) شبكة حلف شمال الأطلسي

في عام 1967، اتفقت الولايات المتحدة الأمريكية مع بعض دول حلف "الناتو" على برنامج لإنشاء شبكة اتصال عسكرية بالأقمار الصناعية. وهذه الدول هي بريطانيا وألمانيا وهولندا وبلجيكا وإيطاليا. ويقضى الاتفاق بأن تتولى الولايات المتحدة الأمريكية تصنيع القمر وإطلاقه، بينما تتولى الدول المشتركة في البرنامج إنشاء المحطات الأرضية وإدارتها. وسميت الشبكة "تاك سات كوم" "Tacsatcom".

وفي 20 مارس 1970، أطلق القمر "ناتو ـ 1" NATO-1"" ، ووُضع فوق المحيط الأطلسي. ثم أطلق القمر "ناتو ـ 2" "NATO-2"، في عام 1971، لكي يغطي المنطقة الممتدة من الشاطئ الشرقي لأمريكا الشمالية حتى الحدود الشرقية لتركيا. وفي عام 1976، أطلق أول أقمار الجيل الثاني "ناتو-3أ" "NATO – 3A "، تلاه "ناتو ـ 3 سي" "NATO – 3C "، في عام 1978، ثم "ناتو ـ 3 دي" "NATO – 3D" في عام 1984. وفي عام 1991، أطلق أول أقمار الجيل الثالث، وهو "ناتو ـ 4أ" "NATO – 4A". وفي عام 1993، أطلق آخر أقمار هذه الشبكة، وهو "ناتو-4بي" ""NATO – 4B.