نعرفُ جميعًا الأقمار الصناعية وفائدتها، ولعلّ أشهر الأقمار الصناعية هي سبوتنيك 1 و Hubble Space Telescope (تلسكوب هابل الفضائي) و GPS (نظام تحديد المواقع العالمي) وأخيرًا International Space Station (محطة الفضاء الدولية) وتعتبر محطة الفضاء الدولية أكبر بناء فضائي مأهول في الفضاء، وتعريف القمر الصناعي هو جسم صناعي يدور حول الأرض أو كوكب آخر في المجموعة الشمسية، تعتبر هذه الأقمار الصناعية أدوات حديثة للاتصالات والملاحة والرصد والبحث العلمي والعسكري ، تم تصميمها للعمل في الفضاء وتوفير الخدمات والبيانات للبشرية، وسوف نتعرف على كيفية اتصال الأقمار الصناعية مع بعضها البعض ومع الأرض.
تعتمد اتصالات الأقمار الصناعية على تقنيتين, هما هوائيات المصفوفة الطورية (PAA) والشبكة العالمية للمعلومات (GIG)، وتعتبر هوائيات المصفوفة الطورية تقنية هامة في مجال الاتصالات، حيث تستخدم على نطاق واسع في الأقمار الصناعية والشبكة العالمية للمعلومات وتتميز هذه الهوائيات بقدرتها على توليد أشعة إشعاعية قابلة للتحكم وتوجيهها بشكل دقيق في اتجاهات مختلفة، مما يسمح بتحسين أداء الاتصالات وزيادة سعة نقل البيانات، ويعود تاريخ هذه التقنية إلى الحرب العالمية الثانية، حيث استُخدِمت لأول مرة في نظام رادار موجه للهبوط المتحكم به أرضيًا. ومنذ ذلك الحين، تم تطوير تقنيات المصفوفة الطورية واستخدامها في مجالات متعددة مثل الرادارات والاتصالات والأقمار الصناعية والطيران.
تقنية هوائيات المصفوفة الطورية تحسنّ الأداء العالي وتوفر أداءً محسنًا من حيث جودة الإشارة والتغطية وكفاءة إنتاجية البيانات، وتُقلل زمن الاستجابة لمجموعات الأقمار الصناعية ذات المدار الأرضي المنخفض، والتي غالبًا ما تستخدم هوائيات الصفيف المرحلي حيث توفر زمن وصول أقل بسبب المسافات الأقصر بين الأقمار الصناعية والأرض، وتسمح هوائيات المصفوفة المرحلية بالتكيف السريع مع متطلبات المستخدم عن طريق إضافة أو إعادة تشكيل الأقمار الصناعية الموجودة في الفضاء، ويمكن أن يؤدي استخدام عدد كبير من الأقمار الصناعية ذات نطاقات تردد متعددة وهوائيات المصفوفة المرحلية او الطورية إلى تحسين الأداء في سيناريوهات مختلفة.
أصبحت الشبكة العالمية للمعلومات (GIG) جزء لا يتجزأ من البنية التحتية لأي قمر صناعي، و(GIG) هو مصطلح يشير إلى بنية تحتية تكنولوجية متكاملة تُستخدم لدعم العمليات العسكرية والاستطلاعية، تشمل شبكات أرضية، أجهزة، برمجيات، مراكز بيانات، والآن تعتمد عليه عدة أنظمة للتطوير النظام مثل (CubeSats) والاتصالات بالليزر لتحسين سرعة وأمان نقل البيانات بين الأقمار الصناعية والأرض.
الشبكة العالمية للمعلومات حول نظام اتصالات الأقمار الصناعية هي شبكة واسعة تمتد في أنحاء العالم وتعتمد على تكنولوجيا الاتصالات الفضائية. تشمل هذه الشبكة الأقمار الصناعية والمحطات الأرضية والكابلات البحرية والأرضية التي تمكن نقل البيانات والمعلومات عبر الفضاء، وتعتبر الشبكة العالمية للمعلومات حول نظام اتصالات الأقمار الصناعية أحد الوسائل الرئيسية للاتصال عبر المسافات البعيدة، وتستخدم في العديد من المجالات مثل الاتصالات الهاتفية والإنترنت والبث التلفزيوني والراديو والمراقبة والملاحة والتنقل الجوي والبحري، وتتطلب إعداد الشبكة العالمية للمعلومات نظام اتصالات عالي بالأقمار الصناعية، وجهودًا هائلة ومكلفة وطويلة تدوم لعقود، لذلك يجب توفير الاتصالات البينية المحكمة والتحويل والتوجيه وتخطيط العناصر المادية الناقلة للمعلومات مثل الكابلات البحرية والأرضية والمحطات الأرضية، وتنسيق السياق ومواثيق الاتصالات والقوانين والاتفاقات.
وتعتبر تكلفة بناء وتشغيل شبكة الأقمار الصناعية باهظة الثمن؛ حيث تتطلب تصنيع وإطلاق الأقمار وتأمين البنية التحتية والتكنولوجيا المطلوبة استثمارات كبيرة، وفي الشبكة تشترك أغلب التقنيات البرمجية مثل علم البرمجة، الامن السيبراني ، وحتى الذكاء الاصطناعي، لكي تتم عمليات الاتصال والتواصل بشكل أفضل وأمن ونقل البيانات بشكل سريع، وتتكون من شبكات الاتصالات السلكية واللاسلكية التي تربط بين المواقع العسكرية والقيادة والسيطرة، وأجهزة الكمبيوتر والمعدات الاتصالية المستخدمة في مختلف المواقع، والتطبيقات والبرمجيات التي تدعم العمليات العسكرية والتنسيق بين القواعد، والإجراءات والتقنيات المستخدمة لحماية البيانات والمعلومات الحساسة من الهجمات السيبرانية، وقواعد البيانات والمعلومات التي يتم تبادلها بين مكونات الشبكة لدعم العمليات العسكرية.
انتهى
كاتب المقال: مشعل القرني (عضو آستروفايل)
المصدر:
– https://news.viasat.com/blog/corporate/whats-so-special-about-phased-array-antennas
– https://www.mdpi.com/1424-8220/22/23/9406
