استخدام الأقمار الصناعية في الاتصالات
تحقيق الاتصال عبر القمر الصناعي، لا تعوقه المسافة، ولا الموقع؛ إذ توجه الموجة الكهرومغناطيسية، التي تحمل المعلومات، نحو القمر الصناعي، الذي يتولى إعادة بثها نحو الجهة المعنية بالاتصال، في أيّ مكان على الكرة الأرضية؛ ويكون ذلك بسرعة انتشار الموجات الكهرومغناطيسية، التي تقطع 300 ألف كم في الثانية الواحدة.
ومنذ عام 1970، أصبح الاعتماد كبيراً ومتزايداً على الأقمار الصناعية، لتحقيق الاتصال عبْر القارات والمحيطات. ولذلك، أُطلقت أقمار صناعية كثيرة، لتحتل مكانها في الفضاء؛ حتى إن المدار الملائم لها، أصبح مزدحماً. وتتمتع الاتصالات بواسطة الأقمار الصناعية بمميزات، أهمها عدم الحاجة إلى إنشاء الكُبُول وصيانتها، عبْر المحيطات والقارات؛ وهو أمر صعب، ومرتفع النفقات؛ إضافة إلى أن حركة الاتصالات الكثيفة، عبْر القارات، تعوض مادياً نفقة هندسة أقمار الاتصالات ، وإنتاجها وإطلاقها. ويُضاف إلى الاستخدام الدقيق الجدوى الاقتصادية.
ويحدّ من استخدام الأقمار الصناعية في أغراض الاتصال بعض القيود الفنية ، مثل:
استخدام هوائيات ضخمة، على متن تلك الأقمار؛ وازدحام الحيزات الترددية الصالحة للعمل
الاستثمارات المرتفعة، ونفقة التأمين الباهظة، لمواجهة احتمالات فشل عمليات الإطلاق ووضع القمر الصناعي في مداره الملائم؛
والفقد العالي لقدرة الإشارات، عند الترددات الأعلى من 30 جيجاهرتزاً.
وعدم استخدام أقمار الاتصالات هوائيات ضخمة، يؤدي إلى اتساع النماذج الإشعاعية؛ ما ينتج ذلك تداخلات كهرومغناطيسية مع المعدات الأرضية الأخرى، أدت إلى وضع القيود الدولية على قدرة الإشارات المسموح بتداولها عبر أقمار الاتصالات. ونجم عن ذلك استخدام محطات استقبال، لها هوائيات ضخمة جداً، للحصول على معاملات كسب عالية للهوائيات، و تحسّن أداءها، وتزيد من كفاءة استقبالها للإشارات الضعيفة.
وتعمل أقمار الاتصالات في حيزات الترددات فوق العالية U H F، والترددات فائقة الارتفاع SHF، والترددات المرتفعة جداً EHF، ولكلّ حيز من هذه الحيزات مميزات وأوجُه قصور . وتتكامل الأقمار، التي تعمل في الحيزات الثلاثة، لتوفر الخدمة المتكاملة، التي تبدأ من تحقيق الاتصالات الفردية، إلى اتصالات بحجم شبكة الإنترنت. إلا أن الأقمار، التي تعمل في حيز الترددات فوق العالية فقط، هي أقل الأقمار الصناعية تكلفة، وتستخدم محطاتها الأرضية هوائيات متنقلة، صغيرة الحجم؛ ولكنها غير قادرة على نقل معدل عال من المعلومات، وتلائم استيعاب القنوات الصوتية المفردة، ولا يمكنها مقاومة التداخلات الإلكترونية.
والأقمار الصناعية، التي تقتصر على استخدم حيز الترددات فائقة الارتفاع، تستوعب معدلات عالية من البيانات الرقمية؛ ولكن تكلفة المحطات الأرضية، والأقمار الصناعية، أكثر ارتفاعاً؛ غير أنها قادرة على مقاومة الإعاقة الإلكترونية. أمّا الأقمار الصناعية، التي تستخدم الترددات المرتفعة جداً EHF فقط، فنفقتها مرتفعة كذلك؛ ولكنها توفر حركة للمحطات الأرضية، ودرجة عالية لمقاومة التشوش الإلكتروني؛ فضلا عن قدرتها العالية على استيعاب الرسائل ذات المعدلات العالية من البيانات الرقمية.
ومنذ إطلاق أول قمر للاتصالات (القمر SCORE الأمريكي) في 18 ديسمبر 1958، يحلق العديد من الأقمار الصناعية في مدارات مختلفة حول الكرة الأرضية؛ منها أقمار، أطلقت خصيصاً لتقوية الاتصالات العسكرية وتنشيطها، مثل:
منظومة أقمار FLTSATCOM لاتصالات الأسطول الأمريكي
ومنظومة AFSATCOM لاتصالات القوات الجوية الأمريكية
؛ ومنظومتَي DSCS وMILSTAR للقيادة الإستراتيجية الأمريكية
ومنظومة SKYNET البريطانية
ومنظومة NATO لحلف شمال الأطلسي
ومنظومة YESS-2
ومنظومة STRELLA الروسية.
ومنها أقمار، أطلقت خصيصاً لتعزيز الاتصالات المدنية، وتقوية شبكات الاتصال العالمية، مثل:
منظومة INTELSAT،
ومنظومة INMARSAT التي تديرها المنظمة الدولية للملاحة البحرية IMO؛
إضافة إلى أقمار أخرى، متعددة الجنسيات؛ منها الروسي، والياباني، والفرنسي، والإسرائيلي. وقد دخلت الدول العربية إلى هذا المجال، فأُطلقت عدة أقمار للاتصالات، تُستخدم أساساً في الإرسال التليفزيوني.
أهم نُظُم أقمار الاتصالات المدنية، والمنظمات الدولية المسيطرة عليها
أ. منظومة إنتلسات INTELSAT
منظومة أقمار صناعية، تطلقها المنظمة الدولية لأقمار الاتصالات International Telecommunication Satellite، إنتلسات، التي تدير وتشرف على الخدمات التي تقدمها المنظومة. أُُنشئت المنظمة في 20 أغسطس 1964، وأُطلق أول أقمارها عام 1965، تحت اسم الطائر المبكر Early Bird . أمّا أحدث سلسلة أقمار هذه المنظومة فهي INTELSAT 9 ، التي أطلق أول أقمارها INTELSAT 901، في 6 سبتمبر 2001؛ والقمر INTELSAT 906، في 6 سبتمبر 2002. ويُقدر العمر الافتراضي لأقمار هذه السلسلة، بنحو 13 عاماً، ويحمل 56 جهازا للإرسال والاستقبالTransponders ، وتزوده مصفوفة من الخلايا الشمسية بطاقة إجمالية، مقدارها 10 كيلوات. وقد اتخذت وزارة الدفاع الأمريكية منظومة INTELSAT، عنصراً مكملاً لمنظومة أقمار الاتصال العسكرية التي تمتلكها.
ب. منظومة إنمارسات INMARSAT
تتكون منظومة إنمارسات، التي تعني المنظمة الدولية للقمر الصناعي المتجول International Mobile Satellite Organization، من مجموعات أقمار صناعية، في مدارات جغرافية ثابتة Geostationary، على ارتفاع 36 ألف كم. وكلّ مجموعة منها تغطي منطقة محددة من الكرة الأرضية؛ فمنطقة غرب المحيط الأطلسي، يغطيها القمر INMARSAT-3F4، والقمران الاحتياطيان: INMARSAT-3F2 و INMARSAT- 2F2؛ ومنطقة شرق المحيط الأطلسي، يغطيها القمر INMARSAT- 3F2، والقمر INMARSAT- 5F5، والقمر INMARSAT- 3F1، والقمر الاحتياطي INMARSAT- 2F3؛ ومنطقة المحيط الهادي، يغطيها القمر INMARST –3F3، والقمر الاحتياطي INMARSAT – 2F1.
وتستخدم الأقمار من النوع INMARSAT – 3 ، أحدث تقنيات الشعاع المركز، لتوفير اتصالات: صوتية ورقمية، واضحة؛ مع أجهزة استقبال متحركة صغيرة الحجم، أو يمكن حملها باليد. وقد بدأ إطلاق أول أقمار الجيل الثالث منها في 4 أبريل 1996، وآخرها في 3 فبراير 1998. وكانت القوات البحرية الأمريكية، قد بدأت، عام 1991، بتزويد جميع السفن بمعدات للاتصال مع منظومة INMARSAT كوسيلة بديلة معاونة، تخفف العبء عن أقمار الاتصالات العسكرية التكتيكية. تدير وتشرف المنظمة الدولية على منظومة الأقمار الدولية INMARSAT ، ويشارك فيها 86 دولة، وينص قانونها العام على إتاحة الفرصة لاستخدام خدمات المنظومة، في كافة دول العالم، مكن دون تمييز، وفي الأغراض السلمية فقط.
منظومة أقمار الاتصالات الروسية
لجمهورية روسيا الاتحادية، في مجالات الاتصالات الفضائية، عدة منظومات من الأقمار الصناعية، منهاEkran, Gals, Raduga, Express, Gorizont . وتعتمد الاتصالات الفضائية الروسية، أساساً، على أقمار Gorizont التي يعمل، حالياً، ستة منها، توفر معظم خدمات الاتصال، إضافة إلى إمكانيات البث: التليفزيوني والإذاعي. وهي تكتسب طاقة، تبلغ 1.280 وات، من خلال خلايا شمسية، تمتد 9.46 أمتار. ويراوح العمر الافتراضي للقمر بين 3 و5 سنوات. وكلّ قمر مزود بمجيب واحد في حيز الترددات KU، وخمسة مجيبات في الحيزC .
وقد بدأت روسيا بإطلاق أول أقمار Express، في 13 أكتوبر عام 1994. وهذه الأقمار تتميز بتغطية أرضية واسعة، تشمل وسط أوروبا والشرق الأوسط واليابان وأستراليا والهند. وهو يكتسب طاقته، التي تبلغ 2400 وات، من خلايا شمسية، تمتد 21 متراً. وعمره الافتراضي، يراوح بين 5 و7 سنوات. ويحمل كلّ قمر مجيبَين في الحيز الترددي KU، و9 مجيبات في الحيز الترددي C. وفي عام 2000، أطلقت روسيا قمرَين من النوع نفسه؛ ومخطط أن يصل عدد تلك الأقمار، حتى عام 2005، إلى 6 أقمار حديثة، ويراوح عمرها الافتراضي بين 10 أعوام و12 عاماً.
منظومة الأقمار الأوروبية
بدأت منظمة اتصالات الأقمار الصناعية الأوروبية EUTELSAT، منذ عام 1977، تقديم خدماتها للمجتمع الأوروبي، ووُقعت اتفاقية هذه المنظمة عام 1985. وبدءاً من عام 1990، بدأت المنظمة في نشر الجيل الثاني من أقمار EUTELSAT، التي يحمل كل قمر منها 16 مجيبا، تعمل على التردد 11/14 جيجاهرتز، بقدرة 50 وات ، وتكتسب طاقتها التي تبلغ 3.5 كيلوات من مصفوفة شمسية، امتدادها 22.4 متراً. وبحلول عام 1994، أصبحت المنظمة تضم 44 دولة عضواً فيها. وفي عام 1997، بدأت المنظمة بتحديث أقمارها، بإطلاق أول أقمار HOTBIRD ، الذي يحمل مجيبات، تعمل في الحيز الترددي KU، وقدرته 110 وات. وتخطط المنظمة لإطلاق أقمار حديثة، خلال عام 2006
أهم نُظُم أقمار الاتصالات العسكرية
أ. في الولايات المتحدة الأمريكية
الشبكات العسكرية
منذ انطلاق أول قمر صناعي في التاريخ، بدأت المؤسسة العسكرية الأمريكية بالتخطيط لاستخدام هذه الإمكانية الوليدة، في تحقيق الاتصالات. وأول أنظمة الاتصال العسكرية الأمريكية، كان برنامج الأقمار الصناعية لاتصالات الدفاع Communication Sat. Program Initial Defense IDCSA. وبدأ هذا البرنامج عام 1962، وهو يتكون من عدة أقمار صغيرة، لا يزيد وزن الواحد منها على 100 رطل؛ أطلق 26 قمراً منها، موزعة على أربعة مدارات، في الفترة من عام 1966 إلى عام 1968. وقد أتاح هذا البرنامج، مع كونه برنامجاً تجريبياً، إمكانية تحقيق الاتصالات العسكرية بين جميع أرجاء العالم.
تلا ذلك برنامج آخر، أكثر تطورا،ً أطلق عليه نظام الأقمار الصناعية لاتصالات الدفاع، DSCS-2 Defense Satellite Communication System-Phase 2. وهو يتكون من أربعة أقمار؛ وضع، في نوفمبر 1973، أول قمَرين في مدارات متزامنة Geosynchronous orbits؛ وفي يناير 1979، وُضع القمران الآخران.
ثم بدأت وزارة الدفاع الأمريكية بالمرحلة الثالثة، فأطلقت أول أقمار هذه المرحلة في أكتوبر 1982. واكتملت المرحلة في يوليه 1993. ولقد هُنْدِس هذا النظام ليخدم تبادل الرسائل ذات المعدل العالي لنقل البيانات، باستخدام محطات أرضية كبيرة نسبياً.
ب. الأقمار التكتيكية
في عام 1967، وعام 1969، أُطلق القمران: لنكولن 5 ولنكولن 6، اللذان يعملان في حيز الترددات فوق العاليةUltra High Frequency UHF . وفي عام 1969، أطلق قمر اتصالات، زنة 1600 رطل، يعمل في الحيز الترددي فوق العالي، وحيز الموجات المتناهية في القصر Super High Frequency SHF؛ واستخدمته كلّ من القوات البرية والبحرية والجوية. وخلال عام 1970، أصبحت لدى وزارة الدفاع الأمريكية إمكانية استخدام سلسلة أقمار المواصلات التكتيكية Tactical Communication Sat. TACSAT.
تلا ذلك، مبادرة البحرية الأمريكية إلى تطوير نظام أقمار الاتصالات للأسطول Fleet Satellite Communication System FLTSATCOM؛ إذ أُطلق خمسة أقمار من هذا النظام، من فبراير 1978 إلى أغسطس 1981. ومنذ عام 1990، بدأت الحكومة الأمريكية التخطيط لإحلال منظومة أقمار الاتصالات العسكرية، التي تعمل في حيز الترددات فوق العالية، لتكون باسم UFO ، بدلاً من منظومة FLSATCOM.
وتتكون المنظومة الجديدة من ثمانية أقمار أساسية، وقمَرين احتياطيَّين، أُطلقت على التوالي بدءاً من عام 1994، وكان آخرها في سبتمبر 1999. وتخطط الولايات المتحدة الأمريكية لإطلاق القمر الحادي عشر من المنظومة نفسها، خلال عام 2003. منظومة أقمار الاتصالات UFO، تضمن للولايات المتحدة التفوق في مجال الاتصالات والمعلومات، وتغطي جغرافياً القارة الأمريكية والمحيطات: الأطلسي والهادي والهندي.
وإضافة إلى أنظمة أقمار الاتصالات السابقة، كان هناك احتياج إلى منظومة خاصة، تخدم القوات ذات التسليح النووي، المنتشرة في أماكن متعددة من الكرة الأرضية، والتي تتبادل رسائل ذات معدلات منخفضة جداً من البيانات؛ مع ضمان استمرارية الاتصال طوال الأربع وعشرين ساعة، ولها خاصية مقاومة أي وسائل للتداخل. ولتلبية هذه المطالب، طوِّرت منظومة أقمار اتصالات القوات الجويةThe Air Force Satellite Communication System ، التي تسمح لتلك القوات بالسيطرة على القوات الإستراتيجية.
إلى جانب ذلك فيوجد نظام أقمار الاتصالات Milstar-1، الذي يوفر اتصالاً عالمياً، له درجة استمرار وبقاء عالية، ومقاومة مميزة للتعويق الإلكتروني. وهو يعمل لمصلحة القيادة العامة، ويخدم القوات: الإستراتيجية والتكتيكية. وفى أكتوبر 1993، بدأت أعمال تطوير النظام، ليصبح Milstar-2. وفي إبريل 1999، قررت الولايات المتحدة الأمريكية تنفيذ نظام جديد باسم Milstar-3، يشمل استخدام اتصالات متقدمة مؤمنة. وسوف تتسلم الحكومة الأمريكية أول قمر منها، باسم Pathfinder، في أبريل عام 2004، وسيطلق في يونيه من العام نفسه؛ على أن يطلق التالي في مارس 2005، والثالث في سبتمبر 2005، والأخير في أبريل 2006.
ب. في جمهورية روسيا الاتحادية
كان الاتحاد السوفيتي السابق، يحيط نشاطه الفضائي: المدني والعسكري بصفة خاصة، بالسرية البالغة؛ و نادراً، ما كان يعلن طبيعة الأقمار والمركبات المطلقة. و تجدر الإشارة إلى أن اسم " كوزموس" Cosmos، كان يطلق على معظم المركبات السوفيتية الفضائية، مضافاً له رقم، يفيد ترتيب الإطلاق.
ويمكن تقسيم الأقمار العسكرية الروسية ثلاثة أجيال :
(1) الجيل الأول
حقق الجيل الأول مطالب الاتصالات، على المستوي الإستراتيجي، عام 1968، بواسطة القمر Molniya -1؛ إذ عمل في نظام، أطلق عليه اسم Korund. وفي عام 1972 طورت منظومة Korund، باستخدام القمر Molniya-2. وانتهي هذا التطوير في عام 1975، وأصبحت المنظومة متاحة لاستخدام قيادات القوات: الصاروخية والجوية والبحرية.
(2) الجيل الثاني
تمثل في تطوير منظومة أقمار الاتصال الإستراتيجية، Geo - 1K، وهي تعتمد على أقمار صناعية، وضعت في مدارات متزامنة. ولم تصبح المنظومة عاملة بالطاقة الكاملة، إلا في النصف الأول من عام 1980.
(3) الجيل الثالث
تكونت المنظومة GKKRS من مجموعة الأقمار Potok، التي حققت الاتصال بين المواقع الثابتة وأقمار الاستطلاع الكهروبصري YANTAR-4KS1؛ ومن مجموعة الأقمار لوتش Lutch، التي حققت الاتصال بين المحطات الفضائية: مير وسويوز، وسفن الأسطول السوفيتي. وبدأت روسيا تطوير منظومة القيادة والسيطرة العامة GKKRS، لتوفير اتصالات ذات معدل عال، لتبادل البيانات بين مواقع أرضية ثابتة ومنصات متحركة، إضافة إلى الطائرات، والقطع البحرية، والوحدات البرية.
واستمرت منظومة الاتصالات الموحدة YESS-2 في استخدام القمرَين: Molniya-1T، وMolniya-3، إضافة إلى استخدام القمر الحديث Raduga-1. وخصصت هذه المنظومة للاتصالات الإستراتيجية، مع المنصات المتحركة ذات الطبيعة الخاصة. وتخطط الحكومة الروسية، أن تستبدل، تدريجاً، بالأقمار الصناعية، التي تكون منظومة Molniya للاتصالات، أقماراً أحدث، أطلق عليها اسم Mayak، يراوح وزن كلّ منها بين 2500 و3 آلاف كجم؛ ويحمل معدات اتصال، يصل وزنها إلى 580 كجم؛ ويغطي حيزات الاتصال الترددية C , L، ويمكنه العمل مع قنوات اتصال منظومة INMARSAT الدولية؛ ويزيد عمره الافتراضي على 10 سنوات.
أحدثت الأقمار الصناعية نقلة نوعية في مجال الاتصالات، سوف يستمر تأثيرها إلى مديات بعيدة جداً؛ بل هي من أهم أسباب ثورة الاتصالات الحديثة؛ فقد قضت على مشاكل كثيرة، كان يعانيها مستخدم الاتصالات اللاسلكية على وجه الخصوص. كما أن هذه الأقمار، قد أضافت أبعاداً جديدة، في المجالات كافة، وفي جميع الميادين، وعلى المستوى: العالمي والمحلي. فالمجال الاقتصادي، يدين بكلّ الفضل في سرعة نقل البيانات الخاصة بسوق المال والبورصات العالمية، وعقد حجوم كبيرة من التجارة الإلكترونية. والقادة والمفكرون العسكريون يرون أن هذه الصناعة الحديثة، قد أوجدت منفذاً كبيراً إلى عمق العدوّ وقراءة أفكاره عن بعد. والساسة في العالم، يعلمون تماماً أن هذه الأداة أصبحت ضمن أدوات السياسة وصنع القرار والتأثير في الرأي العام: المحلي والعالمي، من خلال سرعة إيصال المعلومات
منقول للفائدة
موضوع: استخدام الأقمار الصناعية في الاتصالات 
18/7/2010, 01:29
