سواتِل الاتّصالات

2013 تبسيط علم الإلكترونيات

ستان جيبيليسكو

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

التكنولوجيا والعلوم التطبيقية الحواسيب، الانترنت والأنظمة

تُشبه منظومةُ ساتِلِ اتّصالاتٍ شبكةً ضخمةً خلويّةً تُحوِّم فيها المُكرِّرات في مداراتٍ حول الأرض، بدلاً من وجود الأبراج المُكرِّرة عند مواقِع مُحَدَّدة على سطح الأرض.

يمكن للمُستخدمين النهائيِّين أن يشتغلوا عند أماكن ثابتة، أو متحرّكة أو محمولة. 

 

– السواتِل ثابتة المكان

يستغرق الساتِلُ في مدارٍ دائري على ارتفاع حوالي 35800 كم (22200 ميل) يوماً شمسيّاً واحداً لإكمال كلّ دورة. إذا وضعنا ساتِلاً في مثل هذا المدار فوق خطّ الاستواء، وإذا كان يدور بالاتجاه نفسه لدوران الأرض حصلنا على ساتِلٍ ثابت المكان (Geostationary).

يبقى الساتِلُ ثابتُ المكان من وجهة نظر أيّ نقطةٍ على سطح الأرض في البقعة نفسِها من السماء دوماً. يمكن لساتِلٍ واحدٍ ثابتِ المكان أن يزوِّدَ حوالي 40% من سطح الأرض بالتغطية، وهكذا تستطيع ثلاثةٌ من مثل هذه السواتِل موضوعة على بعد 120° في خطّ العرض من بعضها البعض أن تُغطِّيَ كامِل الكوكب ما عدا المناطق القطبيّة المتطرّفة.

لا يمكن لمحطّتَين مبنيّتَين على الأرض أن تتّصلا مع بعضهما البعض من خلال استخدام ساتِلٍ ثابتِ المكان وحيدٍ إلاّ إذا وقعتا كلتاهما على خطَّي نظر مباشَرَين مع الساتِل.

بعبارةٍ أخرى، ينبغي على الساتِل أن يشغلَ مكاناً في السماء فوق الأفق كما "يُرى" من كلا موقعَي السطح. إذا أرادت المحطّتان الاتّصالَ مع بعضهما البعض وكانتا كلتاهما على طرفَين متقابلَين تقريباً من الكوكَب، توجّب عليهما العمل من خلال ساتلَين ثابتَي المكان، كما يُبيِّن الشكل 11-4، وذلك لعدم وجود بقعةٍ ثابتةِ المكان في الفضاء تقع على خطّ نظرٍ مباشَر مع كلا الموقعَين في الوقت نفسه.   

 

ألا تزال تكافح؟

تخيّل أن مجملَ الرسم المخطّطيّ في الشكل 11-4 – أي الأرض، والساتِلان، والمحطّتان المَبنيّتان على السطح- تمّ تدويرُه باتّجاه معاكس لعقارب الساعة وبسرعة دورة واحِدة كلّ 24 ساعة، بحيث تبقى الشمسُ في بقعة ثابتة تقع حوالي 300 متر (1000 قدم) فوق الصفحة.

يُعطيك هذا التمرينُ الذهنيّ فكرةً عمّا يحدث فعلاً عندما يدور الساتِلان حول الأرض مع دوران هذه الأخيرة "أسفلهما".   

 

 

السواتِل ذات المدارات المنخفضة حول الأرض (LEO)

يحتاج الساتِل الذي يحوّم في مدارٍ ثابِت المكان ضبطاً دائماً لموضعه، وبالتالي فالسواتِل ثابتة المكان ذات كلفةٍ عالية في إطلاقِها وفي المحافظة عليها.

هناك دوماً تأخيرٌ واحِدٌ على الأقلّ بسبب طول المسار، ولا بدّ من مُرسِلٍ بقدرة عاليةٍ ومن هوائيِّ صحنٍ مُوجَّهٍ بشكلٍ دقيق من أجل إجراء الاتّصال بوثوقية. أدّت هذه المشاكِل مع السواتِل ثابتة المكان إلى استنباط مفهوم الساتِل ذي المدار المنخفض حول الأرض (LEO) (Low-Earth-Orbit).

توجد في منظومة LEO دزّيناتٌ من السواتِل موضوعة بشكلٍ استراتيجي حول الكرة الأرضيّة في مداراتٍ على ارتفاع بضع مئات من الكيلومترات فوق سطح الأرض.

 

تأخذ المداراتُ السواتِلَ إلى أمكنةٍ فوق القطبَين الجغرافيَّين أو بالقرب منهما، ويدعو مهندسو الطيران والفضاء مثلَ هذه المسار المداريّ -المائل بحوالي 90° نسبةً إلى خطّ الاستواء- بـ المسار القطبيّ. تتبادل السواتِل رسائلَ فيما بينها، ومن وإلى المُستخدمِين النهائيّين. إذا احتوت المنظومةُ على عددٍ كافٍ من السواتِل، أمكن لأيّ مستخدمَين نهائيَّين اثنَين أن يحافظا على اتّصالٍ ثابتٍ بينهما.

إن وصلةَ ساتِلِ LEO أسهلُ على الاستخدام من وصلةِ ساتِلٍ ثابتِ المكان، إذ يكفي هوائي بسيط لا اتّجاهيّ لتحقيقها، كما أن المُستخدِم النهائي لا يحتاج إلى تصويبِه (أو إلى دفع أجرة تقنيٍّ لِفِعْل ذلك).

يمكن للمُرسِل بلوغُ الشبكة بقدرةمن بضعة واطات فقط. علاوةً على ذلك، يكون التأخّر الناجِم عن انتشار الإشارة -والمُسمَّى بـالكمون (Latency) – أقصرَ في منظومة LEO بكثيرٍ منه في منظومةٍ ثابتةِ المكان.    

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]