ظاهرة الارتداد القمري

2013 تبسيط علم الإلكترونيات

ستان جيبيليسكو

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

الفيزياء

يدور القمرُ حول الأرض في مدارٍ يبعد عنها بحوالي 400000 كم (250000 ميل)، فهو قريبٌ كفايةً ليُعيد الإشاراتِ المتأتيّةَ من مُرسِلاتٍ يمكن لزبائنَ خاصّين امتلاكُها.

نفّذ مُشغِّلوا محطّات البثّ الراديوي الهُواة وبنجاح اتّصالاتِ أرض – قمر – أرض (EME) -وتُدعى أيضاً بـالارتداد القمري- في الأقسام VHF وUHF من الطيف الراديوي. تتطلّب اتّصالات الـ EME مُستقبِلاً حسّاساً يستخدِم مُضخِّماً سَبْقيّاً منخفض الضجيج، وهوائيّاً اتّجاهيّاً كبيراً، ومُرسِلاً ذا قدرة كبيرة. تعمل الأنماطُ الرقميّة بشكلٍ أفضل من الأنماط التماثليّة.

يُشكِّل فقْدُ المسار الصعوبةَ الأهمّ لأيّ شخصٍ يودّ تحقيق اتّصالاتِ EME، إذ تكون الإشاراتُ المُستلَمة ضعيفةً دوماً. ينبغي على الهوائيّات الاتّجاهيّة ذات الاكتساب العالي أن تبقى مُسدَّدةً نحو القمر، ويُملي هذا المُتطلَّب استعمالَ مصفوفاتٍ من الهوائيّات قابلةٍ للإدارة، ومن الأفضل أن تكون مُزوِّدةً بمحرّكات تدوير تتحّكم فيها حواسيبُ قابلةٌ للبرمجة من أجل مُتابعة مسار القمر عبر السماء.

يزداد فَقْدُ مسارِ الـ EME مع ارتفاع التردّد، ولكن هذا الأثر يتمّ تعويضُه عبر الحجم الأسهل على الانقياد للهوائيّات ذات الاكتساب العالي مع تناقص الطول الموجي.

يمكن إجراء الاتّصالات بالارتداد القمري خلال النهار كما في أثناء المساء، ولكن الضجيج الشمسي يُعَدّ مشكلةً بالنسبة للعمل خلال النهار. تبلغ الصعوباتُ أوجَها عند الزمن الموافِق للقمر الجديد عندما يقع القمرُ بالقرب من خطٍّ واصلٍ بين الأرض والشمس.

تُعتبَر الشمسُ مولِّدَ طاقةٍ كهرو مغنطيسيّةٍ EM جبّاراً بدرجةٍ كبيرة، ويمكن لضجيجه أن يُغرِقَ ويحجبَ إشاراتِ الـ EME الضعيفةَ المصنوعةَ بشريّاً. يمكن حدوث مشاكل أيضاً مع الضجيج الكوني عندما يمرّ القمر بالقرب من مناطق "صاخبة" في السماء الراديويّة.

تقع مجموعة النجوم ساجيتاريوس في الاتّجاه نحو مركز مجرّة درب التبّانة، ويعاني أداءُ الـ EME عندما يمرّ القمرُ أمام هذه المنطقة.

يُبقي القمرُ على نفس الوجه تقريباً باتّجاه الأرض في جميع الأوقات، ومع ذلك فهناك بعض التذبذبات والتراوحات جيئةً وذهاباً. تُنتِج هذه الحركة تأرجحاتٍ سريعةً وعميقةً في شدّة الإشارة، وتُعرَف هذه الظاهرة باسم اضمحلال (ذبول) التأرجح والخَطَران، وتغدو أكثرَ شدّةً مع زيادة تردّد التشغيل. ينجم اضمحلالُ التأرجح عن عودة إشارات متعدّدة تتغيّر أطوارُها سريعاً بالنسبة لبعضها البعض، بسبب ارتدادها نحونا من نقاط عديدة على سطح القمر.  

– ألا تزال تكافح؟

انتبه إلى تهجئة ومعنى كلمة اضمحلال (Libration)، التي تُشير إلى حركة التذبذب والتراوح الفيزيائيّة. لا تخلط بينها وبين كلمة التحرير (Liberation) التي تعني الحصولَ على حقوق الإنسان أو كلمة الإراقة (Libation) التي تعني سكبَ واستهلاكَ المشروبات الكحوليّة.