تطوُّرُ الأقمارِ الصناعيَّةِ وتحليلُ الصورِ الفضائيَّةِ
الأقمارُ الصناعيَّةُ
يمكنُ تعريفُ الأقمارِ الصناعيَّةِ (Satellites) بأنَّها آلاتٌ منْ صُنعِ الإنسانِ يتمُّ إطلاقُها في الفضاءِ للدورانِ في مداراتٍ مُحدَّدةٍ حولَ الأرضِ أو حولَ أيِّ جرمٍ آخرَ موجودٍ في الفضاءِ، وذلكَ للقيامِ بمهامَّ عديدةٍ؛ كالتقاطِ الصورِ للأرضِ أو للشمسِ؛ كي تُساعِدَ على فهمِ النظامِ الشمسيِّ والكونِ بشكلٍ أفضلَ.
المراحلُ التي سبقت تطوُّرِ الأقمارِ الصناعيَّةِ
- بدأَ عصرُ الفضاءِ عندَما حاولَت مجموعةٌ منَ العلماءِ تطويرَ الأبحاثِ التي أدَّت إلى اكتشافِ الفضاءِ الخارجيِّ (outside space): وهو المجالُ أو الفراغُ الذي يعلو الفضاءَ الجوِّيَّ للأرضِ ويمتدُّ إلى ما لا نهاية.
- اتَّجهت اعمالُ العلماءِ في عام 1942م نحو تطويرِ الصواريخِ التي يمكنُ أنْ تصلَ إلى ارتفاعاتٍ عاليةٍ وبسرعةٍ كبيرةٍ.
- بعدَ الحربِ العالميَّةِ الثانيةِ طوَّرَ السوفيتُ والأمريكانُ صواريخَ بعيدةَ المدى للوصولِ إلى طبقاتِ الجوِّ العُليا.
- نشأَ ما يُعرفُ بسباقِ الفضاءِ وحربِ النجومِ بينَ الدولِ الكبرى، نتيجةَ التطوُّرِ التقنيِّ المُتسارعِ ورغبةِ الدولِ العُظمى في السيطرةِ على العالمِ. ممَّا أدَّى إلى تطوُّرِ الأقمارِ الصناعيَّةِ.
تطوُّرِ الأقمارِ الصناعيَّةِ
اولا: اطلق الاتحادِ السوفييتيِّ في عامِ 1957م (سبوتنكُ 1) أوَّلَ قمرٍ صناع وكانَ هذا القمرُ كبسولةً تزنُ 83,6 كيلوغرامًا، بما يُقاربُ حجمَ كرةِ السلَّةِ، وبقي في مدارِه حتَّى عامِ 1958م، حيثُ سقطَ حينَها واحترقَ في الفضاء الجوي الخارجي.
الفضاءِ الجوِّيِّ (aerospace) للأرضِ: وهو المجالُ أو الفراغُ الذي يعلو إقليمَ الدولةِ الذي تستطيعُ الطائرةُ الطيرانَ فيهِ بقوَّةِ فعلِ الهواءِ، وينتهي عندَ ارتفاعِ 86,88 كم تقريبًا.
مدارِ (orbit): هو مسارِ المركبةٍ الفضائيَّةٍ أو جرمٍ سماويٍّ في أثناءِ دورانِه حولَ كوكبٍ أو أيِّ جرمٍ آخرَ
شكل :سبوتنك 1
ثانيا: إطلاقُ سلسلةٍ منَ الأقمارِ الصناعيَّةِ التي تحملُ اسمَ سبوتنكَ، بحيثُ تحملُ كلٌّ منْها حيوانًا معيَّنًا، لإجراءِ التجاربِ المُتعلِّقةِ بأنظمةِ دعمِ الحياةِ في المركبات الفضائية، جُمِعَت بياناتٌ حولَ درجاتِ الحرارةِ والضغطِ والإشعاعِ. فدفعَ هذا الإنجازُ إلى التنافسِ بينَ الولاياتِ المتَّحدةِ والاتحادِ السوفيتيِّ في المجالاتِ العسكريَّةِ والسياسيَّةِ والتكنولوجيَّةِ.
المركباتِ الفضائيَّةِ (spaceships) تتكوَّنُ منَ الأقمارِ الصناعيَّةِ والمِسباراتِ والمُجسَّماتِ الفضائيَّةِ غيرِ المأهولةِ والمركباتِ المأهولةِ والمحطاتِ الفضائيَّةِ.
ثالثا: اطلاق أوَّلَ مركبةٍ فضائيَّةٍ ( لونا 2 ) تصلُ إلى سطحِ القمرِ في عامِ 1959 وكانَت تابعةُ للاتِّحادِ السوفيتيِّ
شكل: لونا 2
فسر: حدوثِ تطوُّراتٍ مُتلاحِقةٍ في عمليَّةِ تصنيعِ الأقمارِ الصناعيَّةِ
1- نتيجةً الرغبةِ عند الباحثينَ في استكشافِ المزيدِ عنِ الكواكبِ والنجومِ والأرضِ
2- رغبةُ القادةِ العسكريينَ في معرفةِ المزيدِ عنْ أمورِ المِلاحةِ.
3-رغبةُ الإنسانِ في تسهيلِ خدماتِ البثِّ التلفازيِّ والاتصالاتِ الرقميَّةِ.
كلُّ ذلكَ أدَّى إلى نشاءُ وكالةِ الفضاءِ الأمريكيَّةِ (ناسا)
رابعا: إنشاءُ وكالةِ الفضاءِ الأمريكيَّةِ (ناسا) عامِ 1958م، ثمَّ تبعَها إنشاءُ الوكالاتِ الفضائيَّةِ العالميَّةِ الأخرى منْ قِبلِ الدولِ التي اهتمَّت بشؤونِ الفضاءِ وإطلاقِ أقمارٍ صناعيَّةٍ مثلِ كندا وفرنسا وبريطانيا والهندِ والصي.
خامسا: بعثةُ أبولو11 التابعةُ للولاياتِ المتحدةِ هي أوَّلَ مهمَّةٍ تهبطُ على سطحِ القمرِ في عامِ 1969م. وسعى المهندسونَ الفضائيُّونَ لجعلِ الجيلِ الجديدِ منَ الأقمارِ الاصطناعيَّةِ أكثرَ تطوُّرًا؛ حيثُ شملَ التطوُّرُ منظومةَ القمرِ نفسِه وقدراتِهِ ومُكوِّناتِه الإلكترونيَّةَ الدقيقةَ، منْ مُستشعراتٍ وكاميراتٍ رقميَّةٍ فائقةِ الدقَّةِ، كما شملَ التطوُّرُ عمليَّةَ إطلاقِ القمرِ ومحطاتِ التحكُّمِ الأرضيَّةَ.
شكل : ابولو 11
أتحقَّقُ منْ تعلمي
السببُ: الرغبةِ عند الباحثينَ في استكشافِ المزيدِ عنِ الكواكبِ والنجومِ والأرضِ، رغبةُ القادةِ العسكريينَ في معرفةِ المزيدِ عنْ أمورِ المِلاحةِ، رغبةُ الإنسانِ في تسهيلِ خدماتِ البثِّ التلفازيِّ والاتصالاتِ الرقميَّةِ.
النتيجةُ: تطوُّرِ الأقمارِ الصناعيَّةِ
أنواعُ الأقمارِ الصناعيَّةِ ووظائفُها
يمكنُ تصنيفُ الأقمارِ الصناعيَّةِ حسبَ وظيفتِها إلى مجموعةٍ مختلفةٍ من الأنواعِ، وهي:
1- أقمارُ الاتصالاتِ: تهتمُّ بدعمِ الاتصالاتِ السلكيَّةِ واللاسلكيَّةِ والبثِّ التلفازيِّ والمُكالماتِ الهاتفيَّةِ والاتصالِ بالشبكةِ العنكبوتيَّةِ والمِذياعِ.
2- أقمارُ المِلاحةِ والاستطلاعِ العسكريِّ: وهي مسؤولةٌ عنْ تتبُّعِ موقعِ شيءٍ ما.
3- أقمارُ الطقسِ: مسؤولةٌ عنْ معرفةِ أحوالِ الطقسِ وتوقعاتِهِ ورسمِ الخرائطِ لهُ.
4- الأقمارُ الصناعيَّةُ الأرضيَّةُ: مسؤولةٌ عنْ دراسةِ البيئةِ ورصدِ التغيُّراتِ المُناخيَّةِ ورسمِ خرائطِ الأرضِ.
5- الأقمارُ الفلكيَّةُ: وهي مسؤولةٌ عنْ مُراقبةِ النجومِ والكواكبِ.
أتحقَّقُ منْ تعلمي: أُصنِّفُ الأقمارَ الصناعيَّةَ حسبَ وظيفتِها.
الاجابة: اقمار اتصالات - وملاحة - وطقس - صناعية ارضية- وفلكية
الصورِ الفضائيَّةِ
تُعرَّفُ الصورُ الفضائيَّةُ : بأنَّها الصورُ التي تمَّ التقاطُها للأرضِ أو للكواكبِ الأخرى بوساطةِ الأقمارِ الصناعيَّةِ، وتُعدُّ هذهِ الصورُ إحدى البياناتِ المُتعلَّقةِ بتقنيةِ الاستشعارِ عنْ بُعدٍ Remote sensing)): التي تُعرَّفُ ﺑﺄﻧَّها ﺗﻘﻨﻴﺔُ ﻣﺮاﻗﺒﺔِ ودراﺳﺔِ الظواهرِ اﻷرﺿﻴَّﺔِ أو اﻟﻘﺮﻳﺒﺔِ ﻣﻦَ اﻷرضِ منْ دونِ الاﺣﺘﻜﺎكِ ﺑﻬﺎ، وذﻟﻚَ ﻣﻦْ ﺧﻼلِ ﺗﺤﻠﻴﻞِ اﻷﺷﻌَّﺔِ أو اﻟﻄﺎﻗﺔِ الكهرومغناطيسيَّةِ اﻟﺘﻲ ﺗﻨﻌﻜﺲُ أو ﺗﺒﺚُّ ﻣﻦْ ﺗﻠﻚَ الظواهرِ. وتُلتقطُ الصورُ الفضائيَّةُ بوساطةِ الأقمارِ الصناعيَّةِ باللونينِ الأبيضِ والأسودِ.
وباستخدامِ الحاسوبِ يُمكنُ إجراءِ عمليَّاتِ المُعالجةِ للصورِ الفضائيَّةِ وعرضُ الصورةِ في ثلاثةِ نطاقاتٍ منَ الألوانِ: الأحمرِ والأخضرِ والأزرقِ، وعندَ دمجِ النطاقاتِ الثلاثِ في وقتٍ واحدٍ يتمُّ الحصولُ على صورةٍ فضائيَّةٍ مُركَّبةٍ ومُلوَّنةٍ.
وتعتمــِد ُ تِقنيَّة ُ الاستشــعار عَن بُعــد على عـدَّة عواملَ هِيَ:
1- مصدر الاشعة : يكــون الاستشعار سالبا اذا كان المصدر طبيعيا كالاشعة الشمسية، ويكون فاعلا اذا كان مصدر الاشعة صناعيا اي نحن مَن ْ نولِّدُه ُ ونصوِّبُــه ُ نحــو َ الهدف ِ المراد دراستُهُ
2- الهدف وهو كل جسم أو ظاهرة تنعكِس أو ترتد عنه الاشعَّة الكهرومغناطيسيَّةُ.
3- جهاز الالتقاط: وهو جهاز استقبال الاشعَّة وتسجيلِها؛ لدراسة ِ التغيرات التي طرأت عليها
يستفاد ُ مِن ْ تِقنيَّة ِ الاستشعار ِ عن ْ بُعد في عدَّة مجالات مِنها:
1- استكشاف الخامات البترولية والمعدنية
2- مراقبة جفاف الاراضي وحركة الانهار وجفاف البحيرات .
3- حصر المحاصيل الزراعية واكتشاف الامراض النباتية ودراسة ُ التوزيع النوعي ِّ للتربة
4- دراسة ُ مناطق ِ الكوارث ِ الطبيعيّةِ، مثل ِ الزالزل ِ والفيضانات ِ والانزلاقات الارضية
5- دراسة ُ المشاريع العمرانيَّة والانشائيَّةِ، والتخطيط ُ العمراني للقُرى والمدن .
استخداماتُ الصورِ الفضائيَّةِ
تعدَّدَت استخداماتُ الصورِ الفضائيَّةِ تبعًا لدقَّتِها وتعدُّدِ الأطيافِ فيها، ومنْ أبرزِ مجالاتِ استخدامِها:
1- انتاج خرائطَ لمساحات واسعة من الأرضِ.
2- تصنيفُ الغطاءِ الأرضيِّ: مثلُ الأراضي الزراعيَّةِ والغاباتِ والمناطقِ الحضريَّةِ والطرقِ والمِياهِ.
3- دراساتٌ النموِّ العمرانيِّ وتوسُّعِ المدنِ.
4- دراساتٌ تقلُّصِ الغطاءِ النباتيِّ، والطقسِ .
5- الاستخدامُات العسكريُّة.
أتحقَّقُ منْ تعلمي أُحدِّدُ استخداماتِ الصورةِ الفضائيَّةِ
الاجابة : النقاط (5) السابقة
تحليلُ الصورِ الفضائيَّةِ وتفسيرُها
يقصدُ بها فحصُ البياناتِ الخامِ التي تتضمَّنُها الصورةُ وتصحيحُها وتحويلُها إلى معلوماتٍ يمكنُ الاستفادةُ منْها. أي استخلاصُ المعلوماتِ النوعيَّةِ والكمِّيَّةِ منْ صورةِ الاستشعارِ عنْ بُعدٍ.
ويمكنُ تعرُّفُ مراحلِ تحليلِ الصورةِ الفضائيَّةِ كما يأتي:
أوَّلًا: تحليلُ الصورةِ الفضائيَّةِ وتفسيرُها بصريًّا: يقومُ بهذا العملِ شخصٌ خبيرٌ في تحليلِ الصورِ الفضائيَّةِ؛ حيثُ يعتمدُ على التحليلِ البصريِّ في معرفةِ خصائصِ الصورةِ الفضائيَّةِ التي يُستدلُّ بها على الظواهرِ الموجودةِ في الصورةِ، ومنْ خلالِ إجراءِ قياساتٍ للظواهرِ كالطولِ والارتفاعِ والمواقعِ لها حتَّى يتوصَّلَ للمعلوماتِ الصحيحةِ والمطلوبةِ.
ثانيًا: تحليلُ الصورةِ الفضائيَّةِ وتفسيرُها رقميًّا: يتطلَّبُ هذا التحليلُ توفُّرَ البياناتِ في الصورةِ الفضائيَّةِ الرقميَّةِ معَ نظامِ تحليلٍ خاصٍّ بالصورِ الفضائيَّةِ، يتكوَّنُ منْ أجهزةِ حاسوبٍ وبرمجيَّاتِ تحليلِ الصورِ، وتمرُّ عمليَّةُ التحليلِ الرقميِّ للصورةِ الفضائيَّةِ بثلاثِ مراحلَ هي:
1- التصحيحُ (correction): يتمُّ إجراءُ التصحيحِ للتشوُّهاتِ الهندسيَّةِ والإشعاعيَّةِ في الصورةِ الفضائيَّةِ بسببِ مجموعةٍ منَ العواملِ التي لا يُمكنُ التحكُّمُ فيها، كتغيُّرٍ في ارتفاعِ القمرِ الصناعيِّ، أو حدوثِ خللٍ في جهازِ الاستشعارِ نفسِه.
2- التحسينُ (enchantement): يهدفُ إلى تحسينِ الملامحِ العامَّةِ للصورةِ الفضائيَّةِ منْ خلالِ مجموعةٍ منَ العمليَّاتِ الرقميَّةِ، كإظهارِ التباينِ اللَّونيِّ في الصورةِ ومكوِّناتِها وتنقيتِها منَ التشوُّهاتِ، منْ أجلِ وضوحِ الظواهرِ فيها.
3- التصنيفُ (classification): يعتمدُ تصنيفُ البياناتِ في الصورةِ الفضائيَّةِ على اللَّونِ وقيمةِ السطوعِ.
أتحقَّقُ منْ تعلمي:ما هي مراحلُ التحليلِ الرقميِّ للصورةِ الفضائيَّةِ
الاجابة: التصحيح - التحسين - التصنيف