• تصنيف الماده
    • الإنترنيت عبر الأقمار الصناعية
      الإنترنيت عبر الأقمار الصناعية
      1. المقدّمه
      وفقًا لأقوال العلماء يعتبر النت في عالمنا المعاصر عباره عن شعاع من الضوء ينتشر بين معدّات وأجهزة الحاسب الآلي للناس ويقود حياة ابناء البشر صوب الازدهار والتقدم. لقد بدئت الابحاث لتحقيق هذا الحلم الكبير منذ ان قام كريغ ويلز (Craig Wells) بتأسيس مجموعة وان ويب (OneWeb) للأنترنيت ومقرها في مدينة ارلينغتون بولاية فيرجينيا (بالولايات المتحدة الامريكيّة) بميزانيّه تصل حاليّاً الي 2 ميليارد دولار. لقد قررت المجموعة في عام 2021م أتاحة إنترنيت بعرض نطاق مناسب في كل مكان وذلك باستخدام حوالي 650 قمراً صناعياً.
      تعمل المجموعة الأمريكية المسماة بمنظومة اقمار وان (One Web Satellite Systems)
      علي مشروع يجعل الإنترنيت متاحًا لكافّة سكان المعمورة وذلك عبر إطلاق عشرات الأقمار الصناعية في مدار حول الأرض. إنّ القرار الذي اتخذته مجموعة OneWeb كان كبيراً وكانت الخطوة الأولي في هذا الاتجاه، هي توصيل الإنترنت عبر الهواتف المحمولة والأجهزة اللاسلكية وخطوط كبل الإنترنت. لكن لا يزال هناك الكثير من الناس في المناطق النائية والقري والصحاري والجزر الذين لا يستطيعون الوصول إلي الإنترنت. لا توجد مرافق أو أدوات اتصال بالإنترنت مثل خطوط كيابل الإنترنيت ولكن لايزال عدد كبير من الناس في المناطق النّائية والقري والارياف والصحاري والجزر لا تستطيع الحصول علي خدمات الانترنيت فهذه المناطق تفتقر لامكانيّات ومعدّات الاتصال بالانترنيت كخطوط كيابل الانترنيت أو تغطية شبكة الهاتف المحمول. والمشكلة الأخري هي سرعة الإنترنت والتي يعاني منها العديد من المستخدمين و يجعلهم يواجهون تحدّي نقل المعلومات. انّ عدم اتاحة السرعة العالية يقلّل من أهمية دور الإنترنت في تنمية المجتمع. وعند عدم نقل البيانات بسرعة لن يكون بالامكان استخدامها في كثير من الحالات كالخدمات البيئيّة والصحيّة عن بعد والعمليّات الجراحيّة وتجارب المحاكاة الافتراضية المتقدمة ومشاركة البيانات الضخمة. إن وجود هكذا تحديات التي تمنع الوصول الي الإنترنيت إلي العديد من سكان المعمورة دفع العلماء إلي ابداع مبادرات كبري في مجال تقنيّة المعلومات وتطوير الاتصالات حتي يصبح الإنترنيت عبر الأقمار الصناعية في متناول الجميع.
      1. أول مشروع انترنيت ستلايت (عبر الاقمار الصناعيّة)
      في أوائل التسعينيات استثمر بيل جيتس وشركاؤه في مشروع يسمي Teledesic وكان يتضمن إطلاق 840 قمراً صناعيّاً (تم تخفيضها لاحقًا إلي 288قمراً) من نوع LEO (1) لبناء شبكة عريضة النطاق لخدمة المناطق التي لا يمكنها تحمل تكاليف الوصول إلي الشبكة أو مدّ الألياف البصريّة. ولغرض تلافي مشكلة التأخير تحول مؤسسوا المشروع في عام 1994م إلي لجنة الاتصالات الفيدرالية (FCC) لاستخدام طيف (Ka-band). وقبل ان يفشل المشروع وصلت تكاليفه في عام 2003م الي 9 مليارات دولار في حين كان مشروع Teledesic لايزال قيد التنفيذ كانت هنالك صناعات أخري بصدد تشغيل أنظمة اتصالات فضائية. ففي أواخر التسعينيات اطلقت كل من Iridium و Globalstar و Orbcomm ما مجموعه أكثر من 100 قمر صناعي لتقديم خدمات رسائل صوتيه ونصيّة عبر الهواتف المحمولة لتصل إلي مدار (LEO) او المدار الأرضي المنخفض. ولكن في الواقع فإنّ معظم نجاحات صناعة اتصالات الإنترنت الفضائية حتي الآن انحصرت في تقديم خدمات الإنترنيت باهظ الكلفة للحكومات والشركات الكبيرة في حين أنّ جهودSpaceX و OneWeb تمركزت بشكل خاص علي العملاء و والأعمال الصغيرة ذات نماذج الاستارت تاب.
      من جهة اخري اتاح قانون مور (2) امكانيّة الحدّ من تكاليف البطاريات وأجهزة الاستشعار و تقنية المعالجات المتنقلة والارتقاء بتقنياتها مما قدّم فرصة أخري للأقمار الصناعية من طراز LEO.
      1. تقسيمات الإنترنيت عبر الأقمار الصناعية
      يمكن لمستخدمي الإنترنيت استخدام مرافق مختلفة واستخدام الموارد المتاحة وخطوط الهاتف العادية والإنترنت اللاسلكي وخطوط DSL وما إلي ذلك للاتصال بشبكة الإنترنيت.
      بما أنّ كمية المعلومات المتلقاة الإنترنت دائمًا ما تكون أكبر بعدة اضعاف من كمية المعلومات المرسلة لذا تستند إلي حقيقة أن مزودي خدمة الإنترنت عليهم بذل الجهود لزيادة عرض النطاق الترددي للمستلم بمختلف الاساليب.
      و من اساليب الحصول علي معلومات عالية السرعة الاستعانة بالأقمار الصناعية وبعباره ابسط إرسال المعلومات عبر الإنترنيت وخطوط الهواتف العادية والشبكات الداخلية (الانترانيت) والترددات اللاسلكية أو خطوط DSL في حين يتم استلام المعلومات عبر القمر الصناعي وهو مايسمي بالإنترنيت أحادي الاتجاه. لذلك نظرًا للسرعة الفائقة لتلقي واستلام المعلومات فبالامكان استخدام إنترنيت أسرع بعشرات المرات من الخطوط العادية.
      ويمكن القول بوجود ثلاثة انواع من الانترنيت عبر الاقمار الصناعيّة:
      3-1) انترنيت الاوف لاين:
      يستخدم مختلف الاشخاص في جميع أنحاء العالم الإنترنت الاون لاين عبر الأقمار الصناعية وتحميل ملفات مختلفة ومن ثمّ يقوم القمر الصناعي بإرسال تلك الملفات عنهم حتي يستلموها وبهذه الطريقة يمكن استخدام أجهزة إنترنيت أحادي الاتجاه حيث لا يتم فرض رسوم علي تحميل الملفات.
      3-2) الانترنيت احادي الاتجاه:
      بهذه الطريقة يتم استلام المعلومات بواسطة طبق وإرسال المعلومات عبر خط هاتف أو ADSL أو .... ولكن بالإضافة إلي تسديد تكاليف شراء معدات إنترنت أحادية الاتجاه يجب دفع رسوم شهرية لمزود خدمة الإنترنت عبر الأقمار الصناعية والتي تختلف مبالغها حسب نوع الخدمة.

      شكل رقم1: الانترنيت احادي الاتجاه
      3-3) الانترنيت ثنائي الاتجاه:
      وفقًا لهذه الطريقة يتم تلقي المعلومات وإرسالها عبر طبق. بحيث يتم تلقي المعلومات من خلال LNB خاص وإرسال المعلومات إلي القمر الصناعي عبر جهاز يسمي المرسِل (Transmiter). طبعاً ستكون كلفة شراء المعدات وكذلك التكاليف الشهرية أغلي بكثير من الطريقة الأولي.

      شكل رقم 2: الانترنيت القمري ثنائي الاتجاه

      1. آليّة عمل الانترنيت عبر الاقمار الصناعيّة؟
      عموماً يتم استخدام الإنترنيت عبر الأقمار الصناعية في الحالات التي يتعذر فيها الوصول إلي الإنترنت الأرضي اوالعادي أو عندما يكون منخفض الجودة للغاية. ففي هذه الطريقة عندما لا يوجد اتصال سلكي وألياف بصريه بين نقطتين يتم نقل المعلومات عبر الأقمار الصناعية بينها علي شكل حزم إشعاعيه من النقطة الأولي إلي القمر الصناعي ومن القمر الصناعي إلي النقطة الثانية. وعادةً ما يتم ارسال المعلومات والبيانات بواسطة حزم اشعاعيّه ترسلها اطباق المحطة الأرضية إلي القمر الصناعي ويعكسها القمر الصناعي إلي نقطة أخري (المحطة الأرضية الثانية). في هذا النوع من الاتصالات يجب استخدام طبق (ديش) أو جهاز استقبال آخر لتلقي المعلومات. حسب ما نراه في الشكل التالي. حاليًا يتم توصيل الإنترنيت تجاريّاً عبر الأقمار الصناعية في المدارات الأرضية الثابتة GEO (3) والتي سيتم التطرق اليها في القسم التالي.

      شكل رقم 3: حالة اتصال القمر الصناعي بالمحطات الارضيّة
      وعموماً تصنّف المدارات حول الكرة الارضيّة إلي ثلاثة أنواع هي المدارات ثابتة (GEO) و المتوسطة (MEO) (4) والقريبة LEO.

      شكل رقم 4: انواع المدارات حول الارض
      4-1) مدارات GEO
      هي مدارات فرضيّه حول الارض في الفضاء الخارجي اذا كان القمر الصناعي يدور فيها حول الارض فسيبدو ثابتاً بالنسبة الي نقطه معيّنه علي الارض لأنّ سرعة دوران القمر الصناعي حول الارض هي نفس سرعة دوران الارض حول محوره وتسمي هذه المدارات جيو سنكرون او المدارات المتزامنة مع الأرض وتقع علي ارتفاع 35800 كيلومتر من خط الاستواء تقريباً. يتم ارسال البيانات عبر الأقمار الصناعية بسرعة الضوء. للاتصال بين نقطتين علي الأرض عبر الاقمار الصناعيّة ينبغي اجتياز المسافة بين الأرض والقمر الصناعي 4 مرات (من المحطة الأرضية المرسلة إلي القمر الصناعي ومنه إلي المحطة الأرضية المستلمة وإرسال استجابة منها إلي القمر الصناعي ومنه إلي المحطة الأرضية الأولي) مما يتسبب في اضاعة وقت كبير نسبيّاً ويسمي بوقت التأخير. لاحتساب هذا الوقت ينبغي تقسيم مجموع المسافة علي سرعة الضوء وعادة ما تكون حوالي نصف ثانية (500 مللي ثانية).
      4-2) مدارات MEO
      المدارات الوسطي حول الأرض والتي تسمي أحيانًا بمدارات الدائرة الوسطي وهي مجال فضائي حول الأرض يقع بين المدارات القريبة (فوقها) ومدارات الجيو سنكرون اوالمتزامنة مع الأرض (دونها). فهذه المدارات تعتبر موطن الأقمار الصناعية الفضائية حيث يدور فيها عدد كبير منها ومن أكثر التطبيقات استخداماً في هذه الأقمار الصناعية نشير الي تطبيقات الملاحة والاتصالات والعلوم المحيطيّة الأرضيّة / الفضائيّة (5). تقع الأقمار الصناعية في هذا المدار عادةً علي ارتفاع يتراوح بين 5000 و 12000 كيلومتر عن سطح الأرض.
      4-3) مدارات LEO
      وهي مدارات قريبه من الارض علي ارتفاع 2000 كيلومتر او اقل عن سطح الارض وعادةً ما يتراوح ارتفاعها عن سطح الارض بين 500 و 1500 كيلومتر.
      1. مستقبلات النت عبر الاقمار الصناعيّة
      خدمات الإنترنت عبر الأقمار الصناعية حاليّاً غير متاحه للهواتف المحمولة والحاسبات الآليّة بصوره مباشرة ولايمكن للمستخدمين الاتصال بالانترنيت الا عبر أجهزة استقبال (المحطات الأرضية). ومن الجدير بالذكر حتي الشركات الرائدة والمعروفة هي بحاجه الي مستقبلات لأجراء هكذا اتصالات ولكنها تحاول تخفيض السعات والتكاليف لمستخدميها النهائيين. ونظرًا لكلفة توفير اجهزة الاستقبال يجب تسديد تكاليف الحصول إلي الإنترنيت عبر الأقمار الصناعية بالاسلوب الحر او الحزم المسبوقة الدفع (6). تبلغ كلفة الحصول علي الانترنيت بالاسلوب الحر حوالي 5 دولارات للميجا بايت الواحد اما إذا اختار العميل الحزمة المسبقة الدفع فهنالك حزم مختلفة فعلي سبيل المثال تبلغ كلفة حزمة ال‍ 1200 ميجابايت لسنة واحدة مع اولويّة ارسال ونقل الحركة، حوالي 5600 دولار.
      يبيّن الشكل ادناه كيفيَّة تواصل مستخدمين مختلفين ذوي اساليب متنوعه للحصول علي النت.

      شكل رقم 5: كيفية اتصال المستخدمين مع بعض عبر الانترنيت القمري
      5-1) الاطباق (الديشات)
      و من اساليب الاتصال بالإنترنيت عبر الأقمار الصناعية هو استخدام الطبق. تنقسم الأطباق عموماً إلي فئتين فئه ثابتة وأخري متحركة. يمكن تثبيت الطبق المتحرك علي مركبة وإيقافها في المكان المطلوب وتنظيمها وإعدادها لاستقبال الخدمة (7).

      شكل رقم6: الطبق الثابت
      5-2) المستقبلات المحمولة
      حاليًا تقدم العديد من الشركات مثل HughesNet و Viasat و groundcontrol خدمات الإنترنيت عبر الأقمار الصناعية. ويقوم بعضهم بتقديم كافّة الخدمات الخاصّة بالحصول علي الإنترنيت والارسال عبر الأقمار الصناعية بنفسها في حين أنّ البعض الآخر يستعين بشركاء تجاريين آخرين كشركات مزودي خدمة الإنترنيت ال‍ ISP (8).
      يتوفّر حاليًا العديد من أجهزة الاستقبال المحمولة المتنوّعة في الأسواق الخارجية التي تستخدم لأستقبال الإنترنيت عبر الأقمار الصناعية وسنشرح لاحقاً تفاصيل أكثرها شيوعًا. للحصول علي الخدمة المرجوّة يجب ضبط هذه الأجهزة يدويًا علي الأقمار الصناعية في المدار الثابت (GEO) وهو ليس بالأمر الصعب بحيث يتمكن الأشخاص العاديين القيام به بالاستعانة بالمؤشرات الموجودة علي الجهاز. تتراوح أسعار هذه الأنواع من أجهزة الاستقبال من 1200 دولار الي 4200 دولار وذلك حسب امكانياتها المتنوعة كسرعة الوصول والنطاق اللاسلكي و ..... الخ.

      شكل رقم 7: طبق متحرك (محمول)
      5-2-1) طراز510 Explorer
      يستعرض الشكل التالي جهاز استقبال النت القمري من طراز510 Explorer من انتاج شركة groundcontrol وسيتم شرح خصائصه بعدها.

      شكل رقم 8: جهاز استقبال النت القمري المضبوط يدويّاً من طراز 510 Explorer
      5-2-2) خصائص جهاز طراز510 Explorer* تغطيه عالميّه
      • إمكانية الاتصال بالإنترنت تلقائيّاً بكبسة زر بعد تنظيمه علي القمر الصناعي وهو سهل الإعداد ويمكن لأي شخص القيام به.
      • امكانيّة الاتصال بالإنترنت عالي السرعة حتي Kbps 464 دانلو و Kbps 448 آبلود.
      • وزن خفيف جداً يصل الي 1.4 كجم.
      • قدرة شديده علي تحمّل الغبار والاتربة والتغييرات المناخيّة وفق معيار IP66 (9).
      • اتاحة امكانيّة الاتصال اللاسلكي لكافّة الأجهزة الأخري لنصف قطر يصل الي 100 متر.
      • كلفه اجماليّه لا تتعدّي 2100 دولار تقريباً (بدون احتساب كلفة حزمة النت)
        1. المستقبلات المحمولة التلقائيّة
      يتم ضبط هذه الأنواع من أجهزة الاستقبال علي سواتل GEO تلقائيًا ولا تتطلب تدخلاً من المستخدم. يمكن شراء هذه الأنواع من أجهزة الاستقبال من الأسواق الخارجية باسعار تتراوح بين 12000 دولار و 14000 دولار.
      5-3-1) اجهزة طراز MCD-4800
      تستعرض الأشكال التالية جهاز استقبال النت عبر الأقمار الصناعية من طراز MCD-4800 من انتاج شركة groundcontrol و تبيين خصائصها لاحقاً.


      شكل رقم 9: جهاز الاستقبال التلقائي للنت القمري من طراز MCD-4800
      5-3-2) خصائص جهاز MCD-4800
      • الاتصال بالنت القمري في جميع أنحاء العالم باستثناء المناطق القطبية.
      • القدرة علي الاتصال بالإنترنيت فائق السرعة حتي Kbps 464 دانلود وKbps 448 آبلود.
      • اتاحة امكانيّة الاتصال اللاسلكي لكافة الأجهزة لمسافة نصف قطر تصل الي 100 متر.
      • امكانيّة تشغيله من قبل أي شخص خلال دقيقة واحدة.
      • إمكانية تقديم الخدمة من نقطه ثابته أو عند الحركة سواءاً علي اليابسة أو في عرض مياه المحيط المفتوحة.
      • وزنه لا يتعدي 11كجم.
      • بطاريه داخليه تعمل لمدة 5 ساعات قبل اعادة شحنها.
      • عدم الحاجة الي فتح علبة الجهاز لتقديم الخدمة.
      • امكانيّة تقديم الخدمة تحت الامطار الغزيرة.
      • اسعار لاتتعدي 13 الف دولار (بدون احتساب كلفة حزمة الانترنيت).
      1. تطبيقات الإنترنت عبر الأقمار الصناعية (النت القمري)
      كان الغرض من خدمات الإنترنت عبر الأقمار الصناعية حتي الآن هو اتاحة الوصول إلي الإنترنيت بجوده عاليه في الأماكن التي لم تتوفّر فيها خدمات الانترنيت من قبل كتطبيقات رصد وتتبّع الشحنات وتوصيل الإنترنيت الي القواعد العسكرية او توصيل خدمة الإنترنت الي السفن أو الطائرات أو المستخدمين في القري والارياف او في البلدان النامية. لكن الشركات الفاعلة في هذا المجال في النهاية لها هدف مشترك الا وهو توصيل الإنترنت الي اماكن تفتقر الياتصالات الإنترنيت الأخري (عبر الألياف البصريّة او عبر الاتصالات السلكية واللاسلكية) أو تكون فيها هذه الخدمات غير كافية. طبعاً يتعين عليهم العمل لتصبح الكلفة اقتصاديّه بالنسبة للمستخدم النهائي وأن يتمكنوا من الاحتفاظ بانماطهم التجاريّة.
      1. منظومة ميجا (10) للاقمار الصناعيّة
      منظومة الأقمار الصناعية هي اجهزه لا تعاني من مفاهيم التقادم أو طول العمر مصدر قلق. فمنظومة الاقمار الصناعيّة بالإضافة إلي كونها تضمن الوفرة والمتانة، فأنّها تتيح لنا نظامًا لا قلق فيه ازاء مفاهيم التقادم أو طول العمر. لأنّ هذه المنظومة يتم تحديثها باستمرار مما يؤدّي الي الاطمئنان من وجود نظام متقدم ناجم عن الأرتقاء بالتقنيّة وتوظيف انجازاتها. فهذا التجديد المستمر يضمن لنا أنّ القائمين علي المنظومة يمكنهم تقديم الخدمة التقنية المطلوبة في أي وقت كان.
      فالهدف الرئيسي من منظومة ميجا للأقمار الصناعية هو تقديم خدمة إنترنيت فائق السرعة في كافّة أرجاء المعمورة. ابتكرت هذه المنظومة اساليب للتخلص من الإشارات اللاسلكية والتوصيلات الخلويّة التي تعاني من اشكاليّات. فبالرغم من أن منظومة الأقمار الصناعية الضخمة (ميجا) تتيح لأي شخص علي هذا الكوكب امكانيّة الاتصال بالإنترنيت تقريبًا إلاّ أنّها لا تشغل سوي حيّزاً قليلاً في الوقت الذي تزيد فيه من عدد الأقمار الصناعية في المدار بسرعة وبشكل كبير. لذا فقد أصبح من الممكن حاليّاً بناء وإطلاق وتشغيل عشرات الآلاف من الأقمار الصناعية في المدار في آنٍ واحد ولكن من الممكن أن يؤدّي تطوير هذه التقنية بدون تشريع مجموعة من القوانين والقرارات الدولية تتحكم بأداء القادة الصناعيين و الشركات المصنّعة لهذه المنظومة (11) الي حدوث فوضي. نستعرض في الجدول أدناه بيان كامل عن الأنظمة المقترحة.

      شكل رقم 10: منظومات ميجا للأقمار الصناعيّة
      عند اتصال الإنترنيت بالمحطات الارضيّة والاتصال بين الأقمار الصناعية تقوم الموصّلات الضوئية (الليزريّة) بالاتصال فيما بينها لذلك بدلاً من اعادتها الي الارض يمكن نقل البيانات علي امتداد السماء. بعباره أخري تتخذ مسارًا بشكل جسر بدلاً من مسار علي هيئة حرف V مقلوب لنقل البيانات.قد تنتهك سيادة الدول باستخدام هذه الطريقة وتوصيل الإنترنيت من بواباتها الأرضية ال‍ (جيت واي).
      تكمن المشكلة الرئيسية لدي منظومات الاتصالات الساتلايتيّة الحاليّة في المعدلات المنخفضة (خاصة في منظومة GEO) والكلفة العالية للمحطات (الترمينالات) الأرضية. ففي السنوات الأخيرة تم اقتراح حزمه من المنظومات الضخمة كمنظومة ميجا للاقمار الصناعيبة لاستخدامات نقل البيانات (الإنترنيت) فقط. نستعرض أدناه بيان كامل عن تلك الأنظمة المقترحة.





      جدول رقم 1-1: بيان بأسماء شركات منظومات ميجا من التي تريد تقديم خدمات النت القمري
      اسم المنظومة
      الشركه المصنعه
      البلد المصنّع
      تاريخ التصريح
      تاريخ الخدمة
      (بصفه محدوده)
      عدد الاقمار
      الارتفاع
      بالكيلو متر
      النطاق الترددي
      الخدمه
      آخر حاله
      One web constellation
      One web Airbus JV
      انجلترا / متعددة الجنسيّات
      2015م
      2021م
      882
      -
      1980
      1200

      Ku
      Ka,V
      Up to 595 Mbit/s
      اطلاق 6 اقمار في شباط 2019م
      Starlink
      SpaceX
      أمريكا
      2015م
      2021م
      4425
      -
      11943
      550
      -
      1325
      Ku
      Ka,V
      Up to 1 Gbit/s
      اطلاق 182 قمر في حزيران 2019م
      Telesat
      LEO
      Airbus
      SSTLSS/Loral
      كندا
      2016م
      2021م
      117-512
      1000-1248
      Ka
      Like fiber
      Optic cable
      اطلاق قمرين اوليين في 2018م
      Casic
      Hongyun
      China Aerospace
      Science and
      Industry corp
      الصين
      2017م
      2022م
      156
      160-2000
      N/A
      N/A
      اطلاق نموذج اوّلي في 2018م
      Project
      Kuiper
      Kuiper
      Systems LLC
      (Amazon)
      الولايات المتحدة
      2019م
      N/A
      3236
      590-630
      Ka
      brodband
      تمّ الايداع في جولاي2019م
      اما الاطلاق تمّ علي 5 مراحل منذ 2021م
      Kepler
      Kepler
      Communication
      كندا
      2019م
      2023م
      140
      575
      N/A
      M2M,IOT
      استخدام منصات اطلاق شركة اسبيس ايكس لتشابه الظروف
      Theia
      Colorado
      Space Grant
      Consortium
      Lockheed
      martin
      الولايات المتحدة الامريكيّة
      2019م
      N/A
      120
      800
      Ku.Ka
      N/A
      N/A
      Viasat-4
      Viasat
      =
      2019م
      N/A
      24
      8200
      Ka,V
      N/A
      N/A
      Spire Global
      Spire Global
      =
      2019م
      N/A
      100
      800
      Ka
      N/A
      N/A
      Q3B
      mPower
      Q3B
      Boieng
      متعددة الجنسيات
      2017م
      2021م
      40
      8000
      Ka,V
      1Gbit/s for a
      Cruise ship
      اطلقت سابقاَ 20قمراً ضمن مجموعة Q3B
      وبصدد اطلاق
      مجموعة Q3B
      mPower


      1. التحدّيات والاشكاليّات
      اكبر تحدي يواجه جودة خدمات الإنترنيت القمري يكمن في التأخير الطويل الناجم عن اجتياز البيانات والمعلومات للمسافة بين الأرض ومدارات GEO من خلال البيانات والمعلومات. ولا يخفي انّ اجتياز هذه المسافة يتم بسرعة الضوء ولكن عبر 4 رحلات ذهابًا وإيابًا (إرسال البيانات من المرسل إلي القمر الصناعي ومنه إلي جهاز الاستقبال و من ثمّ إرسال الاجابة من جهاز الاستقبال إلي القمر الصناعي ومنه إلي جهاز الإرسال ثانيةً). تسعي كل واحده الشركات الناشطة في الجولة الجديدة من تقديم الخدمات الي تقليل مدّة هذا التأخير باستخدام اساليب مختلفه كنشرشبكةالأقمارالصناعيةفي مدارات وسطيّةقريبة(من الارض نسبيّاً)أوباستخدام الخوارزميات التقنيّة. وتجدر الإشارة إلي أن نشر الأقمار الصناعية في المدارات الوسطيّة أوالقريبة من الأرض لايخلو من عيوب وتحديات منها:
      1. الاصطدامات:
      كثرة الأقمار الصناعية في المدارات الوسطيّة والقريبة من الأرض تزيد من احتمالية اصطدامها مع بعض وبالإضافة إلي ذلك فان اصطدامها مع بعض في المدارات المختلفة أو مع الأجسام الفضائية يتسبب في تكوين العشرات بل المئات من المخلفات الفضائية العائمة في الفضاء والتي قد تصطدم بالأقمار الصناعية وتتسبب في دمارها.
      1. النت الساتلي (القمري) في مواجهة الالياف الضوئيّة:
      لا يعتبرالإنترنيت عبر الأقمار الصناعية منافساً للإنترنيت عبر الألياف الضوئية لأنّه ليس سريعًا كفايه وليس بنفس الدرجة من الموثوقيّة او من حيث الكلفة.
      1. الحالة التنظيميّة:
      تتشارك الوكالات الامريكيّة المحليّة منها والعالميّة كالناسا ولجنة الاتصالات الفيدراليّة (FCC) و وزارة الدفاع (12) وادارة الطيران الفيدراليّة (13) عمليّة صياغة التعليمات الخاصّة بالاقمار الصناعيّة في المدارات الغير ثابته منذ عشرات السنين وحتي رابطة الاتصالات الدوليّة بالامم المتحدة (14) تشاركهم في ذلك مما تسبب في عدم صياغة مجموعه متماسكه و متكامله من التعليمات والقواعذ بهذا الخصوص.
      1. سيادة الدول
      انّ اهمّ التحدي التالي هو موضوع سيادة الدول فعند اتاحة الوصول الي الإنترنيت عبر الأقمار الصناعية ستعمل الشركات التي تقدم خدمات الإنترنيت بصوره مباشره ولن تضطر بعدها لتقبّل سيادة الدول والالتزام باللوائح السياسية والاجتماعية المعتمدة من قبل حكوماتها.
      فهذا الموضوع في الواقع أكثر تعقيدًا من المواضيع الأخري. فالأقمار الصناعية التي تدور في مدارات قريبة من الأرض تمر فوق العديد من البلدان. يلعب الاتحاد الدولي للاتصالات (15) دورًا مشابهًا للجنة الاتصالات الفيدرالية (FCC) ويحدّد الطيف الترددي ولكن للعمل داخل بلد ما يجب علي الشركة الحصول علي التراخيص اللازمة من البلد المعني.
      1. محطات الاستقبال (المستقبلات)
      ينبغي علي المستخدمين استخدام محطات الاستقبال (المستقبلات) الارضيّة وبغض النظر عن أثمانها التي تكبد المستخدمين تكاليف مضاعفه، يجب إضافة جهاز آخر إلي معداتهم. في الأجيال السابقة من المستقبلات الارضيّة كان علي المستخدم توجيهها صوب الاقمار التي تحوم حول الارض ولكن في الاجيال الجديدة من تلك المحطات فيتم هذا التوجيه تلقائيّاً.

      1. التأخير
      لايزال التأخير في الاتصال من أهم الاشكاليّات في مجال جودة خدمات الإنترنت عبر الأقمار الصناعية. طبعاً لاتعدّ هذه الاشكاليّة محسوسه عند تنزيل ملف أو قراءة صفحة ويب، ولكنها قد تكون مزعجة للغاية عندما يتعلق الأمر بأقامة المؤتمرات عبر الفيديو (الفيديو كونفرانس) أو التعاملات المالية وبورصة السلع أو إنترنت الأشياء أو ألعاب الإنترنيت الأون لاين أو الوسائط التفاعلية (16). إنّ مستوي اهميّة التأخير موضوع قابل للنقاش ولكن حركة تبادل الفيديوهات تشغل معظم حيّز النطاق الترددي المستخدم في جميع أنحاء العالم. عند بدء تشغيل مقطع فيديو وتخزينه مؤقتًا بصوره صحيحه تقل أهمية الوقت المخصص للاستجابة وتزداد أهمية الكفاءة. لذلك ليس من المستغرب أن تضع شركات مثل Viasat و HughesNet علي رأس اولوياتها تقليل زمن الوصول بالإضافة إلي تقليل أهمية زمن الوصول للتطبيقات والبرامج. تستخدم شركة HughesNet نوع من الخوارزميّات لتحديد أولويّات حركة التبادل وتحسين عمليات تسليم البيانات بناءً علي ما يبحثه المستخدمون وتسعي Viasat لإكمال أقمارها الصناعية في مدارات الوسطيّة حول الأرض.

      1. تقاسم الطيف:
      تشكّل كيفية مشاركة طيف الاتصالات بالنسبة الي الأقمار الصناعية الحالية والمستقبلية تحديًا تواجهه شركة SpaceX حاليًا امام لجنة الاتصالات الفيدرالية (FCC).

      1. الحطام والنفايات الفضائيّة:
      تعتبر آليّة الحد من تكوين النفايات والمخلّفات الفضائيّة أو التخلص منها احدي المشاكل التي ينبغي الاتفاق حولها بين مقدمي خدمات الإنترنيت الفضائي مع وكالة ناسا أو وزارة الدفاع (DOD). فكلا الجهازين يتتبعان الأجسام في المدارات حول الأرض تفادياً لوقوع اي اصطدام ولكنهما ليسا من الهيئات التشريعية ذات الاختصاص في هذا المجال.
      بالإضافة إلي ذلك تواجه المنظومات الضخمة (الميجا) معارضة متعدده في السنوات الأخيرة. ومن القضايا الرئيسية نذكر منها:
      1. الكلفة العالية جدًا لإدارة وتشغيل المجموعة.
      2. التزايد المطرد في كميّات النفايات والحطام الفضائي خلال الاعوام القادمة.
      3. تشكيل مصدر إزعاج جدّي للمنجّمين وعلماء الفلك والفيزياء.
      4. حصول تداخل ترددي و في الذبذبات خاصة مع سواتل الأرصاد الجوية في نطاق ka.
      5. تشكيل مصدر إزعاج لسائر القائمين علي منصات الإطلاق ورواد الفضاء الآخرين.

      1. الاقمار الصناعيّة الصغيرة
      نظراً للتأخير الزمني (17) في إرسال المعلومات والناجم عن بعد المسافة بين مدار أقمار الاتصالات السلكية واللاسلكية عن الأرض هنالك اتجاه لتحويل الاتصالات من الاقمار الحاليّة إلي منظومة الاقمار في مدارات منخفضة الارتفاع (LEO) والتي تقع علي بعد أقل من ألفي كيلومتر عن سطح الأرض. ولكن في هكذا ارتفاع يجب اطلاق المزيد من الأقمار الصناعية لتغطي الكرة الأرضيّة بالكامل وعليه تتم الاستعانة بمجموعة من الأقمار الصناعية الصغيرة ولذلك تصبح سرعة ارسال البيانات بين مسافات طويلة علي سطح الأرض أسرع منها عبر الألياف الضوئية.
      تنخفض كلفة تصميم هذه الأقمار الصناعية بسبب صغر حجمها ومع تطبيق المعايير علي قطع مكونات الأقمار الصناعية يسهل إنتاجها بكثره وبكلفه اقل وأرخص وبالإضافة إلي ذلك فإن إطلاقها أقل كلفة بسبب خفّة وزنها وفي الوقت نفسه تغطي مناطق اوسع. وتكون في بعض التطبيقات كجمع البيانات العلمية أو في مرحّلات الإشارة أكثر فاعليّة من الأقمار الصناعية التقليدية. و من المهام الخاصّة بالأقمار الصناعية الصغيرة تجدر الاشارة الي الجمع المتزامن للبيانات من نقاط عديده وبواسطة مجموعة من الأقمار الصناعية الصغيرة ودراسة الأقمار الصناعية الأكبر في المدار و في البحث الأكاديمي.
      من أهم إنجازات الشركات المستثمرة في مجال الإنترنيت عبر الأقمار الصناعية هي الأقمار الصناعية الصغيرة من مختلف الأنواع كأقمار البيكو (Pico-Satellite) بوزن اقل من كيلوجرام واحد وأقمار النانو (Nano-Satellite) بوزن يتراوح من 1 إلي 10 كجم و أقمار الميكرو (Micro-Satellite) بوزن يتراوح من 11 إلي 100 كجم وأقمار الميني (Mini Satellite) بوزن يتراوح من 101 إلي 500 كجم و يبيّن الجدول أدناه تصنيف الأقمار الصناعية الصغيرة حسب اوزانها.
      جدول رقم 1-2 تصنيف الاقمار الصناعيّة الصغيرة

      تحتاج الأقمار الصناعية الصغيرة إلي أنظمة حديثه في مجال محركات الدفع، والتحكم في حالة القمر، والاتصالات، والمعالجة. فعلي سبيل المثال خلافاَ لمحركات الدفع المعقدة و الضخمة في الأقمار الصناعية الكبيرة لاتحتاج الأقمار الصناعية الصغيرة سوي محركات دفع بسيطة وصغيرة وغير مكلفة. وبالاضافة الي ذلك تحتاج الأقمار الصناعية الصغيرة إلي تقنيات متناهية الصغر وحديثة للتواصل بسبب قدرتها المنخفضة وصغر حجمها ولكن التحدي الرئيسي الذي يهدد هذه الصناعة هو قدرة وموثوقية أجهزة الإطلاق. اذ تعتبر عمليات الإطلاق غير الناجحة السابقة بمثابة تذكير بأن الفضاء لا يزال صناعة محفوفة بالمخاطر.
      9-1) اقمار النانو الصناعية
      تعتبر اقمار النانو أحدي أنواع الأقمار الصناعية الصغيرة أو ضمن مجموعات الأنظمة التي تقدّم الدعم والاسناد، والتكراريّة والجزيئيّة لخدماتها (18). يتم تجديد كل قمر صناعي في كل منظومه بين عامين الي اربعة اعوام مما يضمن تلقي المشغل خدمة مثالية ومنخفضة المخاطر دائمًا وذلك عبر الارتقاء بتقنيّاتها.
      و من المميزات الخاصة بهذه الأقمار الصناعية مقارنةً بالأقمار الصناعية التقليدية هو صغر حجمها وانخفاض كلفتها وقصر وقت إنتاجها وتطويرها نسبيّاً. فهي بالمقارنة مع الأقمار الصناعية الكبيرة التقليدية تبدو صغيرة الحجم جدّاً ولايصل وزنها الي 150 كجم.
      9-1-1) الفتره الزمنيّه للتطوير
      بالإضافة إلي صغر حجمها وانخفاض كلفتها فإن أكبر ميزة للاقمار الصناعيّة النانويّة هو قصر الوقت المطلوب لإنتاج وتطوير كل نموذج منها. فالاقمار الصناعيّة المتوسطة ​​أو الكبيرة بحاجه فتره زمنيّه من 5 اعوام الي 15عام حتي تخضع لمعايير عاديّة و من ثمّ وضعها في المدار المناسب للغاية المحدّدة لها. وقد تتغير المتطلبات والغاية المرجوّة منها خلال الفترة من بداية العمليات الي نهايتها. وبعبارة أخري قد تصبح الاستخدامات الاوليّة المبرمجة لها عديمة الجدوي بالنسبة للأسواق ومن ناحية أخري فأنّ تقنيّات الاتصالات في طور التطوير والتحديث دائماً و بالنتيجة تنهي الاقمار الاعتياديّة مهمتها مستعينه بتقنيّات عمرها 15 عام لأنّ تحديث الاقمار الصناعيّة الكبيرة غير ممكن وحتي اذا اتيحت لها فرصه من ناحية التسويق او التقنيّة ولكن من غير الممكن ادخال تعديلات عليها امّا بخصوص اقمار النانو فيمكن تحديد المتطلّبات خلال فتره اقل من 8 أشهر و وضعها في المدار.

      شكل رقم 11: تبلغ مدّة التطوير في اقمار النانو اقل من 8 اشهر
      9-1-2) تكاليف التطوير
      إن تطوير الأقمار الصناعية الصغيرة وفقًا للمعايير المحدّدة يساعد علي تقليل تكاليف مراحل البحث والعمليات التقنيّة. مما أدي الي الحدّ بشكل كبير من الممانعة امام دخول الفضاء وبالتالي الي زياده حادّه في شعبيّتها منذ ظهورها. ونظراً لمواصفاتها تبلغ كلفة صنع واطلاق القمر الصناعي من فئة النانو 500000 يورو. في حين تصل كلفة صنع القمر الصناعي التقليدي إلي 500 مليون يورو. و من اسباب خفض تكاليف الاقمار الصناعيّة ظهور منصات الاطلاق الصغيرة (19) حول العالم وهي منصات مخصصة حصريًا لأطلاق الأقمار الصناعية الصغيرة لتستقر في مداراتها.
      بالإضافة إلي التطوير الفعلي لكل قمر صناعي فإن إطلاق قمر صناعي صغير (نانو) كجزء من المنظومة يقسم مخاطر المشاركة في أي مهمة فضائية بين أقسام أصغر. ولذلك تعرّض اي ساتل نانوي للتدمير أو تعطلت أحدي وحداتها فيمكن تعويضه بسرعة وخلال فترات زمنية مجديه وبكلفة مناسبه. ولكن عطل قمر صناعي كبير يمكن أن يعرّض المهمة بأكملها للخطر.
      إن تقليل تكلفة الأقمار الصناعية من فئة النانو لاتعني موثوقية اكبر. فباستخدام الأساليب الصحيحة مثل مصفوفة Allen الفضائية (20) في مرحلتي تصميم واختبار القمر الصناعي يمكن ضمان نجاح المهمة. امّا العوامل الوحيدة التي لا يمكن التحكم فيها بشكل عشوائي هي بعض الأحداث كفشل الإطلاق والعواصف الشمسية وتأثيرات النيازك او الارتطام بحطام او نفايه فضائيّه أو بأي شيء آخر.
      9-1-3) الكيوب ستلايت (21) او الاقمار الصناعيّة المكعّبة
      تم تطوير الكيوب ستلايت Cubost لأول مرة في عام 1999م من قبل جامعة بولي تكنيك لولاية كاليفورنيا وجامعة ستانفورد كمنصة للتعليم والاستكشاف الفضائي. حاليّاً أصبح تطوير الكيوب سات صناعه بحد ذاتها و تتعاون الحكومات والصناعات والجامعات معًا لزيادة قدرات الكيوب سات. اذ توفّر منظومه من الكيوب سات، منصة رخيصه للبحث العلمي واثبات التقنيات الجديدة والقيام بالمهام المتقدمة.
      فالأقمار الكيوب سات بصفتها احدي انواع أقمار النانو الصناعية تتمتع بمجموعة من المعايير المحددة من حيث الشكل والحجم والوزن. فهي عباره عن تصميم خاص من أقمار النانو الصناعية ولكن وزنها اقل من 1.33 كجم ومقاييسها ذات معايير محدده. فوزنها هو واحد علي أحد عشر من وزن الأقمار الصناعية التقليدية وتقاس ابعادها بالسنتيمتر وتتيح معايير هذا النوع من الاقمار الصناعيّة امكانيّة استخدام مكونات إلكترونية تجارية واختيار عدد كبير من موردي التكنولوجيا وبالتالي تخفيض كلفة المشاريع الهندسية وتطوير الكيوب ستلايت مقارنةً بأنواع أخري من الأقمار الصناعية.
      فالوحدة القياسيّة لحجم الكيوب سات هي 1U و مصممه لتعادل 10×10 ×10 سم. بالطبع هناك اقمار من هذه الفئة أكبر حجماً وتصل احجامها الي 2و3 و6 و12 وحدة (U). ولكن عادةً ما تكون مجموعات الكيوب سات بأحجام 1-3U و 6U. بالإضافة إلي ذلك تم تعريف وتحديد معيار جديد للأقمار الصناعية يسمي Pocketcube بكتلة أقل من 250 جرام ومقاس 5×5 ×5 سم.

      شكل رقم 12: الوزن والمقاسات امعتمدة في اقمار الكيوب سات
      9-1-4) استخدامات اقمار النانو
      تختلف طبيعة أقمار النانو الصناعية بشكل طبيعي ويتم استخدامها علي وجه التحديد في عدد من الصناعات الخاصّة:
      • مراقبة الأرض: يعتبر جمع البيانات وتفسيرها امراً ضروريّاً لإدارة الموارد الطبيعية بصوره صحيحه وتنمية الاقتصاديات المستدامة. فتحليل تأثير الإنسان علي الزراعة والغابات والجيولوجيا والبيئة مهم جدًا لتحسين الظروف المعيشيّة.
      • الاتصالات وإنترنيت الأشياء: أقمار النانو الصناعية هي أساس وركيزة تطوير إنترنيت الأشياء علي النطاق العالمي وتتيح ربط مناطق في العالم تفتقر الي تغطية الاتصالات الأرضية ذلك من خلال البني التحتية المتاحة في الفضاء. وعدد الاشياء وشبكات الاستشعار التي تتطلب تواصل واتصالات عالمية في ازدياد مطرد.
      • عوامل جغرافيّه (22) ولوجستيّه: قد يكون الوصول إلي الممتلكات (كالطائرات والسفن و المركبات وما إلي ذلك) مستحيلًا أو مكلفًا للغاية في المناطق التي لا توجد فيها تغطيه أرضيّه. وتتيح منظومة أقمار النانو الصناعية في الفضاء وصياغة رؤيه عالميه امكانيّة المراقبة الفوريّة علي مجموعات الأصول المختلفة في أي نقطه علي وجه الكرة الارضيّة. فبأمكان أقمار النانو الصناعية تكميل الشبكات الحالية من خلال تقديم حلول معقده للإدارة اللوجستية.
      • الاشراف علي الذبذبات والاشارات (SIGINT) (23): بأمكان اقمار النانو مراقبة الإشارات اللاسلكية المرسلة من الأرض. مما يعني أنه عند وقوع كارثة يمكنهم تقديم معلومات اوليّه عن مدي التأثير والمناطق المتأثرة والتخطيط الامثل لتقديم خدمات الإنقاذ والاغاثة.
      • استخدامات خاصه: بالإضافة إلي الحلول التجاريّة يمكن استخدام هذه الفئة من الأقمار في برامج المراقبة الفضائية أو المهام الفضائيّة بين الكواكب أو اختبار الأنظمة المدارية أو البحوث الطبية الحيوية. وهي أيضًا تعتبر بوابة بعض البلدان لولوج البرامج الفضائيّة.
      1. الشركات الرائدة والمستثمرين في النت القمري
      لقد أدّي انخفاض كلفة انتاج الجيروسكوبات والبطاريات المتطورة للهواتف المحمولة من ناحية وانخفاض كلفة صنع واطلاق الأقمار الصناعية من ناحية أخري الي لفت اهتمام الشركات الكبري بالإنترنيت عبر الأقمار الصناعية. وبالإضافة إلي ذلك فقد أدّي التقدم في تقنيات تصغير الأقمار الصناعية وزيادة قدراتها وامكانيّاتها وتطوّر الاتصالات بين الأقمار الصناعية إلي انقضاء عهد استخدام الأطباق الكبيرة.
      بالرغم من أنّ رأس المال الأولي المطلوب للعمل في القطاع الفضائي مرتفع إلاّ أنّ إمكانيّات النمو الاقتصادي في هذا المجال أعلي بكثير من الاعمال التجاريّة الأخري فبالإضافة إلي ذلك تستقطب الطاقة الهائلة للإنترنيت الفضائي والتصوير المباشر للأرض (24) انتباه المستثمرين في التجارة الفضائية.
      ففي حين لم يتعدي إطلاق الاقمار الصناعيّة خلال عامي 2000 و 2005م، 15 قمرا صناعيا صغيرا ولكنه سجّل ارتفاعاً في عام 2013م ليصل الي 92 قمراً وازداد عددها ليصل الي أكثر من 500 قمرا صناعياً صغيراً خلال الاعوام من 2015 الي 2019م. وهناك عدد من الشركات استثمرت في هذا المجال منها شركات متخصصة مثل اسيس ايكس (SpaceX) و وان ويب (OneWeb) وشركات غير متخصصة مثل ايرباص (Airbus) وكوكا كولا ( Coca-Cola) و فيرجين غروب (Virgining Group) وسوفت بانك (Softbank) وغيرهم من من المستثمرين البارزين في مجال الإنترنت عبر الأقمار الصناعية.
      10-1) شركة اسبيكس (SpaceX)
      وهي شركه خاصّه تأسّست عام 2002م من قبل رئيسها التنفيذي ومصممها و احدثت ثوره في التقنيّات الفضائيّة وكان هدفها النهائي اتاحة الفرصة لتصبح البشريّة نوع واحد ولكن من عدّة سيّارات. تقوم هذه الشركة بتصميم وتصنيع وإطلاق صواريخ متطورة ومركبات فضائية ويعمل حوالي 5000 موظف في مقرها الرئيسي الكائن في هارثون (25) بولاية كاليفورنيا في الولايات المتحدة الامريكيّة ولديهم منشآت في محطة كيب كانافيرال (26) الجوية، ومركز كينيدي للفضاء (27) في فلوريدا، قوة فاندينبرغ (28) الجوية في كاليفورنيا. ولها منشآت إطلاق خاصة قيد الإنشاء في براونفيل (29) بولاية تكساس ولها مكاتب في واشنطن.
      تُعرف سبايس إكس بأنها المزوّد لأسرع مساحة تجارية في العالم حيث اطلقت خدمات الشحن والنقل الفضائيين. فمنذ تأسيسها عام 2002م حقّقت الشركه انجازات تعتبر منعطفات تاريخية. في ديسمبر عام2010م كانت أول شركة خاصة تطلق مركبة فضائية (دراجون) بنجاح. و في ديسمبر عام 2015م حققت سبايس إكس أول نجاح لها في تعزيز صاروخ في مرحلة ما بعد الشحن الفضائي ومنذ ذلك الحين هبطت خمسة منها (أربع منها علي طائرات بدون طيار في البحر). تخطط SpaceX لإعادة استخدام أول مضخمات طيران مثبتة لأعادة تشغيل القمر الصناعي التجاري مستقبلاً.
      تُشير أنشطة SpaceX الحالية والمخطط لها وفق المتطلبات الفضائيّة الي التزامها بالفضاء. ويبدو من انجازها لعمليّات تتمحور حول الفضاء وتقليل النفايات والتلفيّات بانها تعمل باحترافيّه وتجربه كبيره وللأطمئنان علي نيل السلامة المستدامة في العمليات الفضائية فقد اقامت علاقات عميقة مع المؤسسات المحلية والدولية وتتيح SpaceX هذا الالتزام والخبرة من جميع الجوانب.
      يتكون نظام SpaceX من منظومه (30) من الأقمار الصناعية التي تدور حول الارض في مدارات منخفضه وبتقنيات تتمحور علي سطح الأرض وتشمل محطات ارضيّه رخيصه وسهلة الاستخدام. يقوم هذا النظام بتشريك المجال الفعّال من النطاقين التردديين Ku و Ka مع الشبكات الأرضيّة والقمريّة (GSO) دون أيّ تداخل. يعمل هذا النظام لصالح شركة اسبايس ايكس تحت غطاء شبكه انشئت في الاتصالات البعيدة المدي (ITU) من قبل الولايات المتحدة الامريكيّة والنرويج.
      لقد صمّمت اسبايس ايكس نظامها لتحقيق الاهداف التالية:
      السعة العالية: كل قمر من اقمار نظام اسبايس ايكس يتيح لمستخدميه وحسب مدي وصوله الي المحطة المستخدمة، سعة اجماليّه للوصلة الهابطة (downlink) تتراوح من 17 إلي 23 جيجابت في الثانية. واذا افترضنا بالمتوسط 20 جيجابت ل‍ 1600قمر صناعي في النشر الاوّلي تصبح السعة الاجماليّة 32 حصان بخاري. تقوم SpaceX بترقية الأقمار الصناعية بشكل دوري علي مدي سنوات نشرها للمنظومة وبامكانها زيادة سعتها.
      التأقلم العالي: يستخدم هذا النظام تقنية المصفوفة المرحليّة ليقوم بتوجيه حوض كبير من حزم الاشعّة بشكل ديناميكي لأغراض تركيز السعة عند الضرورة.
      تسمح الروابط بين الأقمار الصناعية الضوئية بتحديد المسارات وفق الحركة في المدارات و بالإضافة إلي ذلك تضمن هذه المنظومة إمكانية الاستخدام المؤثّر للترددات في مختلف الأقمار الصناعية لزيادة المرونة وسعة وصلابة النظام العامّة.
      خدمات النطاق العريض: بمقدور هذا النظام توفير خدمات النطاق العريض بسرعة قصوي تبلغ 1 جيجابيت في الثانية لكل مستخدم نهائي. إنّ استخدام المدارات الأرضية يساعد النظام في الحصول علي ازمنة انتقال (انتقال) تتراوح بين 25و35 مللي ثانية.
      تغطيه عالميّه: مع نشر أول800 قمر صناعي في مداراتها يصبح النظام قادرًا علي توفير اتصال عريض النطاق بين الولايات المتحدة والقطاع الدولي ومع النشر الكامل يتيح هذا النظام السعة والقدرة اللازمة للوصول الي الشبكة عند خط الاستواء والقطب لغرض ايجاد التغطية العالمية.
      الكلفة المنخفضة: شركة SpaceX بصدد تصميم نظام منخفض الكلفة وموثوق بدءًا من تصميم وبناء العناصر الفضائية والعناصر الأرضية إلي إعداد ونشر النظام عبر خدمات SpaceX وتطوير محطات الاستخدام ومعدلات اشتراك المستخدم النهائي.
      سهولة الاستخدام: إنّ التصميم المرحلي (31) للهوائي المستخدم من قبل اسبايس ايكس يتيح للمستخدم ذي بروفايل محدود، تركيبه وتشغيله بسهوله علي الجدران أو الأسقف.
      يشتمل نظام SpaceX علي 4425 قمرا صناعيا يدور في 83 مداراً حول الارض. وتتكون الهيكليّة العامة علي النحو التالي:
      جدول رقم 3-1) خصائص منظومة اقمار اسبايس ايكس
      spaceX System Constellation
      المقياس (المعامل)
      النشر النهائي 2825 قمر
      النشر الاولي 1600 قمر
      المدار
      6
      5
      8
      32
      32
      عدد الاقمار زاء كل مدار
      75
      75
      50
      50
      50
      الارتفاع
      1325 كم
      1375 كم
      1130 كم
      1110كم
      1150كم
      الانحراف
      70 درجه
      81 درجه
      74 درجه
      8/53 درجه
      53 درجه


      بفضل هذه الميزة تتمكن منظومة SpaceX من تغطية الأرض بصوره كامله وبصفه مستمره من زاوية ارتفاع لاتقل عن 40 درجة. تتيح هذه الشركة تغطية أولية في خطوط عرض علي ارتفاع معين بعدد صغير مثلاً 100 قمر صناعي (وباستخدام 4 مدارات من 32 مدار في النشر الأولي). وسيتيح هذا النظام تغطية واسعة في الولايات المتحدة والقطاع الدولي لأغراض تقديم خدمات النطاق العريض التجارية باستخدام 800 قمر صناعي في النشر الأولي (32 مدار لكل منها 25 قمر أولي). سيؤدي تكميل النشر الأولي إلي زيادة السعة الإجمالية وزيادة التغطية في خطوط العرض الاستوائيّة وبمجرد تشغيل وتفعيل كل ساتل، يمكن استغلاله فوراً ويدمج في النظام ويستخدم لتعزيز تقديم خدمات النطاق العريض.
      عند النشر الاوّلي ل‍ 1600 قمر صناعي تتيح هذه الأقمار خدمة اتصالات قوية ضمن النطاق العريض في كافّة أنحاء العالم مع خدمات متمركزه في منطقة بين خط عرض 60 درجة شمالًا وخط عرض 60 درجة جنوبًا. إن إطلاق السواتل المتبقية وعددها 2825 ساتل في النشر النهائي يؤدّي الي تكميل النظام العالمي وزيادة قدرة النظام وتوسيع التغطية في المناطق القطبية وفي خطوط العرض.
      يستخدم نظام SpaceX طيف نطاق Ka للتواصل بين الأقمار الصناعية والبوابات وطيف نطاق Ku للتواصل بين الأقمار الصناعية ومحطات الاستخدام. يستعرض الجدول أدناه، نطاق الترددات التي يستخدمها SpaceX:
      جدول رقم 4-1: نطاق الترددات لكل نوع اتصال وجهة الانتقال في نظام اسبايس ايكس

      نطاقات الذبذبات
      نوع الاتصال وجهة الانتقال
      10.7-12.7 GHz
      User DownLink Satellite to
      User Terminal
      17.8 -18.6 GHz
      18.8 – 19.3 GHz
      Gateway DownLink Satellite
      to Gateway
      14.0 – 14.5 GHz
      User UpLink
      User Terminal to Satellite
      27.5 – 29.1 GHz
      29.5 – 30.0 GHz
      Gateway UpLink
      Gateway to Satellite
      12.15 – 12.25 GHz
      18.55 – 18.60 GHz
      TT&C DownLink
      13.85 – 14.00 GHz
      TT&C UpLink


      يشتمل نظام SpaceX علي ثلاثة فئات واسعة من المحطات الأرضية هي فئة الرصد والتتبع وفئة المحطات البعيدة والتحكم (TT&C) وفئة محطات البوابة الأرضية (الجيت واي) ومحطات الاستخدام. يبلغ قطر محطات TT&C خمسون مترًاً علي التوالي وعددها قليل نسبيًا (فعلي سبيل المثال تتوزّع مواقع TT&C الأولية والأحتياطية للولايات المتحدة في عدة مواقع دوليه أخري). تقع المحطات الأرضية الجيت واي لنطاق Ka التي تستخدم تقنية الاصطفاف المرحلي مع عدة مئات من المواقع المعتمدة في الولايات المتحدة، بجوار أو بقرب نقاط اتصال الإنترنيت الرئيسية المطلوبة بقمر المنظومة. في حين تتواصل محطات الاستخدام لنطاق Ku-band أيضًا باستخدام هوائيات الاصطفاف المرحلي وهي مصممة لتحقيق الكفاءة وخفض الكلفة وسهولة التركيب.
      10-2) شركة وان ويب (OneWeb)
      الهدف الرئيسي لهذه الشركة التابعة لريتشارد برانسون (32) هو إنشاء شبكة كبيرة جدًا من الأقمار الصناعية تحوم حول الارض علي ارتفاع 1200 كم تقريباً وتقوم بأرسال إشاراتها إلي محطات ارضيّه. فمن الناحية النظرية يكون قمر صناعي واحد في جميع الأوقات في مجال استقبال محطة ارضيّه واحدة علي الأقل مما يتيح تغطية متكاملة لمعظم المناطق علي الأرض. وتنقل المحطات أيضًا الإشارات اللاسلكيّة والاتصالات اللاسلكيّة من الجيلين الثالث والرابع إلي أجهزة اخري كالهواتف المحمولة وأجهزة الحاسب الآلي (الكمبيوتر) وبامكان هذه المحطات ان تكون ثابتة أو متحركة. لقد اطلقت هذه الشركة حتي الآن 650 قمراً صناعياً و وضعتها في مدارات حول الأرض وتخطط لإطلاق 1330 قمراً صناعياً آخر إلي الفضاء و وضعها في مدارات بارتفاعات مختلفة ليصل العدد الإجمالي لأقمارها الصناعية 1980قمراً.
      لقد أطلقت شركة OneWeb بالتعاون مع شريكها الرئيسي شركة ايرباص (Airbus) ستة أقمار صناعية للاتصالات من فئة ميني ستلايت و وضعتها في مداراتها حول الأرض. وجرت هذه العمليّة في 28 فبراير من العام الماضي بواسطة صاروخ سويوز روسي الصنع من قاعدة فضائية في جزيرة غويانا (الفرنسيّة) وبعد حوالي ساعة ونصف نجح الصاروخ الروسي المدكور في وضع تلك الأقمار الصناعية في مدارها. بعد إطلاق تلك الأقمار اتصلت بعض المراكز في فرجينيا ولندن (من شركاء مجموعة وان ويب خاصةً (مجموعة فيرجن جروب) بتلك الأقمار ومن المتوقع قيام مجموعة OneWeb باطلاق صاروخً واحد من طراز Soyuz شهريًا يحمل كل منها 26 إلي 32 قمر صناعي ووضعها في مداراتها حول الأرض بحيث تحيط شبكه كبيره من الاقمار الصناعيّة بالكرة الارضيّة تتيح لجميع سكّان الارض امكانيّة الاتصال بالنت علي مدار الساعة.
      لقد استقطبت شركة OneWeb حوالي 3 مليارات دولار حتي الآن، في حين تصل قيمة SpaceX الي 33 مليار دولار. وحسب برامج الشركات المعتبرة للمستقبل القريب من المقدّر إضافة ما يقارب 10 آلاف قمر صناعي إلي عدد الأقمار الصناعية في المدارات القريبة من الأرض (بارتفاع حوالي ألف كيلومتر عن سطح الأرض) بواقع 4600 قمر لشركة SpaceX و3200 قمرلشركة Amazon و 2000 قمر لشركةOneWeb وبعضها التي يتم نشرها حاليا.
      مع تنامي الدور الاقتصادي للشركات الخاصة في المجالات الفضائيّة من المتوقع أن تؤدي نجاحات شركة OneWeb في وضع الأقمار الصناعية في مدار الأرض، إلي ظهور منافسة واسعة في هذا النشاط بالوقت الراهن. إنّ إطلاق ستة أقمار صناعية من قبل شركة One Web يعتبر تحديًا كبيرًا لشركة هيوز (Hughes) للاتصالات التي يعمل قمرها الصناعي حاليّآً. و تساهم شركة هيوز للاتصالات في البني التحتية لمجموعة One Web Group. تعمل شركات كبيرة أخري كشركة SpaceX (المملوكة للمستثمر في المجال التقني Elon Musk) وشركتي LeoSat الفرنسية و Telesat الكندية علي صنع مئات الأقمار الصناعية الصغيرة و وضعها في مدار حول الأرض. مما يصعّب المنافسة أكثر علي شركة OneWeb.
      تخطط شركة سامسونج الكورية الجنوبية أيضًا لإطلاق أقمار صناعية متطورة أخري. أدت الزيادة في عدد الأقمار الصناعية كذلك إلي زيادة الطلب علي خدمات إطلاق الصواريخ وتحاول مجموعة أخري بناء أقمار صناعية أصغر من تلك التي تستخدمها مجموعة OneWeb وستكون أصغر حجمًا وأقل كلفة منها. بالنظر إلي التقدم الكبير الذي حققته الهند في بناء أقمار صناعية صغيرة رخيصه وفعالة من المحتمل أن تصبح الهند بلداً رائداً في مجال الأقمار الصناعية الصغيرة علي المستوي العالمي.
      وتعمل شركة Amazon علي مشروع Caper لأتاحة الإنترنيت العام. تخطط شركة أمازون لإطلاق ما يقارب 3200 قمر صناعي ووضعها في مدارات قريبة من الأرض ليصبح الإنترنيت متاحاً ل‍ 95 ٪ من سكان الكرة الارضيّة مما سيؤدي إلي خفض التكاليف الإجمالية وكذلك تقليص زمن التأخير. سيتم في هذا المشروع وضع الأقمار الصناعية في ثلاثة ارتفاعات مختلفة عن سطح الأرض. وبحسب التفاصيل المنشورة من مجموع 3236 قمر صناعي يتم اطلاقه ووضعه في تلك المدارات سيدور 784 قمراً منها حول الارض علي ارتفاع 590 كم، و1296 قمراً علي ارتفاع 610 كم، و 1156 قمراً منها علي ارتفاع 630 كم عن سطح الارض.
      1. الاستنتاج
      حتي الآن كانت نشاطات النت عبر السواتل يستهدف اسواق خاصه هي الحكومات والشركات الكبيرة التي يمكنها تحمل تكاليفه العالية. تسعي الشركات الكبري ذات الاستثمارات الضخمة منذ التسعينيات إلي اتاحة امكانيّة الوصول إلي الإنترنيت عبر السواتل لعموم المستخدمين النهائيين وبتغطية عالمية. لكن معظم نجاحات هذه الصناعة حتي الآن يتلخص في اتاحة اينترنيت باهظ الثمن وجعله في متناول الحكومات والفاعليات والنشاطات الاقتصاديّة الكبري. مع انخفاض كلفة بناء وإطلاق الأقمار الصناعية وتقدم تقنيّاتها (خاصة في مجال البطاريات والجيروسكوبات) تحاول الشركات الكبري مرة أخري تقديم خدمات الإنترنيت عبر الأقمار الي عامة الناس ولكن تظل مسألة التأخير هي المعيار الرئيسي لتحدي جودة الوصول. فنظراً لمحدوديّة السرعة في مجال نقل البيانات (كحد اقصي بسرعة الضوء) ومسافة بين الأقمار الصناعية والأرض يبدو أن الطريقة الوحيدة لتقليل زمن التأخير هي تقريب الأقمار الصناعية من الأرض الأمر الذي يطرح بدوره مشاكل اخري كعدم وجود تغطية عامه. وبالإضافة إلي ذلك توجد تحديات خطيرة أخري في هذا المجال منها الطبيعة عدم قدرة هذه التقنيّة علي التنافس مع الاينترنيت عبر الألياف الضوئية، وقضايا تنظيمية، وتقاسم الطيف، والحطام الفضائي، والاصطدامات، ومراعاة سيادة اجواء البلدان والتي من الممكن ان تؤدّي مرة أخري الي الفشل في تقديم هذه الخدمة للمستخدمين النهائيين.
      من ناحية أخري فأن الشغل الشاغل للحكومات هو الارتقاء بمستوي الرفاهية وضمان حقوق ابناء المجتمع ينبغي عدم اغفال مصالح الشعوب والبلدان عند تقديم الخدمات وان لاتنتفع الشركات الأجنبية من مزاياها فقط. بعبارة اخري يجب ان يتم تقديم الخدمات بواسطة موردين يلتزمون بقيم ومبادئ السيادة في البلاد. فإزالة تطبيقات الهاتف المحمول من هواتف المستخدمين بدون إذنهم، وعدم تقديم الخدمات للنشاطات الاقتصاديّة والمستخدمين الإيرانيين، وعدم دعم واسناد التطبيقات الإيرانية لتقديم الخدمات لمستخدميها تعد من مصاديق انتهاك الخصوصية والاعتداء علي الحقوق العامة لسكان البلاد في الاعوام الاخيرة .
      ومن بالغ الاهميّة الحرص علي إدارة الخدمات الأساسية والعملية للفضاء السيبراني في البلاد والاستفادة القصوي من مزايا وفرص الاتصالات الساتلية وإدارة المخاطر لأجل تقديم خدمات عالية الجودة واقتصادية ومتنوعة ومفيدة الي ابناء الشعب مقارنةً مع الخدمات الاجنبيّة المشابهة وكذلك من الضروري استحداث بني تحتية مناسبة وناميه وناضجه ومقاومه للاتصالات والمعلومات (كالشبكة الوطنيّة للمعلومات) والاستثمار والمشاركة في المشاريع الدولية الكبري في مجال اتصالات منظومة الأقمار الصناعية.
      الملاحظات:
      (1) Low Earth orbit
      (2) حسب قانون مور فان عدد ترانزيستورات الميكروجيب في الدارات الكهربائيّة يتضاعف في كل عامين في حين تنخفض تكاليف استخدامها الي النصف.
      (3) geostationary orbit
      (4) Medium Earth orbit
      (5) geodetic/space environment science
      (6) prepaid
      (7) Point
      (8) Internet Service Providers
      (9) المعيار القياسيلتحمّل الظروف الجويّة الخارجيّة (خارج البيئة المغلقة)
      استاندارد مربوط به تحمل شرايط آب و هوايي فضاي بيروني (خارج از محيط بسته)
      (10) Mega
      (11) OneWeb Airbus JV، SpaceX، Airbus SSTLSS/Loral، China Aerospace Science and Industry Corp،Kuiper Systems LLC (Amazon)، Kepler Communication، Colorado Space Grant Consortium Lockheed Martin، Viasat، Spire Global و O3B Boieng
      (12) U.S. Department of Defense
      (13) Federal Aviation Administration
      (14) UN's International Telecommunication Union
      (15) [15] International Telecommunication Union
      (16) buffered
      (17) Latency
      (18) granularity
      (19) Micro-launchers
      (20) the Alén Space Matrix
      (21) Cube Satellite
      (22) Geolocation
      (23) Signal Monitoring
      (24) Real-Time
      (25) Hawthorne
      (26) Cape Canaveral
      (27) Kennedy
      (28) Vandenberg
      (29) Brownsville
      (30) constellation
      (31) Phased-array
      (32) Richard Branson، مؤسس مجموعة Virgin Group التي تستحوذ وتسيطر علي اكثر من 400 شركه.
      (33) Elon Musk المدير التنفيذي لشركة SpaceX
      كلمات رئيسيّه (مفتاحيّه):
      المجلس الاعلي للفضاء السبراني- المركز الوطني للفضاء السبراني – الاينترنيت الساتلي – اقمار النانو – منظومة ميجا للاقمار الصناعيّة - satellite internet

      المصدر الرئيسي لهذه المادة


      إدراج المصدر



      www.pcmag.com
      https://web.archive.org
      https://www.isoc.org
      http://www.circleid.com
      https://www.scientificamerican.com/article/the-risky-rush-for-mega-constellations/
      https://www.theverge.com/2018/9/28/17906158/nasa-spacex-oneweb-satellite-large-constellations-orbital-debris
      https://www.space.com/spacex-starlink-satellites-megaconstellation-surprise-astronomers.html
      https://www.theguardian.com/science/2020/jan/09/companies-plans-for-satellite-constellations-put-night-sky-at-risk
      https://www.independentpersian.com/node/1451/العالم - علي - مشارف – الدخول – الانترنيت – الساتلي
      Wekerle, Timo, José Bezerra Pessoa Filho, Luís Eduardo Vergueiro Loures da Costa, and Luís Gonzaga Trabasso. "Status and trends of smallsats and their launch vehicles—an up-to-date review." Journal of Aerospace Technology and Management 9, no. 3 (2017): 269-286.
      https://ana.ir/fa/news/10/215379/الاقمار - الصغيرة - ماهي – استخداماتها
      https://alen.space/basic-guide-nanosatellites/
      https://www.gpsworld.com/innovation-navigation-from-leo/


      الموارد


      نظر کاربران
      اسم:
      البريد الإلكتروني:
      مشاهدة وصف:
      قانون الضمان: