المستكشف الأصغر

تتميز الأقمار الصناعية المصغرة بأن حجمها أصغر من حقائب السفر وتطفو على ارتفاع حوالى 500 كيلومتر فوق الأرض، وهي وسيلة جديدة فعالة لمراقبة العالم. وهي أكثر ديناميكية من مثيلاتها في الفضاء البعيد، ومع ذلك تقع هذه "المستكشفات الصغيرة" بالقرب من الأرض. لكن بفضل التقدم المحرَز اليوم في مجال التصغير، فقد وصلت إلى المستوى نفسه من التطور.

على الرغم من أنها أحدث بكثير من الأقمار الصناعية التقليدية، فإنها أثبتت بالفعل استحقاقها للاستثمار والبحث. ويسهل الوصول إليها أكثر من غيرها.

لعقود من الزمن، اقتصرت أعمال أبحاث الأقمار الصناعية وتطويرها وإطلاقها على الوكالات الحكومية والشركات المتخصصة للغاية. لكن تغير هذا بدرجة كبيرة في السنوات القليلة الماضية، حيث أظهرت علامات تجارية، مثل Canon وكثير من الجامعات حول العالم، اهتمامًا متزايدًا بـ "تقليص" أحجام الأقمار الصناعية التقليدية، حيث تعمل على تعبئة الطاقة في هياكل صغيرة وخفيفة الوزن يمكن إطلاقها إلى الفضاء بتكلفة ملائمة. لكن ما نوع الفوائد التي توفرها هذه الأقمار الصناعية المصغرة إلى جانب تقليل التكاليف، وما الدور الذي تضطلع به Canon في تشغيلها؟

الاستجابة للكوارث

لا يمكن التنبؤ بالطبيعة، ويمكن أن يكون للكوارث الطبيعية عواقب مدمرة على المناطق التي تؤثر فيها. في فترات وقوع الأزمات، نجحت بعض البلدان بدرجة كبيرة في نشر "مجموعات" من الأقمار الصناعية المصغرة لإجراء تقييم سريع للأحداث فور وقوعها.

وهذا بدوره يسمح للفِرق بتنفيذ برامج الاستجابة في الموقع المناسب وعلى المستوى الصحيح، في حين يمكن إخلاء المناطق المجاورة الأخرى. ويمكن أيضًا للبيانات التي يتم جمعها من كل حدث أن تكوِّن صورة للتحليل، ما يساعد في التنبؤ بالحوادث المستقبلية والاستجابة لها.

رصد المناخ

يمكن للأقمار الصناعية ذات المدار الأرضي المنخفض أن تؤدي دورًا حاسمًا في مراقبة التغيرات المناخية، وهذا بفضل توصيلها بأجهزة استشعار على الأرض.

وبينما تغطي منطقة معينة، يمكنها الجمع بين المعلومات الواردة من أجهزة الاستشعار والصور التي تلتقطها الكاميرا المدمجة بها، ما يؤدي في النهاية إلى إنشاء مجموعة كاملة من البيانات يمكن استخدامها لتحليل تأثيرات تغير المناخ على مدى فترة من الزمن.

يُرجى بالفعل تطوير أقمار صناعية أكثر تقدمًا وتجهيزها لجمع بيانات انبعاثات ثاني أكسيد الكربون.

رسم الخرائط التفصيلية

لن يضطر أي شخص بعد ذلك إلى أن يتوه في أي مدينة، وهذا بفضل الصور الملتقطة للأرض بدقة عالية والمتاحة تجاريًا ومرفقة بالأقمار الصناعية المصغرة.

تتزايد إمكانية وصول الشركات التجارية إلى الأقمار الصناعية المصغرة، حيث أصبحت تساعد بالفعل في توفير خرائط دقيقة وقابلة للتنقل فيها وتتمتع بميزة التكبير/التصغير عبر الإنترنت. ولا تحتاج سوى إلى اتصال بالإنترنت لاستخدامها.

أقمار صناعية صغيرة، تحديات كبيرة

شاركنا في بناء أقمار صناعية مصغرة لأكثر من ست سنوات، بصرف النظر عن استخدامها أو وجهتها. لم تكن هذه الرحلة سهلة على الدوام. إذ يُعد إرسال قمر صناعي مصغر إلى مدار أرضي منخفض أمرًا جلل، وتُطلَق أغلب الأقمار الصناعية إلى الفضاء عبر صاروخ.

أرسلت شركة Canon Electronics Inc.‎ القمر الصناعي CE-SAT-I (القمر الصناعي الإلكتروني الأول من Canon) إلى المدار في عام 2017 من مركز فضائي في جنوب الهند، وظل هذا القمر الصناعي الصغير (500 مم × 500 مم × 850 مم فقط) يرسل صورًا للأرض من مدار يبعد 500 كم فوق الأرض منذ ذلك الحين.

يوجد بداخل هيكل هذا القمر الصغير كاميرا DSLR مزوّدة بنظام بصري انعكاسي انكساري. وهي كاميرا مدمجة لالتقاط الصور بزاوية واسعة وتتمتع بميزات أخرى أيضًا. يتميز هيكلها الصغير بالقوة الكافية لتحديد السيارات الفردية على الطريق والتقاط صور واسعة الزاوية ضمن إطار مقاس 740 كم × 560 كم.

(لا) حدود لنا

وفقًا لنوبوتادا ساكو، المدير التنفيذي للمجموعة في مختبر أنظمة الأقمار الصناعية التابع لشركة Canon Electronics Inc، لم يكن بناء CE-SAT-I أمرًا سهلاً أبدًا.

ويقول: "واجهنا صعوبات حقيقية في ثلاثة جوانب تقنية". "أولها كان غياب الجاذبية؛ والثاني كان البيئة الفراغية، والثالث هو الإشعاع المتواصل".

لكن كان من الصعب التغلب على تحديي البيئة الفراغية والإشعاع بصفة خاصة. ونظرًا إلى عدم وجود هواء في الفراغ، فإن المروحة لن تنتج الحمل الحراري حتى إذا كانت تدور. ومن ثَم لا يمكن تبديد أي حرارة تولدها وحدة المعالجة المركزية أو أي وحدة أخرى، وإذا ارتفعت درجة حرارتها بشكل مفرط، فسيتم إيقاف تشغيل النظام. وتصدى الفريق لهذه المشكلة باستخدام طريقة تبريد إشعاعي ذكية تستخدم المعدن في تصريف الحرارة بعيدًا عن مكان توليدها.

أما بالنسبة إلى تحدي الإشعاع، كان الفريق على دراية جيدة بمخاطره التي قد تؤدي إلى توقف النظام أو تعطله. وعلى وجه الخصوص، يمكن للإشعاع في وحدة المعالجة المركزية تغيير البيانات التي تتم كتابتها، ما يتسبب في حدوث خطأ. ولمنع ذلك، اختبر فريق التطوير عددًا كبيرًا من رقائق أشباه الموصلات وعثر في النهاية على واحدة مقاومة للإشعاع.

بعد سنوات، ساعدتنا الدروس المستفادة من بناء أول قمر صناعي مصغر وتطويره في تجميع الجيل القادم من المستكشفات الأصغر حجمًا. ويستمر العمل في مختبر إلكترونيات Canon في اليابان لبناء أقمار صناعية أصغر حجمًا وأكثر قوة.

على سبيل المثال، يُعد القمر الصناعي CE-SAT-III صغيرًا بما يكفي لتحمله بيدك. وهو مزوّد بأحدث تقنيات التصوير المتاحة، لذا يوفر دقة وفعالية مستقبليتين مذهلتين في المجالات المذكورة أعلاه.

لكن هذه ليست سوى البداية: ففي الأسواق الجديدة المحتملة، مثل الزراعة والشحن التجاري، سنشهد مزيدًا في المستقبل.

اكتشف المزيد حول CE-SAT-I على موقع Canon Global الإلكتروني.