قمر صناعي لرصد الأرض

قمر مراقبة الأرض أو قمر الاستشعار عن بعد هو قمر صناعي يُستخدم أو يُصمم لمراقبة الأرض من مدارها ، بما في ذلك أقمار التجسس وما شابهها من الأقمار المخصصة للاستخدامات غير العسكرية مثل رصد البيئة والأرصاد الجوية ورسم الخرائط وغيرها. النوع الأكثر شيوعًا هو أقمار تصوير الأرض ، التي تلتقط صورًا فضائية ، على غرار الصور الجوية ؛ وقد تقوم بعض أقمار مراقبة الأرض بالاستشعار عن بعد دون التقاط صور، كما هو الحال في تقنية التغطية الراديوية لنظام الملاحة العالمي عبر الأقمار الصناعية (GNSS) .

يمكن تأريخ أول ظهور للاستشعار عن بعد بالأقمار الصناعية إلى إطلاق أول قمر صناعي اصطناعي، سبوتنيك 1 ، من قبل الاتحاد السوفيتي في 4 أكتوبر 1957. ^{[ 1 ]} أرسل سبوتنيك 1 إشارات راديوية، استخدمها العلماء لدراسة الغلاف الأيوني . ^{[ 2 ]}

أطلقت وكالة الصواريخ الباليستية التابعة للجيش الأمريكي أول قمر صناعي أمريكي، إكسبلورر 1 ، لصالح مختبر الدفع النفاث التابع لناسا في 31 يناير 1958. وأدت المعلومات التي أرسلها كاشف الإشعاع الخاص به إلى اكتشاف أحزمة فان ألين الإشعاعية للأرض . ^{[ 3 ]} أما المركبة الفضائية تيروس-1 ، التي أُطلقت في 1 أبريل 1960، كجزء من برنامج ناسا للأقمار الصناعية لمراقبة الأشعة تحت الحمراء (تيروس)، فقد أرسلت أول لقطات تلفزيونية لأنماط الطقس تُؤخذ من الفضاء. ^{[ 1 ]}

في عام 2008، كان هناك أكثر من 150 قمراً صناعياً لرصد الأرض في المدار، تسجل البيانات باستخدام أجهزة استشعار سلبية ونشطة، وتجمع أكثر من 10 تيرابايت من البيانات يومياً. ^{[ 1 ]} وبحلول عام 2021، ارتفع هذا العدد إلى أكثر من 950 قمراً صناعياً، وكان العدد الأكبر منها تشغله شركة بلانيت لابز الأمريكية . ^{[ 4 ]}

تحمل معظم أقمار مراقبة الأرض أجهزةً يجب تشغيلها على ارتفاعات منخفضة نسبيًا. تدور معظمها على ارتفاعات تتراوح بين 500 و600 كيلومتر (310 إلى 370 ميلًا) . تتميز المدارات المنخفضة بمقاومة هواء كبيرة ، مما يستلزم إجراء مناورات متكررة لإعادة ضبط المدار . تعمل أقمار مراقبة الأرض ERS-1 وERS-2 و Envisat التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية ، بالإضافة إلى مركبة MetOp الفضائية التابعة للمنظمة الأوروبية لاستغلال الأقمار الصناعية للأرصاد الجوية (EUMETSAT )، على ارتفاعات تبلغ حوالي 800 كيلومتر (500 ميل) . أما مركبات Proba-1 و Proba-2 و SMOS الفضائية التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية، فتراقب الأرض من ارتفاع يبلغ حوالي 700 كيلومتر (430 ميلًا) . كما توجد أقمار مراقبة الأرض الإماراتية، DubaiSat-1 و DubaiSat-2، في مدارات أرضية منخفضة (LEO) وتوفر صورًا فضائية لأجزاء مختلفة من الأرض. ^{[ 5 ] [ 6 ]}     

للحصول على تغطية عالمية باستخدام مدار منخفض، يُستخدم مدار قطبي . يتميز المدار المنخفض بفترة مدارية تبلغ حوالي 100 دقيقة، وتدور الأرض حول محورها القطبي بزاوية 25 درجة تقريبًا بين كل مدار وآخر. يتحرك مسار القمر الصناعي نحو الغرب بزاوية 25 درجة في كل مدار، مما يسمح بمسح منطقة مختلفة من الكرة الأرضية في كل مدار. معظم هذه الأقمار تدور في مدارات متزامنة مع الشمس .

يُتيح المدار الثابت بالنسبة للأرض ، على ارتفاع 36,000 كيلومتر (22,000 ميل) ، للقمر الصناعي التحليق فوق نقطة ثابتة على سطح الأرض، حيث تبلغ مدة الدوران عند هذا الارتفاع 24 ساعة. وهذا يُتيح تغطية متواصلة لأكثر من ثلث سطح الأرض لكل قمر صناعي، وبالتالي، يُمكن لثلاثة أقمار صناعية، تفصل بينها زاوية 120 درجة، تغطية الأرض بأكملها. ويُستخدم هذا النوع من المدارات بشكل أساسي للأقمار الصناعية للأرصاد الجوية .  

استكشف هيرمان بوتوتشنيك فكرة استخدام المركبات الفضائية المدارية لإجراء مراقبة سلمية وعسكرية مفصلة للأرض في كتابه " مشكلة السفر إلى الفضاء" الصادر عام 1928. ووصف كيف يمكن أن تكون الظروف الخاصة للفضاء مفيدة لإجراء التجارب العلمية. وتناول الكتاب الأقمار الصناعية الثابتة بالنسبة للأرض (التي طرحها كونستانتين تسيولكوفسكي لأول مرة ) وناقش التواصل بينها وبين الأرض باستخدام الراديو، لكنه لم يتطرق إلى فكرة استخدام الأقمار الصناعية للبث الجماهيري أو كمحطات تقوية للاتصالات. ^{[ 7 ]}

أدى اندلاع الحرب الباردة إلى التطور السريع لأنظمة إطلاق الأقمار الصناعية وتقنيات الكاميرات القادرة على رصد الأرض بشكل كافٍ لجمع معلومات استخباراتية عن البنية التحتية العسكرية للعدو وتقييم الوضع النووي. ^{[ 8 ]} في أعقاب حادثة طائرة التجسس يو-2 عام 1960، التي سلطت الضوء على مخاطر التجسس الجوي، سارعت الولايات المتحدة في برامج أقمار المراقبة مثل برنامج كورونا . وحلت الأقمار الصناعية إلى حد كبير محل تحليق الطائرات في عمليات المراقبة بعد عام 1960. ^{[ 9 ]}

وفقًا للاتحاد الدولي للاتصالات (ITU)، فإن خدمة استكشاف الأرض عبر الأقمار الصناعية (وتُعرف أيضًا باسم: خدمة الاتصالات اللاسلكية عبر الأقمار الصناعية لاستكشاف الأرض ) تُعرَّف – وفقًا للمادة 1.51 من لوائح الراديو الصادرة عن الاتحاد الدولي للاتصالات (RR) ^{[ 14 ]} – على النحو التالي:

خدمة اتصالات لاسلكية بين محطات أرضية ومحطة فضائية واحدة أو أكثر ، والتي قد تشمل روابط بين المحطات الفضائية، حيث:

• يتم الحصول على المعلومات المتعلقة بخصائص الأرض وظواهرها الطبيعية، بما في ذلك البيانات المتعلقة بحالة البيئة، من أجهزة الاستشعار السلبية أو النشطة الموجودة على الأقمار الصناعية ؛
• يتم جمع معلومات مماثلة من منصات محمولة جواً أو أرضية؛
• قد يتم توزيع هذه المعلومات على المحطات الأرضية داخل النظام المعني؛
• قد يشمل ذلك استجواب المنصة.

قد تتضمن هذه الخدمة أيضًا روابط تغذية ضرورية لتشغيلها.

• لجنة الأقمار الصناعية لرصد الأرض
• قمر صناعي لجمع البيانات
• مراقبة الأرض
• ترددات إرسال أقمار مراقبة الأرض
• نظام مراقبة الأرض - برنامج تابع لوكالة ناسا يتألف من سلسلة من مهمات الأقمار الصناعية
• أولى صور الأرض من الفضاء
• أقمار التصوير
• قائمة أقمار مراقبة الأرض
• تلسكوب فضائي
• صور الأقمار الصناعية
• التغطية الراديوية لنظام الملاحة العالمي عبر الأقمار الصناعية
• مقياس راديوي بالميكروويف#محمول فضائياً
• قمر صناعي لرصد الأرض بالرادار
  • التصوير الراداري
  • رادار الفتحة التركيبية
    • رادار الفتحة التركيبية التداخلي
• قياس الارتفاع بالأقمار الصناعية

• دليل بوابة منظمة أصحاب المصلحة (EO) مؤرشف بتاريخ 23 سبتمبر 2013 على موقع Wayback Machine
• محطة التحكم الأرضية لـ TIROS I و II حيث أرسل أول قمر صناعي لرصد الأرض (TIROS I) أولى صوره