خصائص الأقمار الصناعیة
لكل قمر صناعي مدار orbit یناسب الھدف من المستشعر الذي یحملھ القمر الصناعي، وتختلف
المدارات طبقا للارتفاع altitude (ارتفاع المدار عن سطح الارض) والتوجیھ orientation و
الدوران rotation بالنسبة للأرض. فالأقمار الصناعیة الموضوعة علي ارتفاعات عالیة جدا بحیث
انھا تري نفس المنطقة من الارض في كل الاوقات یكون لھا ما یسمي بالمدارات الثابتة مع الارض
geostationary orbits. وھذه الاقمار الثابتة مع الارض تكون علي ارتفاعات تقریبا ٣٦٠٠٠
كیلومتر و تدور بنفس سرعة الارض بحیث انھا تكون كما لو كانت "ثابتة" بالنسبة لسطح الارض.
ومن ثم فان ھذه المدارات تسمح للأقمار الصناعیة بتجمیع معلومات مستمرة عن منطقة محددة من
الارض، وتعد اقمار الاتصالات و اقمار المناخ من نوعیة الاقمار الصناعیة التي لھا مدارات ثابتة.
توجد عدة منصات للاستشعار عن بعد مصممة لتدور في مدار (غالبا من الشمال الي الجنوب)
بحیث أنھا ومع دوران الأرض تتیح تغطیة معظم سطح الأرض في فترة زمنیة معینة. وھذه
المدارات تسمي بالمدارات شبھ القطبیة near-polar orbits، وجاء ھذا المصطلح بسبب ان
المدار یمیل علي الخط الواصل بین القطبین الشمالي و الجنوبي للأرض . كما ان كثیر من ھذه
المدارات تكون ایضا متزامنة مع الشمس sun-synchronous بحیث انھا تغطي كل منطقة من
العالم في وقت محلي ثابت constant local time وھو ما یطلق علیھ اسم الوقت الشمسي
المحلي. ففي اي دائرة عرض latitude فان موقع الشمس في السماء عندما یمر القمر الصناعي
فوقھ سیكون واحدا في نفس الفصل المناخي. وھذا یضمن ظروف اضاءة متناسقة عند الحصول
علي المرئیات في فصل مناخي محدد علي سنوات متتالیة. وھذا الأمر ھام جدا لمتابعة التغیرات
change detection بین مرئیات متعاقبة زمنیا وأیضا لدمج (عمل موزایك) لعدة مرئیات معا
حیث أنھم في ھذه الحالة لن یحتاجوا لتصحیح ظروف اضاءة مختلفة.
ان معظم الاقمار الصناعیة للاستشعار عن بعد الیوم تكون من ذات المدارات شبھ القطبیة، اي ان
القمر یسیر باتجاه القطب الشمالي في احد اوجھ الارض ثم یسیر باتجاه القطب الجنوبي في النصف
الثاني من مداره، وھذا ما یسمي بالمسار الصاعد ascending pass و المسار الھابط
descending pass. فإذا كان المدار متزامن مع الشمس ایضا فعادة ما یكون المسار الصاعد
في الجانب ذو الظل من الارض بینما یكون المسار الھابط في الجانب المضاء (المواجھ للشمس)
من الارض. ومن ثم فان المستشعرات التي تقوم بتحسس و تسجیل الطاقة الشمسیة الانعكاسیة
فستسجل الطاقة في المسار الھابط فقط. اما المستشعرات الموجبة التي لھا مصدر اضاءة خاص بھا
او المستشعرات السالبة التي تسجل الاشعاع المنبعث (الحراري) فیمكنھا ایضا التحسس في المسار
الصاعد.
كلما یدور القمر الصناعي حول الأرض فأن المستشعر "یري" جزءا من سطح الأرض، وھذه
المنطقة ھي ما یطلق علیھ اسم "صف التحسس swath". وتختلف صفوف التحسس التي یمكن
استشعارھا من مستشعر الي اخر بحیث یتراوح عرضھا ما بین عشرات و مئات من الكیلومترات .
وبالطبع فأن حركة دوران الأرض حول نفسھا (من الغرب الي الشرق) فأن صف التحسس
سیتحرك ناحیة الغرب، مما یجعل القمر الصناعي یمر فوق صف تحسس اخر عند تتابع المسارات.
ومن ثم فأن مدار القمر الصناعي و حركة الأرض معا یتیحان التغطیة الكاملة لتحسس و استشعار
لسطح الأرض من بعد.
لدورة المدارات من قمر صناعي الي اخر، ویطلق علي ھذه الدورة اسم "فترة اعادة الزیارة
revisit period". أما في حالة استخدام مستشعرات متحركة steerable sensors فأن
المستشعر یستطیع رؤیة بقعة أرضیة خارج نقطة الندیر off-nadir قبل و بعد مسارات المدار،
مما یجعل فترة اعادة الزیارة أقل زمنیا من زمن دورة المدارات. وتعد فترة اعادة الزیارة ھامة
للغایة في عدید من تطبیقات الاستشعار عن بعد خاصة عند الحاجة لمرئیات متتالیة، ومنھا علي
سبیل المثال مراقبة انتشار تسرب بقعة من الزیت أو مراقبة اثار الفیضانات. وفي حالة المدارات
شبھ القطبیة near-polar orbits فأن المناطق مرتفعة دوائر العرض high latitude سیتم
تحسسھا بتكرار أكبر من المناطق الاستوائیة نتیجة التداخل بین المسارات المتجاورة للقمر الصناعي
حیث أن المسارات یتكون متقاربة عند القطبین.
لكل قمر صناعي مدار orbit یناسب الھدف من المستشعر الذي یحملھ القمر الصناعي، وتختلف
المدارات طبقا للارتفاع altitude (ارتفاع المدار عن سطح الارض) والتوجیھ orientation و
الدوران rotation بالنسبة للأرض. فالأقمار الصناعیة الموضوعة علي ارتفاعات عالیة جدا بحیث
انھا تري نفس المنطقة من الارض في كل الاوقات یكون لھا ما یسمي بالمدارات الثابتة مع الارض
geostationary orbits. وھذه الاقمار الثابتة مع الارض تكون علي ارتفاعات تقریبا ٣٦٠٠٠
كیلومتر و تدور بنفس سرعة الارض بحیث انھا تكون كما لو كانت "ثابتة" بالنسبة لسطح الارض.
ومن ثم فان ھذه المدارات تسمح للأقمار الصناعیة بتجمیع معلومات مستمرة عن منطقة محددة من
الارض، وتعد اقمار الاتصالات و اقمار المناخ من نوعیة الاقمار الصناعیة التي لھا مدارات ثابتة.
توجد عدة منصات للاستشعار عن بعد مصممة لتدور في مدار (غالبا من الشمال الي الجنوب)
بحیث أنھا ومع دوران الأرض تتیح تغطیة معظم سطح الأرض في فترة زمنیة معینة. وھذه
المدارات تسمي بالمدارات شبھ القطبیة near-polar orbits، وجاء ھذا المصطلح بسبب ان
المدار یمیل علي الخط الواصل بین القطبین الشمالي و الجنوبي للأرض . كما ان كثیر من ھذه
المدارات تكون ایضا متزامنة مع الشمس sun-synchronous بحیث انھا تغطي كل منطقة من
العالم في وقت محلي ثابت constant local time وھو ما یطلق علیھ اسم الوقت الشمسي
المحلي. ففي اي دائرة عرض latitude فان موقع الشمس في السماء عندما یمر القمر الصناعي
فوقھ سیكون واحدا في نفس الفصل المناخي. وھذا یضمن ظروف اضاءة متناسقة عند الحصول
علي المرئیات في فصل مناخي محدد علي سنوات متتالیة. وھذا الأمر ھام جدا لمتابعة التغیرات
change detection بین مرئیات متعاقبة زمنیا وأیضا لدمج (عمل موزایك) لعدة مرئیات معا
حیث أنھم في ھذه الحالة لن یحتاجوا لتصحیح ظروف اضاءة مختلفة.
ان معظم الاقمار الصناعیة للاستشعار عن بعد الیوم تكون من ذات المدارات شبھ القطبیة، اي ان
القمر یسیر باتجاه القطب الشمالي في احد اوجھ الارض ثم یسیر باتجاه القطب الجنوبي في النصف
الثاني من مداره، وھذا ما یسمي بالمسار الصاعد ascending pass و المسار الھابط
descending pass. فإذا كان المدار متزامن مع الشمس ایضا فعادة ما یكون المسار الصاعد
في الجانب ذو الظل من الارض بینما یكون المسار الھابط في الجانب المضاء (المواجھ للشمس)
من الارض. ومن ثم فان المستشعرات التي تقوم بتحسس و تسجیل الطاقة الشمسیة الانعكاسیة
فستسجل الطاقة في المسار الھابط فقط. اما المستشعرات الموجبة التي لھا مصدر اضاءة خاص بھا
او المستشعرات السالبة التي تسجل الاشعاع المنبعث (الحراري) فیمكنھا ایضا التحسس في المسار
الصاعد.
كلما یدور القمر الصناعي حول الأرض فأن المستشعر "یري" جزءا من سطح الأرض، وھذه
المنطقة ھي ما یطلق علیھ اسم "صف التحسس swath". وتختلف صفوف التحسس التي یمكن
استشعارھا من مستشعر الي اخر بحیث یتراوح عرضھا ما بین عشرات و مئات من الكیلومترات .
وبالطبع فأن حركة دوران الأرض حول نفسھا (من الغرب الي الشرق) فأن صف التحسس
سیتحرك ناحیة الغرب، مما یجعل القمر الصناعي یمر فوق صف تحسس اخر عند تتابع المسارات.
ومن ثم فأن مدار القمر الصناعي و حركة الأرض معا یتیحان التغطیة الكاملة لتحسس و استشعار
لسطح الأرض من بعد.
لدورة المدارات من قمر صناعي الي اخر، ویطلق علي ھذه الدورة اسم "فترة اعادة الزیارة
revisit period". أما في حالة استخدام مستشعرات متحركة steerable sensors فأن
المستشعر یستطیع رؤیة بقعة أرضیة خارج نقطة الندیر off-nadir قبل و بعد مسارات المدار،
مما یجعل فترة اعادة الزیارة أقل زمنیا من زمن دورة المدارات. وتعد فترة اعادة الزیارة ھامة
للغایة في عدید من تطبیقات الاستشعار عن بعد خاصة عند الحاجة لمرئیات متتالیة، ومنھا علي
سبیل المثال مراقبة انتشار تسرب بقعة من الزیت أو مراقبة اثار الفیضانات. وفي حالة المدارات
شبھ القطبیة near-polar orbits فأن المناطق مرتفعة دوائر العرض high latitude سیتم
تحسسھا بتكرار أكبر من المناطق الاستوائیة نتیجة التداخل بین المسارات المتجاورة للقمر الصناعي
حیث أن المسارات یتكون متقاربة عند القطبین.
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق