المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

علم الفيزياء
عدد المواضيع في هذا القسم 11580 موضوعاً
الفيزياء الكلاسيكية
الفيزياء الحديثة
الفيزياء والعلوم الأخرى
مواضيع عامة في الفيزياء

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر المرجع الالكتروني للمعلوماتية

لو كان الائمة مطلعين على الغيب لماذا يتحاشون نسبة العلم بالغيب اليهم في بعض رواياتهم؟
2-02-2015
الذبول الفيوزاريومي في نخيل التمر
10-1-2016
موارد وجوب إطاعة الوالدين
10-8-2019
تعريفات السياحة
28-11-2017
Hermite Number
4-1-2021
الحركة على مستوى مائل
31-1-2016


مراقبة الأرض  
  
919   01:39 صباحاً   التاريخ: 2023-06-04
المؤلف : مايكل جيه نيوفلد
الكتاب أو المصدر : رحلات الفضاء
الجزء والصفحة : ص83–89
القسم : علم الفيزياء / الفيزياء الحديثة / علم الفلك / تاريخ وعلماء علم الفلك /


أقرأ أيضاً
التاريخ: 2023-06-06 720
التاريخ: 2023-09-10 757
التاريخ: 2023-09-12 721
التاريخ: 2023-09-13 811

كما هو الحال في جميع جوانب تكنولوجيا الصواريخ والفضاء، كان الخط الفاصل بين مراقبة الأرض العسكرية والمدنية ضبابيا منذ البداية. الأقمار الصناعية الاستطلاعية، التي كانت حاسمة الأهمية في نشأة سباق الفضاء، كانت بحاجة إلى تصوير عالي الدقة. لكن الكاميرات ذات الدقة المنخفضة التي يتم استخلاصها أحيانًا من مشاريع استخباراتية فاشلة، كانت مناسبةً لالتقاط صور لأنظمة الطقس أو لسطح القمر والكواكب. وكانت معلومات الطقس ذات أهمية لكلِّ من العملاء العسكريين والمدنيين على حد سواء. غالبًا ما تحتاج المتطلبات العسكرية والاستخباراتية إلى استثمار كبير في تطوير أجهزة الاستشعار السرية، على سبيل المثال، في منطقة الأشعة تحت الحمراء للكشف عن التوقيعات الحرارية لعمليات إطلاق صواريخ العدو. ولكن عندما استغلت الأقمار الصناعية المعنية بعلوم الأرض والطقس المزيد والمزيد من نطاقات الطول الموجي، احتاجت أيضًا إلى تطوير أدوات مُتقدِّمة أيضًا، وغالبًا ما استُمِدَّت من التقنيات العسكرية السرية.

في الولايات المتحدة، أطلق مكتب الاستطلاع الوطني أقمار التجسس «كورونا»، التي أعادت فيلم صور فوتوغرافية في كبسولات إعادة الدخول، حتى عام 1972، وكان يُكمل عملها أقمار «جامبيت» الصناعية المماثلة العالية الدقة؛ إذ كانت تلتقط صورًا قريبة للأهداف. لم تستطع الطرق الإلكترونية لاسترجاع الصور إنتاج الدقة المطلوبة لتكون مفيدة عسكريًا قبل أواخر السبعينيات. وفي الوقت نفسه، أطلقت وكالة ناسا أول قمر صناعي تجريبي للطقس، «تيروس 1» (قمر رصد الأشعة تحت الحمراء والإرسال المرئي)، أبريل 1960، وكان عبارةً عن مركبة دوّارة بسيطة مزودة بكاميرات تليفزيونية تطورت من اقتراح استطلاع فاشل من شركة راديو أمريكا (RCA). ومثل «كورونا»، أصبح ما كان يُفترض أن يكون مؤقتًا أو تجربةً هو الأساس لنظام تشغيلي للأقمار الصناعية التي تدور حول القطبين بحيث تكون كلُّ الكرة الأرضية مرئية. 2

شكل: تُظهر أول صورة استطلاع فضائية على الإطلاق مطارا في القطب الشمالي السوفييتي في 18 أغسطس عام 1960. والتقطت هذه الصورة أول مركبة فضائية أمريكية ناجحة تحمل كاميرا من برنامج «كورونا»، وكانت تحلّق تحت الاسم المستعار «ديسكفرر 14» (المصدر: مكتب الاستطلاع الوطني).

 

في البداية، كان على علماء الأرصاد الجوية أن يقتنعوا بأن الصور التي تظهر في أغلبها الغيوم ستكون مفيدة، ولكنهم توصلوا بسرعة إلى أنها تُوفِّر معلومات قيِّمةً على الجبهات الهوائية والعواصف. أدى الكشف عن الأعاصير وتتبعها في المحيط المفتوح إلى زيادة وقت التحذير بشكل كبير. عندما تُثبت صور «تيروس» أنها مفيدة كما هو متوقع في التنبؤ بالطقس فوق الكتلة السوفييتية، أنشأت وزارة الدفاع الأمريكية نظامًا موازيًا قائمًا على نفس التكنولوجيا. كانت وظيفته الأولى والأكثر أهمية هي التنبؤ بوجود غيوم تُغطّي الأهداف، وبالتالي يسمح لمشغُلي الأقمار الصناعية للتجسس بمعرفة متى يحاولون التصوير الفوتوغرافي، وذلك لتقليل عدد صور الأهداف المغطاة بالغيوم.

نشر السوفييت أُولى مركبات استطلاع «زينيت» في عام 1962، باستخدام نُسخة من مركبة «فوستوك» الفضائية، كما خطط سيرجي كوروليف منذ البداية. كانت وحدة إعادة الدخول الكروية، بدلًا من حمل رائد الفضاء ومقعد القذف الخاص به، تحمل الكاميرات التي تم استردادها مع الفيلم. لكنَّ حِرص السوفييت المبكر على إنتاج مشاهد دعائية بمركبات القمر والكواكب أو المركبات المأهولة كان يعني أن يتخلف الاتحاد السوفييتي عن الولايات المتحدة في كلّ تطبيق عملي لتكنولوجيا الفضاء. ولم يتم إطلاق أقمار «ميتيور» الصناعية التجريبية الأولى للطقس التي تستخدم كاميرات التيلفزيون حتى عام 1964، وتم إخفاؤها جميعًا تحت تسمية «كوزموس» العامة إلى أن تمَّ الإعلان عن تشغيلها في عام 3.1969

وبينما كانت الولايات المتحدة تقود الطريق في أنظمة الطقس، فقد واجهت صعوبةً في تنظيم المسؤولية عن البرامج المدنية. ولم تكن وكالة ناسا، باعتبارها وكالة تجريبية وتطويرية، هي الخيار الأفضل لإدارة نظام تشغيلي، ولكنها كانت الوكالة الأكثر تقدما من جهة تطوير المركبات الفضائية المدنية وأجهزة الاستشعار. لقد واصلت مشروع القمر الصناعي «نيمبوس» الخاص بها حتى أثناء نقلها الأنظمة الأبسط التي تطورت من «تيروس» إلى هيئة «الأرصاد الجوية الوطنية»، التي أصبحت في النهاية جزءًا من الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي (NOAA). وقد أدَّى «نيمبوس» بالفعل إلى تطوير أدوات في مناطق الأشعة تحت الحمراء وأشعة الميكروويف يمكنها أن توسّع بشكل كبير ما يمكن أن تفعله الأقمار الصناعية للطقس. ولم تبدأ الأقمار الصناعية في إنتاج بيانات يمكن الاستفادة منها في تغذية نماذج الكمبيوتر القوية التي تُستخدم في التنبؤ بالطقس إلا عندما استطاعت الأقمار الصناعية إجراء قياسات شاملة لبخار الماء وطبقات الغيوم ودرجات الحرارة والكميات الأخرى في الثمانينيات وما بعدها.4

كما قامت وكالة ناسا بدور رائد في وضع أجهزة استشعار الطقس في مدار الأرض الجغرافي الثابت؛ إذ يُحلّق قمر صناعي على نحو فعّال فوق مكان واحد في مدار دائري طوال أربع وعشرين ساعة على ارتفاع 22300 ميل فوق خط الاستواء. وأدت المركبة الفضائية التجريبية التابعة للوكالة في أواخر الستينيات إلى إنشاء شبكة من أجهزة مراقبة الطقس في مدار الأرض الجغرافي الثابت تُوفّر نظرةً عامة عالمية على أنظمة الطقس وتطور العواصف التي تكمل الرؤية عن قُرب من الأقمار الصناعية المدارية القطبية الموجودة في مدار الأرض المنخفض. وأطلقت وكالة ناسا مركبات فضائية في عامي 1974 و1975، مما أدى إلى الأقمار الصناعية البيئية العاملة من مدار جغرافي ثابت بالنسبة إلى الأرض والتي تُديرها الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي من خلال منظمات الأرصاد الجوية والغلاف الجوي الدولية، أنشأت الولايات المتحدة واليابان ووكالة الفضاء الأوروبية نظاما عالميًّا في السبعينيات، بحيث يكون القمر الصناعي التابع لوكالة الفضاء الأوروبية مسؤولًا عن مراقبة أوروبا وأفريقيا والقمر الصناعي الياباني مسؤولًا عن شرق آسيا وغرب المحيط الهادئ. وقد وعد الاتحاد السوفييتي بوضع قمر صناعي لمراقبة المحيط الهندي، لكنَّ مكتب التصميم المسؤول واجه صعوبات في مواجهة التحديات التكنولوجية وعدم المبالاة في برنامج الفضاء الذي يُديره الجيش. ولم تضع روسيا ما بعد الاتحاد السوفييتي مركبة فضائية للطقس في المدار الجغرافي الثابت بالنسبة إلى الأرض إلا في عام 1994 فقط، وحتى هذه المركبة كانت تُعاني من مشاكل فنية. ولم تُطلق روسيا أي بديل حتى عام 2011 بسبب الأزمة الاقتصادية التي تمرُّ بها البلاد.

مدفوعة بالحرب الباردة، شملت أنظمة المراقبة العسكرية والاستخباراتية أيضًا نطاقا من الأطوال الموجية والتقنيات أبعد بكثير من التصوير البصري. في الواقع، كان أول قمر صناعي استخباراتي أمريكي ناجح عبارة عن حمولة إشارات بحرية تدور بشكل خفي على مركبة فضاء فلكية تابعة لمعمل أبحاث البحرية الأمريكية في مايو 1960. وكان دوره هو تسجيل رادارات الدفاع الجوي السوفييتي، مما يُتيح إعادة اكتشاف مواقعها وتردداتها وقوتها. توسعت الإشارات وقدرات استخبارات الاتصالات من المدار بشكل كبير بمرور الوقت، ولكن تم الكشف عن القليل من المعلومات حول ذلك. وبدأت تجارب التصوير الراداري (باستخدام إشارة راديوية تنعكس على الأرض لتكوين صورة) في الستينيات، ولكن بسبب صعوبة الحصول على صور جيدة، لم يتم إطلاق أول قمر صناعي للتصوير الراداري من سلسلة «لاكروس» في الولايات المتحدة حتى عام 1988 وتُعَدُّ ميزة الرادار هي أنه يستطيع التقاط الصور في الليل وعبر الغيوم. ويمكن أيضًا استخلاص بيانات فريدة من خصائص انعكاس الهدف.

كما بدأت الولايات المتحدة تجريب المركبات الفضائية للإنذار المبكر ضد الصواريخ باستخدام أجهزة استشعار الأشعة تحت الحمراء في منتصف الستينيات. أدى ذلك إلى نظام ثابت بالنسبة إلى الأرض، تم الانتهاء منه لأول مرة في عام 1973، ويضم ثلاثة أقمار صناعية، أحدها يُراقب الاتحاد السوفييتي، والآخر يراقب المحيط الأطلنطي، والأخير يراقب المحيط الهادئ للكشف عن الصواريخ الباليستية التي تُطلق من الغواصات. هذه الزيادة الكبيرة في وقت الإنذار بالمقارنة بالرادارات الأرضية يمكن أن تُتيح التفوق في القتال النووي، لكنها تُقلّل أيضًا من الخوف من الهجوم المفاجئ. وأخيرًا أطلق السوفييت مركبتهم الفضائية للإنذار المبكر في الثمانينيات. وتستخدم هذه في الغالب مدارًا إهليلجيًّا، حيث تصعد المركبة الفضائية عاليًا فوق النصف الشمالي من الكرة الأرضية أثناء الجزء البطيء الحركة من مدارها ثُم تدور بسرعة في الاتجاه المعاكس حول نصف الكرة الجنوبي بينما تنزل إلى بضع مئات من الأميال عند أدنى نقطة. ولكن السوفييت واجهوا صعوبات في هذا النظام – كغيره من الأنظمة – فيما يتعلق بالتقدم التكنولوجي الأمريكي، لا سيما في حجم ووزن وموثوقية الإلكترونيات وأجهزة الكمبيوتر. وغالبًا ما كانت المركبات السوفييتية تتمتَّع بفترة حياة أقصر من المتوقع، بالإضافة إلى أنه في عام 1983 أصدرت إحدى المركبات إنذارًا كاذبًا من هجوم صاروخي أمريكي عندما انعكس ضوء الشمس عن الغيوم، ولولا وجود أحد الفنّيين المتيقظين لوقعت كارثة. بعد انهيار اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفييتية في عام 1991، تدهور النظام لمدة عقدين، وكان الروس يعتمدون عليه دائمًا بشكل أقل، ولكن إذا ما نظرنا إلى مميزاته فقد أسهم هذا النظام على الأرجح في الاستقرار الاستراتيجي.5

كانت أنظمة استطلاع الصور هي الأكثر أهمية؛ لأنها جعلت أُولى اتفاقيات الحد من الأسلحة النووية بين الولايات المتحدة والاتحاد السوفييتي ممكنة في السبعينيات؛ إذ أضحى من الممكن احتساب صوامع الصواريخ وقاذفات القنابل والغواصات النووية (عندما تكون في الميناء)، الأمر الذي وضع أساسًا لحدود الاتفاقية. ونتيجةً لرفع السرية، عُرف المزيد عن الأنظمة البصرية الأمريكية على الأقل حتى الثمانينيات وأحلَّ مكتب الاستطلاع الوطني والقوات الجوية أقمار الاستطلاع «هيكساجون» محل سلسلة «كورونا»، بدءًا من عام 1971. غالبًا ما كان يُطلق عليها «كيه إتش-9»، على اسم الكاميرا الرئيسية الخاصة بها، ولقبت «بيج بيرد» (أو الطائر الضخم لأنها كانت ضخمة جدًّا، وحمل كلُّ قمر من سلسلة «هيكساجون» أربع مركبات إعادة دخول أكبر من أجل الرجوع بأشرطة صور لمناطق شاسعة من الكتلة السوفييتية والصين وأعداء آخرين. ومن ثم تتولى الأقمار الصناعية العالية الدقة مثل «جامبيت» وما يليها التحقيق في أهداف معينة.6

حد استرجاع أشرطة الصور من فائدة مركبات الاستطلاع التصويرية فأصبحت مهمتها الأساسية هي الاستخبارات الاستراتيجية؛ إذ لم تستطع إعادة الصور بسرعة كافية لمساعدة القوات الأمريكية في أي أزمة أو حرب مثل حرب فيتنام، على عكس الأقمار الصناعية الخاصة بالطقس التابعة لوزارة الدفاع. ابتداءً من عام 1976، أطلقت الولايات المتحدة أول مركبة فضائية للتصوير الرقمي في المدار، مستخدمةً رقاقات السيليكون المبكرة (CCDs)، التي أصبحت الآن الأساس لكل الكاميرات المتاحة تجاريًا. كانت مركبات الفضاء «كينين» (لاحقًا «كريستال») (التي تُعرَف غالبًا باسم «كيه إتش-11») تُشبه تليسكوب هابل الفضائي، الذي اشتقت منه. وأدى إرسال الصور إلى الأرض إلى حلّ مشكلة التوقيت وحياة المركبات الفضائية القصيرة (بمجرد أن تنشر المركبة الفضائية المسؤولة عن إعادة أشرطة الصور مركبة إعادة الدخول الأخيرة، ينتهي أمرها). ومع ذلك، لم يكن الانتقال لحظيًّا بالنسبة إلى مكتب الاستطلاع الوطني، حيث كانت مركبات «هيكساجون» لا تزال تدور في المدار حتى عام 1984. ولا يعرف الجمهور الكثير عن سلسلة «كينين»، ولكنَّ نهاية المركبات الفضائية التي تُرجِع أشرطة الصور تشير بالتأكيد إلى أنَّ التصوير الإلكتروني أصبح الآن مناسبًا لكلِّ من البحث الواسع النطاق ومهام البحث الدقيق وبالاستعانة بأجهزة التصوير الرادارية ومجموعة متنوعة غير معروفة من الأقمار الصناعية وحمولات استخبارات الإشارات، اكتسبت الولايات المتحدة القدرة على المراقبة العالمية السريعة، ممَّا عزّز دورها كقوة عظمى مُهيمنة بعد الحرب الباردة. ومع ذلك، كما أثبتت العقود منذ ذلك الحين، فإنَّ العلم شبه الكامل بمجريات الأمور على المستوى الاستراتيجي ليس ضمانًا للنجاح العسكري أو السياسي عندما تكون المشكلة مستعصية أو يكون الأعداء عبارة عن عصابات وجماعات إرهابية.7

حتى عندما بدأ السوفييت في استخدام المركبات الفضائية للتصوير الإلكتروني في عام 1982، كافحوا لجعلها تقوم بمهامها وتظلُّ منافسة ولإبقاء أمريكا وحلفائها تحت المراقبة، أطلقوا هم وحلفاؤهم الروس العديد من المركبات الفضائية ذات العمر القصير التي تعود بأشرطة الصور والتي تتمتَّع بأنظمة كاميرات متطورة للغاية. كانت إحدى المركبات السوفييتية الفريدة هي القمر الصناعي المستخدم لرادارات استطلاع المحيطات (RORSAT) الذي يستخدم مفاعلا نوويا لتوليد الطاقة الكهربائية، من أجل تتبع الأساطيل العالمية للبحرية الأمريكية وحلفائها. 8 وقد فقدت روسيا الكثير من إمكانيات الاستطلاع العالمية لمدة عقدين من الزمن بسبب الأزمة الاقتصادية التي منيت بها بعد انهيار الاتحاد السوفييتي، ولم تبدأ في إعادة بنائها تدريجيا إلا بعد عام 2010.

وعلى الرغم من الهيمنة الأمريكية في مراقبة الأرض، فقد بدأت الثمانينيات في تحول سريع نحو عالم متعدد الأقطاب لم تعد تحتكر فيه وكالات الاستخبارات الصور العالية الدقة. فرضَت وكالات المخابرات الأمريكية سياسة وطنية تضمن ألا تصل جميع المركبات الفضائية المدنية، بما في ذلك الأقمار الصناعية الخاصة بالطقس وأقمار «لاندسات» المستخدمة في مسح الموارد الطبيعية للأرض، إلى صور بدقة وضوح تتجاوز 30 مترًا (حوالي 100 قدم) لكل بكسل. وفي عام 1986، أطلقت وكالة الفضاء الفرنسية، بالتعاون مع السويد، القمر الصناعي «سبوت 1» في المدار، الذي يوفّر صورًا بدقة تتراوح ما بين 10 أمتار و20 مترًا لكلِّ بكسل مقابل سعرٍ مُعيَّن. وكانت هذه بداية ثورة مدنية في التصوير، وقد أدت بحلول العقد الأول من القرن الحادي والعشرين إلى قيام شركات مثل «ديجيتال جلوب» ببيع صور شديدة الدقة حسب الطلب. وحتى وسائل الإعلام ومجموعات حقوق الإنسان قد تبدأ في شراء صور لأهداف مثيرة للاهتمام، ويمكن لشركات مثل «جوجل» أن تجعل صور الأقمار الصناعية أساسية بالنسبة إلى برامج الخرائط الخاصة بها. وبدأت وكالات الاستخبارات في شراء كميات كبيرة من الصور التجارية لتكملة أقمارها الصناعية المتخصصة. وبدأت عدة دول في إطلاق مركبات فضائية عسكرية خاصة بها، لا سيما فرنسا وألمانيا والصين. وأصبح مدار الأرض المنخفض ومدار الأرض الجغرافي الثابت مُشَبَّعَين بأنواع عديدة من المركبات الفضائية المستخدمة في المراقبة. وقد خلق توفر الكثير من الأقمار الصناعية حقبة جديدة من الشفافية العالمية، مما قلل من فرصة الحروب الكبرى، دون إزالة أي أسباب للصراعات حول العالم.9

___________________________________________________________
هوامش

(2) Day, Logsdon, and Latell, Eye in the Sky; Jeffrey T. Richelson, America’s Secret Eyes in Space: The U.S. Keyhole Spy Satellite Program (New York: Harper & Row. 1990); contributions by Henry R. Hertzfeld and Ray A. Williamson; Erik M. Conway; David J. Whalen; and W. Henry Lambright in Societal Impact of Spaceflight, edited by Steven J. Dick and Roger D. Launius (Washington, DC: NASA, 2007), 237–330.

(3) Peter Gorin, “ZENIT: The Soviet Response to CORONA,” in Day, Logsdon, and Latell, Eye in the Sky, 157–170; Siddiqi, “Soviet Space Power”; Bart Hendrickx, “A History of Soviet/Russian Meteorological Satellites,” JBIS Space Chronicle 57 (2004), suppl. 1: 56–102. (4) Erik M. Conway, “Satellites and Security: Space in Service to Humanity,” in Dick and Launius, Societal Impact, 267–288, and his Atmospheric Science at NASA: A History (Baltimore: Johns Hopkins University Press, 2008).

(5) Jeffrey T. Richelson, America’s Space Sentinels: The History of the DSP and SBIRS Satellite Systems, 2nd ed. (Lawrence: University Press of Kansas, 2012); Pavel Podvig, “History and the Current Status of the Russian Early-Warning System,” Science and Global Security 10 (2002): 21– 60, http://russianforces.org/podvig/2002/03/history_and_the_current_ status.shtml, accessed November 22, 2017.

(6) Declassified GAMBIT and HEXAGON official histories and information are available at http://www.nro.gov/history/csnr/gambhex/, accessed November 22, 2017.

(7) Richelson, America’s Secret Eyes.

(8) Asif A. Siddiqi, “Staring at the Sea: The Soviet Rorsat and Eorsat Programmes,” JBIS 52 (1999): 397–416.

(9) On the impact of satellite-enabled global transparency on the Cold War, see John Lewis Gaddis, “The Long Peace: Elements of Stability in the Postwar International System,” International Security 10 (4) (Spring 1986): 99–142.

 




هو مجموعة نظريات فيزيائية ظهرت في القرن العشرين، الهدف منها تفسير عدة ظواهر تختص بالجسيمات والذرة ، وقد قامت هذه النظريات بدمج الخاصية الموجية بالخاصية الجسيمية، مكونة ما يعرف بازدواجية الموجة والجسيم. ونظرا لأهميّة الكم في بناء ميكانيكا الكم ، يعود سبب تسميتها ، وهو ما يعرف بأنه مصطلح فيزيائي ، استخدم لوصف الكمية الأصغر من الطاقة التي يمكن أن يتم تبادلها فيما بين الجسيمات.



جاءت تسمية كلمة ليزر LASER من الأحرف الأولى لفكرة عمل الليزر والمتمثلة في الجملة التالية: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation وتعني تضخيم الضوء Light Amplification بواسطة الانبعاث المحفز Stimulated Emission للإشعاع الكهرومغناطيسي.Radiation وقد تنبأ بوجود الليزر العالم البرت انشتاين في 1917 حيث وضع الأساس النظري لعملية الانبعاث المحفز .stimulated emission



الفيزياء النووية هي أحد أقسام علم الفيزياء الذي يهتم بدراسة نواة الذرة التي تحوي البروتونات والنيوترونات والترابط فيما بينهما, بالإضافة إلى تفسير وتصنيف خصائص النواة.يظن الكثير أن الفيزياء النووية ظهرت مع بداية الفيزياء الحديثة ولكن في الحقيقة أنها ظهرت منذ اكتشاف الذرة و لكنها بدأت تتضح أكثر مع بداية ظهور عصر الفيزياء الحديثة. أصبحت الفيزياء النووية في هذه الأيام ضرورة من ضروريات العالم المتطور.