ما هو المدار الأرضي المتوسط (MEO)؟

يتم تسليط الضوء على What is Medium Earth Orbit (MEO) بواسطة BTW Media لأن الأدلة المنشورة تربطه بالبنية التحتية للإنترنت أو الحوكمة أو التبعيات التشغيلية أو رؤية السوق.

• المدار الأرضي المتوسط هو منطقة محددة في الفضاء تقع بين المدار الأرضي المنخفض (LEO) والمدار الثابت بالنسبة للأرض (GEO).
• تحتل الأقمار الصناعية في MEO نطاق ارتفاع يتراوح عادة بين 2000 و 36000 كيلومتر (1243 إلى 22300 ميل) فوق سطح الأرض.
• تشتهر الأقمار الصناعية MEO بشكل خاص بدورها المهم في أنظمة الملاحة العالمية، وأبرز مثال على ذلك نظام تحديد المواقع العالمي (GPS).

يدور القمر الصناعي في المدار الأرضي المتوسط (MEO) حول الأرض على ارتفاع أعلى من القمر الصناعي في المدار الأرضي المنخفض (LEO) وأقل من القمر الصناعي في المدار الثابت بالنسبة للأرض (GEO). يُطلق على المدار MEO أحيانًا اسم المدار الدائري الوسيط (ICO)، ويوفر مجموعة واسعة من الخيارات لمن ينشرون الأقمار الصناعية، ويوازن بين تكاليف الأبراج ذات الارتفاعات الأعلى وتغطية الأقمار الصناعية في المدار المنخفض. تعمل الأقمار الصناعية MEO على ارتفاعات تتراوح بين 1000 ميل و 22000 ميل، وتدور حول الأرض مرتين على الأقل يوميًا. بعضها له مدارات دائرية تمامًا، بينما يتبع البعض الآخر مسارات إهليلجية، لكنها جميعًا تتبع نفس المدار باستمرار بمجرد إنشائه.

اقرأ أيضًا:كيف تؤثر الطقس الفضائي على الأقمار الصناعية؟

تعريف المدار MEO

المدار الأرضي المتوسط (MEO) هو منطقة الفضاء الواقعة بين المدار الأرضي المنخفض (LEO) والمدار الثابت بالنسبة للأرض (GEO)، وتقع عادة بين 2000 و 36000 كيلومتر (1243 إلى 22300 ميل) فوق سطح الأرض.

تعتبر الأقمار الصناعية MEO ضرورية لأنظمة الملاحة العالمية، مثل نظام تحديد المواقع العالمي (GPS). تشكل هذه الأقمار الصناعية كوكبة توفر تغطية عالمية، وتقدم خدمات تحديد المواقع والملاحة والتوقيت الدقيق. من خلال إرسال إشارات بمعلومات زمنية دقيقة، يمكن لأجهزة استقبال GPS على الأرض تحديد موقعها وسرعتها ووقتها بدقة عالية، بفضل الأقمار الصناعية MEO المتعددة المرئية من أي مكان على الأرض.

يتطلب الأمر طاقة أقل للحفاظ على الأقمار الصناعية في مسارها في MEO بسبب جاذبية الأرض المنخفضة والسحب الجوي المخفف.
يقول غريغوري هينينغ، مدير المشروع المتخصص في محاكاة الحطام الفضائي في شركة Aerospace Corporation: 'الحفاظ على الموقع أسهل في MEO منه في LEO ويتطلب وقودًا أقل'.
بالإضافة إلى استهلاك الوقود المنخفض، فإن إحدى المزايا الرئيسية للمدار MEO هي أن الأقمار الصناعية تتمتع بنقطة مراقبة أعلى من تلك الموجودة في LEO، مما يعني الحاجة إلى عدد أقل من الأقمار الصناعية لتوفير تغطية كاملة للأرض. وهذا يجعل المدار MEO مثاليًا لأقمار الملاحة. يضم نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) الأمريكي، بالإضافة إلى غاليليو وGLONASS وبيدو، الإصدارات الأوروبية والروسية والصينية من GPS.
يقول هينينغ: 'إذا حاولت تنفيذ مهمة GPS في LEO، فسيكون عدد الأقمار الصناعية المطلوبة هائلاً'. مقارنة بآلاف الأقمار الصناعية في LEO، يضم المدار MEO أقل من 200.
تلاحظ كيرستين أومان، محللة الوعي بالموقف الفضائي (SSA) في شركة Aerospace Corporation: 'المقايضة هي أنه كلما ابتعدت عن الأرض، يجب أن تكون حزمة طاقة الإرسال أقوى؛ وبالتالي، يكون الجهاز أكبر والقمر الصناعي أكبر، مما يجعل إطلاق (الأقمار الصناعية في MEO) أكثر تكلفة (عمومًا) مقارنة بـ LEO'.
وهناك مقايضة أخرى فريدة تمامًا للمدار MEO تتعلق بمنطقتين من الجسيمات المشحونة بالطاقة فوق خط الاستواء، تعرفان باسم حزامي فان ألين الإشعاعيين. يجب أن تكون الأقمار الصناعية التي تعبر هذه الأحزمة مجهزة بدروع خاصة لتجنب تلف أنظمتها الإلكترونية.
إلى جانب LEO، يعد المدار MEO الهدف الجديد لبرنامج الإنذار والتتبع والدفاع الصاروخي الجاري تطويره في قيادة أنظمة الفضاء. وسيكمل أقمار SBIRS (الأشعة تحت الحمراء الفضائية) الحالية في المدار الثابت بالنسبة للأرض ويوفر طبقة إضافية من المرونة لقدرات الكشف الفضائي للبلاد.

اقرأ أيضًا:إيلون ماسك يطلق خدمة الإنترنت عبر الأقمار الصناعية ستارلينك في إندونيسيا

كيف ظهرت الأقمار الصناعية MEO؟

إنها ليست مفهومًا جديدًا في عالم الأقمار الصناعية. أول قمر صناعي للاتصالات، تيلستار، الذي أطلق في عام 1962، كان قمرًا صناعيًا في المدار الأرضي المتوسط مصممًا لتسهيل الإشارات الهاتفية عالية السرعة. بعد إطلاقه، سرعان ما أصبح واضحًا أن وجود قمر صناعي واحد MEO في الفضاء غير كافٍ، لأنه كان يوفر إشارات هاتفية عبر الأطلسي لمدة 20 دقيقة فقط في كل مدار يستغرق حوالي 2.5 ساعة. وهكذا ولد مفهوم الأبراج الفضائية المكونة من عدة أقمار صناعية MEO.

ما هي مزايا الأقمار الصناعية MEO؟

توازن الأقمار الصناعية MEO بين خصائص الأقمار الصناعية LEO وGEO. الأقمار الصناعية LEO، التي تدور عادة حول خط الاستواء بنمط دائري، تتطلب حوالي عشرين وحدة لضمان تغطية مستمرة.

تدور الأقمار الصناعية MEO على ارتفاعات أعلى، مما يوفر تغطية أكبر. مع 24 قمرًا صناعيًا MEO، يمكن لأربعة منها تغطية أي نقطة على الأرض في أي وقت، مما يساعد مزودي الخدمات على تجنب انقطاع الاتصالات بسبب الظروف الجوية أو العوائق. ومع ذلك، تتمتع الأقمار الصناعية LEO بميزة توفير صور مراقبة أوضح وتتطلب طاقة أقل لنقل البيانات.

تعمل الأقمار الصناعية GEO على ارتفاعات أعلى بكثير، مما يوفر تغطية واسعة. تدور حول الأرض في 24 ساعة، وتبدو ثابتة بالنسبة للأرض، مما يجعلها مثالية لمرحلات الاتصالات المتسقة. نظريًا، يمكن لثلاثة أقمار صناعية GEO، متباعدة بزاوية 120 درجة، توفير تغطية عالمية مستمرة. ومع ذلك، فإن المواقع المدارية المحدودة للأقمار الصناعية التي تستخدم نفس التردد اللاسلكي تشكل مخاطر تداخل أو تصادم.

بالإضافة إلى ذلك، يتطلب وضع قمر صناعي في مدار GEO، الذي يبعد 22300 ميل (35800 كم)، صاروخًا كبيرًا وكمية كبيرة من الوقود على متنه. عادة ما تصل الأقمار الصناعية إلى هذا المدار بشكل غير مباشر عن طريق الدخول أولاً في مدار نقل متزامن مع الأرض، ثم تشغيل المحركات في وقت محدد لرفعها إلى الارتفاع المطلوب.

تقدم الأقمار الصناعية MEO حلاً وسطًا بين مزايا وعيوب الأقمار الصناعية LEO وGEO. على الرغم من أن الأقمار الصناعية MEO لها مدارات أطول من LEO، إلا أنها لا تزال تبدو متحركة من منظور مراقب أرضي. يتطلب كوكبة من الأقمار الصناعية MEO عددًا أقل من الوحدات مقارنة بـ LEO ولكن أكثر من GEO، مما يوازن تكاليف البناء والنشر. كما أن انخفاض ارتفاعها مقارنة بـ GEO يقلل من زمن الوصول.

علاوة على ذلك، يمكن للأقمار الصناعية MEO التقاط إشارات أضعف على ارتفاعات أقل من الأقمار الصناعية GEO. توفر قوة الإرسال وحجم الهوائيات لديهم حلاً وسطًا بين المتطلبات المتواضعة لـ LEO والاحتياجات الكبيرة لـ GEO.

ما هي تطبيقات الأقمار الصناعية MEO؟

بالإضافة إلى التطبيقات في صناعة الدفاع، فإن الأقمار الصناعية MEO مناسبة تمامًا للنشر لأغراض الاتصالات. يتم استخدامها بشكل متكرر في تتبع GPS والاتصالات الهاتفية المحمولة، على الرغم من أن نشرها الناجح يجعلها تُذكر بشكل متزايد كحل محتمل للاحتياجات المتزايدة لوضع النقل غير المتزامن (ATM) وشبكات الاتصالات عريضة النطاق الأخرى.

تظل أنظمة الملاحة الاستخدام الأكثر شيوعًا للأقمار الصناعية MEO. تشمل النشرات الحالية نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) والنظام الروسي غلوناس. من المتوقع أن يبدأ نظام الملاحة MEO المقترح للاتحاد الأوروبي، المسمى غاليليو، عملياته في عام 2013.