ما هو المدار الأرضي المتوسط (MEO)؟

ما هو المدار الأرضي المتوسط (MEO)؟ يتم تسليط الضوء عليه من قبل BTW Media لأن الأدلة المنشورة تربطه بالبنية التحتية للإنترنت أو الحوكمة أو التبعيات التشغيلية أو رؤية السوق.

• يشير المدار الأرضي المتوسط إلى منطقة محددة في الفضاء تقع بين المدار الأرضي المنخفض (LEO) والمدار الجغرافي الثابت (GEO).
• تحتل الأقمار الصناعية MEO نطاق ارتفاعات يتراوح عادة بين 2,000 إلى 36,000 كيلومتر (1,243 إلى 22,300 ميل) فوق سطح الأرض.
• تُعرف الأقمار الصناعية MEO عادة بدورها الهام 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 الجغرافي الثابت (GEO). يوفر MEO، الذي يُطلق عليه أحيانًا أيضًا المدار الدائري الوسيط (Ico)، مجموعة واسعة من الخيارات لمن ينشرون الأقمار الصناعية ويحقق توازنًا بين تكاليف الأبراج عالية الارتفاع وتغطية الأقمار الصناعية منخفضة المدار. تعمل الأقمار الصناعية MEO على ارتفاعات تتراوح بين 1,000 ميل و22,000 ميل وتدور حول الأرض مرتين على الأقل يوميًا. بعضها له مدارات دائرية تمامًا بينما يتتبع البعض الآخر بشكل بيضاوي، لكن جميعها تتبع نفس المدار باستمرار بمجرد إنشائه.

اقرأ أيضًا:كيف يؤثر الطقس الفضائي على الأقمار الصناعية؟

تعريف MEO

يشير المدار الأرضي المتوسط (MEO) إلى المنطقة في الفضاء بين المدار الأرضي المنخفض (LEO) والمدار الجغرافي الثابت (GEO)، والتي تتراوح عادة من 2,000 إلى 36,000 كيلومتر (1,243 إلى 22,300 ميل) فوق سطح الأرض.

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

يتطلب الحفاظ على مسار الأقمار الصناعية في MEO طاقة أقل بسبب قلة الجاذبية الأرضية وكذلك قلة السحب الجوي.
يقول غريغوري هينينغ، قائد مشروع متخصص في محاكاة الحطام الفضائي في شركة Aerospace Corporation: "الحفاظ على الموقع أسهل في MEO مقارنة بـ LEO ويتطلب وقودًا أقل".
بالإضافة إلى استهلاك الوقود المنخفض، تتمثل إحدى المزايا الرئيسية لـ MEO في أن الأقمار الصناعية تتمتع بنقطة مراقبة أعلى مقارنة بـ LEO وهذا يعني أن هناك حاجة إلى عدد أقل من الأقمار الصناعية لتوفير تغطية كاملة للأرض. وهذا يجعل MEO مثاليًا لأقمار الملاحة. فهي موطن لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS) الأمريكي، بالإضافة إلى Galileo وGLONASS وBeiDou، وهي النسخ الأوروبية والروسية والصينية من GPS.
يقول هينينغ: "إذا حاولت القيام بمهمة GPS في LEO، سيكون عدد الأقمار الصناعية التي ستحتاجها هائلاً". بالمقارنة مع آلاف الأقمار في LEO، يحتوي MEO على أقل من 200 قمر صناعي.
تقول كيرستين أومان، محللة الوعي الظرفي الفضائي (SSA) في شركة Aerospace Corporation: "المقايضة هي، كلما ابتعدت عن الأرض، كلما كانت حزمة طاقة الإرسال أقوى؛ وبالتالي، كلما كانت معداتك أكبر وقمرك الصناعي أكبر، لذا فإن إطلاق (الأقمار إلى MEO مقارنة بـ LEO) يكلف عمومًا أكثر".
مقايضة أخرى فريدة تمامًا لـ MEO تتعلق بمنطقتين من الجسيمات المشحونة بالطاقة فوق خط الاستواء تعرفان بأحزمة فان ألين الإشعاعية. يجب أن تحتوي الأقمار الصناعية التي تمر عبر هذه الأحزمة على درع خاص لتجنب تلف أنظمتها الإلكترونية.
إلى جانب LEO، يعتبر MEO الهدف الجديد لبرنامج التحذير من الصواريخ وتتبع الصواريخ والدفاع الصاروخي قيد التطوير في قيادة أنظمة الفضاء. سيكمل الأقمار الصناعية الحالية SBIRS (الأشعة تحت الحمراء الفضائية) في المدار الجغرافي المتزامن ويوفر طبقة متداخلة من المرونة لقدرات الاستشعار الفضائي للدولة.

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

كيف نشأت الأقمار الصناعية MEO؟

إنها ليست مفهومًا جديدًا في عالم الأقمار الصناعية. أول قمر صناعي للاتصالات، Telstar، الذي أُطلق في عام 1962 كان قمرًا صناعيًا في المدار الأرضي المتوسط مصممًا لتسهيل إشارات الهاتف عالية السرعة. بعد إطلاقه، سرعان ما أصبح واضحًا أن وجود قمر صناعي واحد في MEO في الفضاء غير كافٍ لأنه وفر إشارات هاتف عبر الأطلسي لمدة 20 دقيقة فقط من كل مدار من مداراته التي تبلغ حوالي 2.5 ساعة. وُلد مفهوم الأبراج الفضائية المكونة من أقمار MEO متعددة.

ما هي مزايا الأقمار الصناعية MEO؟

تحقق الأقمار الصناعية MEO توازنًا بين خصائص أقمار LEO وGEO. تتطلب أقمار LEO، التي تدور عادة حول خط الاستواء بنمط دائري، حوالي عشرين وحدة لضمان التغطية المستمرة.

تدور الأقمار الصناعية MEO على ارتفاعات أعلى، مما يوفر تغطية أكبر. مع 24 قمرًا صناعيًا MEO، يمكن لأربعة منها تغطية أي بقعة على الأرض في أي وقت، مما يساعد مزودي الخدمة على تجنب انقطاع الاتصالات بسبب الطقس أو العوائق. ومع ذلك، تتمتع أقمار LEO بميزة توفير صور مراقبة أوضح والحاجة إلى 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، مثالية لترحيل الاتصالات المتسق. نظريًا، يمكن لثلاثة أقمار GEO، متباعدة بزاوية 120 درجة، توفير تغطية عالمية مستمرة. ومع ذلك، فإن المواقع المدارية المحدودة للأقمار التي تستخدم نفس التردد اللاسلكي تشكل مخاطر التداخل أو الاصطدام.

بالإضافة إلى ذلك، يتطلب وضع قمر صناعي في مدار GEO، الذي يبلغ ارتفاعه 22,300 ميل (35,800 كيلومتر)، صاروخًا كبيرًا ووقودًا كبيرًا على متنه. تصل الأقمار عادةً إلى هذا المدار بشكل غير مباشر عن طريق الدخول أولاً في مدار نقل جغرافي متزامن، ثم إطلاق الصواريخ في وقت محدد لرفعها إلى الارتفاع المطلوب.

توفر الأقمار الصناعية MEO حلاً وسطًا بين مزايا وعيوب أقمار LEO وGEO. على الرغم من أن أقمار MEO لها مدارات أطول من LEO، إلا أنها لا تزال تظهر متحركة من منظور مراقب أرضي. تتطلب كوكبة من أقمار MEO وحدات أقل من 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 لأقمار MEO التقاط إشارات أضعف على ارتفاعات أقل من أقمار GEO. توفر قوة الإرسال وحجم الهوائي لديهم حلاً وسطًا بين المتطلبات المتواضعة لـ LEO والاحتياجات الكبيرة لـ GEO.

ما هي تطبيقات الأقمار الصناعية MEO؟

بصرف النظر عن تطبيقات صناعة الدفاع، فإن الأقمار الصناعية MEO مناسبة تمامًا للنشر لأغراض الاتصالات. يتم استخدامها بشكل متكرر في تتبع GPS واتصالات الهاتف المحمول على الرغم من أن نشرها الناجح يجعلها موضع نقاش متزايد كحل محتمل للاحتياجات المتوسعة لوضع النقل غير المتزامن (ATM) وشبكات الاتصالات واسعة النطاق الأخرى.

تظل أنظمة الملاحة الاستخدام الأكثر شيوعًا لأقمار MEO. تشمل النشرات الحالية نظام تحديد المواقع العالمي وGlonass الروسي. من المتوقع أن يبدأ نظام ملاحة MEO مقترح للاتحاد الأوروبي يسمى Galileo عملياته في عام 2013.