لماذا لا تسقط الأقمار الصناعية على الأرض؟!!

######################
لماذا لا تسقط الأقمار الصناعية على الأرض؟!!
######################

في عالم أًصبح يعتمد على الإنترنت ووسائل الاتصال بشكل أساسي، أصبح من الضروري وجود العديد من الأقمار الصناعية التي تدور حول الأرض باستمرار مزودة الأرض بالعديد من وسائل الاتصال والقنوات الفضائية والإنترنت وغيرها الكثير، ولهذا قام العلماء بابتكار طريقة معتمدين على قوانين الفيزياء لجعل هذه الأقمار تدور حول الأرض في مدارات خاصة بها باستمرار لمدة تقدر بمئات أو حتى آلاف السنين قبل سقوطها في النهاية.

من المفترض بشكل بسيط، أن تسقط الأقمار الصناعية حالما يتم تركها في الفضاء، لأن الجاذبية الأرضية ستجلبها إليها!!! لكن كيف تبقى الأقمار في الفضاء؟!!

لا تسقط الأقمار الاصطناعية على الأرض لذات السبب الذي يجعل القمر الطبيعي يبقى في مداره، ويجعل الكواكب تدور حول الشمس، فقد أوضح العالم البريطاني (إسحاق نيوتن) أن: "كل الأجرام في الطبيعة تتجاذب بقوة تجاذب تتناسب طردياً مع كتلها وتتناسب عكسياً مع مربع المسافة بينها"، (القوة الطاردة المركزية) وهكذا نجد أن الأرض تجذب القمر الصناعي.

يتم ضبط سرعة وشكل مسار القمر بحيث تكون هذه القوة معادلة لقوة الجاذبية الأرضية، وبالتالي يستمر القمر في مساره. وفي حال باتت القوة الطاردة المركزية أكبر، فإن القمر سيضيع في الفضاء، ولو كان العكس فإنه سيسقط مثلما حصل في عدة مواقف مختلفة في السابق.

يمكن فهم هذه الحقيقة العلمية بالتأمل في حركة أية قذيفة حيث نجد أنها تهوي نحو الأرض في مسار معين من أبرز ملامحه أنه يمتد أفقياً أيضاً، ونجد أنه كلما زادت سرعة إطلاق القذيفة ازدادت تلك المسافة الأفقية قبل أن ترتطم القذيفة بالأرض.

يمكننا بطبيعة الحال أن نتخيل الوضع عندما تبلغ سرعة القذيفة مقداراً معيناً يكون عندها انحناء مسار القذيفة مساوياً لانحناء سطح الأرض، فتستقر القذيفة حينئذ في مدار ثابت حول الأرض، وتبقى في مدارها ذاك إذا أهملنا الاحتكاك بالهواء.

إن ذلك التوازن بين قوة التجاذب وقوة الطرد المركزية الناتجة عن سرعة الجِرم هو الذي يجعل (القمر الصناعي) يدور حول الأرض، كما أن هذا التوازن يجعل الأرض تطوف حول الشمس، فلو تحركت الأرض بسرعة أقل من سرعتها الحالية لهوت نحو الشمس، ولو كانت قوة جاذبية الشمس أصغر مما هي عليه لانطلقت الأرض بخط مستقيم في الفضاء، وهكذا تنجذب الأرض نحو الشمس تحت تأثير قوة الجاذبية، بينما تقوم حركة الأرض بطردها عن الشمس، وبتوازن هاتين القوتين تستمر الأرض بالدوران حول الشمس إلى ما شاء اللّه.

وهكذا نجد أنه يجب حساب (السرعة المناسبة) للقمر الصناعي عند وضعه في المدار المطلوب ليبقى في حركته حول الأرض، ومن المهم أيضاً أن يتمكن القمر من تجاوز (الغلاف الجوي) للأرض الذي يحتوي على جسيمات تبطئ من سرعة القمر بفعل قوة الاحتكاك، ولذا كان من الضروري تطوير تقنيات (صناعة الصواريخ) لأن الصاروخ يستطيع النفاذ من (الغلاف الجوي) ووضع القمر في المدار المطلوب، وذلك لأنه لا يحتاج إلى وسط لحمله كما هو الحال مع الطائرات التي يحملها الهواء.

المعروف أن السرعة الحرجة التي يحتاجها القمر الصناعي ليبقى في مدار موازيا لسطح الأرض تبلغ تقريبا 5 أميال في الثانية، أي تقريبا 18000 ميل بالساعة في مدار يقع على ارتفاع 100 ميل فوق سطح الأرض.

وتنخفض السرعة المدارية كلما ابتعدنا عن الأرض. فعند مسافة تعادل بعد القمر الحقيقي عنا، يحتاج القمر الصناعي للدوران بسرعه 2000 ميل فقط وهذه سرعة دوران القمر حول الارض. وعندما يتم وضع القمر الصناعي فوق الغلاف الجوي فإنه يبقى فيه بسبب عدم وجود أي شىء يعمل على ايقافه.

ماذا عن أقمار الاتصالات والتلفزيون والطقس؟!!

هذه الأقمار "تزامنية" بمعنى أنها توضع فوق الأرض في مدار ثابت حيث ينطلق القمر بسرعة تساوي سرعة دوران الأرض حول نفسها تماما (27.8 كيلومتر/دقيقة) أي تقريبا 1670كم/ساعة، وهو على ارتفاع 35786 كيلومتر وبذلك يحافظ على وجوده فوق نفس النقطة في جميع الأوقات.