نبذة تاريخية عن الأقمار الصناعية.. الإمداد بمعطيات طيفية متعددة الموجات ذات طبيعة تكرارية وقوة إيضاح عالية - قوة تمييز أرضية عالية

نبذة تاريخية عن الأقمار الصناعية

Satellites Historical introduction

في عام1971 أعدت إدارة الفضاء و الطيران بالولايات المتحدة الأمريكيةNational aeronautic and space administration (هيئة الناسا NASA) برنامج تكنولوجيا الأقمار الصناعية لدراسة الموارد الأرضية The earth resource technology satellite(arts) وسميت هذه الأقمار باسم "لاندسات" Landsat.

وأوضحت الإدارة الأمريكية أن هذه الأقمار هي أداة للبحث القائم على أسلوب علمي تطبيقي الذي يهدف إلى رفع كفاءة إدارة و استخدام المصادر الأرضية.

وقد أشارت الإدارة الأمريكية في برنامجها إلى أن مهمة هذه الأقمار تتلخص في الإمداد بمعطيات طيفية متعددة الموجات Multispectral Data ذات طبيعة تكرارية وقوة إيضاح عالية High Resolution  (قوة تمييز أرضية عالية).

وبالفعل فقد أطلقت الولايات المتحدة مجموعة من الأقمار الصناعية ففي 22 يوليو 1972 أطلقت هيئة (NASA) أول قمر صناعي لمراقبة الكرة الأرضية ودراستها وعرف هذا القمر باسم لاندسات (1) (Landsat - 1) وكان ارتفاع طيرانه 920 كم وهو يقوم بتغطية سطح الكرة الأرضية كل 18 يوماً عن طريق الطيران في مسارات مائلة Orbits.

لا حظ عدم تطابق مسارات الأقمار الصناعية (لاندسات) Landsat Orbits  مع الشمال الجغرافي لذا لاينطبق شمال الصور الملتقطة مع الشمال الجغرافي إذ أن شمال صورة القمر ينحرف في اتجاه الشرق بزاوية يتوقف مقدارها على موقع الصورة بالنسبة لخط الاستواء وتزداد هذه الزاوية بالابتعاد عن خط الاستواء.

وفي 22 يناير 1975 أطلق القمر الثاني لاندسات (2) وهو يشبه القمر الأول في مواصفاته ومع وجود هذين القمرين أصبح من الممكن الحصول على معطيات (لمساحة ما من الكرة الأرضية) كل 9 أيام ونتيجة لعجز القمر الصناعي الأول عن أدائه مهامه فقد قامت الهيئة بإطلاق القمر الثالث في مارس 1978 الذي يمثل ختام السلسلة الأولى للأقمار الصناعية الأمريكية التي تعرف بياناتها بـ (MSS) Multispectral scanning  وهي عبارة عن انبعاثات طيفية ذات أطوال موجية متعددة.

بعد ذلك.. اتجهت الولايات المتحدة إلى إطلاق السلسة الثانية من أقمار لاندسات (لاندسات 4-5) حيث تم إطلاق لاندسات 4 ولاندسات 5 في 16 من يوليو 1982 وفي أول مارس 1984 على التوالي وتميزت هذه السلسلة بارتفاع الدقة الفضائية  High spatial resolution التي يقصد بها صغر مساحة النقطة الأساسية (Pixel) ومن ثم تعدد القياسات المأخوذة لمساحة ما من الأرض.

وتحتوي هذه الأقمار على نوعين من أجهزة الإحساس sensors الأول منها هو MSS sensors   وهو يشبه في خصائصه العامة نظيره الخاص بالسلسلة الأولى لاندسات أما جهاز الإحساس الآخر المتميز فهو TM sensors  الذي يرجع إليه الفضل في ارتفاع الدقة الفضائية للسلسلة الثانية من اللاندسات الأمريكية.

ومن ناحية أخرى قامت الإدارة القومية للمحيطات والجو بالولايات المتحدةNation al Oceanic and atmospheric administration  بإطلاق مجموعة أخرى من الأقمار الصناعية التي تعرف باسم نوا (NOAA) وذلك بغرض دراسة أو مراقبة الظواهر الجوية والهيئة الحرارية لأسطح المحيطات.

ويبلغ متوسط ارتفاع طيران السلسلة الأولى من هذه الأقمار حوالي 1500 كم فوق سطح الكرة الأرضية أما السلسلة الثانية (من NOAA 6 إلى NOAA8) فيتميز بانخفاض ارتفاع طيرانه 834 كم وفي عام 1978 انضم إلى هذه السلسلة القمر TIROS..N (تيروس ن).

بعد ذلك أطلقت الولايات المتحدة الأمريكية القمر NIMBUS 7  (نيمبوس 7) للحصول على معلومات تتعلق بالمحيطات والبحار والجو حيث حددت مجالات معلوماته بما يلي:
1- ألوان المحيطات والمواد العالقة بالمياه المالحة.
2- توزيع الثلوج والمحيطات وتكوين الغلاف الجوي.
3- ميزان الطاقة الخاص بسطح الأرض.

وبطبيعة الحال حاولت الدول الأوربية ملاحقة التطور الأمريكي والسوفيتي فقامت فرنسا (مع مساعدة رمزية من بلجيكا وبعض الدول الأوروبية الأخرى) بإطلاق أول قمر صناعي فرنسي لملاحظة الأرض ودراستها وذلك في عام 1986 وعرف باسم سبوت SPOT" le Systeme Probatoire d'observation de la Terre".

وقد أشار برنامج القمر الفرنسي إلى أن إدارة المصادر الطبيعية للبلاد تتطلب وضع نظام لجمع المعلومات يتمثل في القمر الذي يتيح الآتي:
1- إجراء حصر مستمر للمصادر الطبيعية من هواء وماء وسطح التربة.
2- ملاحظة هذه البيئات وتطور كل منها.
3- التنبؤ بالتطور المنتظر حدوثه وتقديره في كل من هذه البيئات.
4- تسهيل أنشطة اقتصادية معينة مثل إدارة نظم الري والصرف والاستغلال المعدني.

وبالإضافة إلى هذا الأسلوب الحديث يوجد عدد من الأساليب التقليدية التي يمكن عن طريقها إدارة المصادر الطبيعية وجمع المعلومات وتتضمن هذه الأساليب ما يأتي:
1- الحصر التقليدي عن طريق الدراسة الميدانية convientional  survey by field study.
2- الصور الجوية والدراسات الإحصائية المبنية على الاستطلاعات وشبكات القياس المنتشرة على الأرض.

هذه الأساليب التقليدية الهامة – التي لا يمكن إلغاؤها أو استبدالها بصورة كاملة يعيبها بطء معدلات إجرائها وارتفاع تكاليفها الأمر الذي يمكننا من تتبع ظاهرة ما على مساحة كبيرة في زمن قصير ولكن هذا لا يعني بطبيعة الحال إمكان إلغاء الأساليب أو الطرق التقليدية بل إن الاستشعار الفضائي يعتمد عليها في مراحل الاستقراء وتعميم النتائج interpretation and extrapolation of results.

وبالنسبة لتاريخ القمر الصناعي الفرنسي فيمكننا أن نشير إلى النقاط التالية:
في عام 1971 بدأت فرنسا التفكير في إطلاق قمر صناعي لملاحظة الأرض ودراستها لذا أنشأت مجموعة تطوير الاستشعار عن بعد (الجوي والفضائي) (Groupe ment pour le developpement de la Télédétection Aerospatiale (G.D.T.A
التي تتكون من:
1- المركز القومي للدراسات الفضائية (Conter National d'Etudes Spatiales (CNES.
2- المعهد القومي للجغرافيا Institut Geographie National ( I.G.N).

وفي عام 1973 انضم إلى هذه المجموعة كل من مكتب البحوث الجيولوجية والمعدنية Bureau de Recherches Geologique et Minieres ( B.R.G.M)  ومعهد البترول الفرنسيInstitut Francais.

في عام 1974 تقدم Michel Courtois  بمشروع أول قمر صناعي لملاحظة الأرض ودراستها (SPOT) وكانت المحاور الأساسية للمشروع هي:

1- عمل نظام متعدد المهام قادر على حمل الأجهزة التي تساعد على دراسة كل من الأرض والمحيطات.

2- تزويد هذا النظام بجهاز عالي الدقة أو ذي إيضاح عال ( يقصد بذلك صغر أبعاد النقطة الأساسية Pixels) للملاحظة والدراسة وذلك في المجال المرئي والقريب من الأشعة تحت الحمراء Visible and near inpra red.

في عام 1977 وافقت الحكومة الفرنسية على المشروع وتم بالفعل إطلاق القمر في سنة 1986 من مدينة تولوز Toulouse  (بفرنسا) وذلك على متن الصاروخ الأوربي Ariane.

وتتلخص الخواص الأساسية للقمر الفرنسي في أنه:
1- يطير على ارتفاع 822 كيلو متراً من سطح الكرة الأرضية.
2- يستغرق 26 يوماً لالتقاط وإرسال معطيات لإجمالي مساحة سطح الكرة الأرضية.

إن المقارنة بين كل من القياسات الميدانية والصور الجوية من ناحية وبين القياسات الميدانية والاستشعار الفضائي من ناحية أخرى توضح أن الأخير يمتلك المميزات الآتية:

1- اتساع مجال الدراسة والملاحظة.
2- إمكان الحصول على معلومات منطقة ما مهما كانت عقبات الوصول إليها.

3- دورية المعلومات التي تعنى إمكان الحصول على نفس النوع من المعلومات لمنطقة معينة على فترات زمنية مختلفة وهذا يمكن من إجراء الدراسات الديناميكية التي تتصل بدراسة تطور ظاهرة أو خاصية ما.

4- المعلومات المستقاة يمكن أن تمثل وحدات جيومورفولوجية مما يساعد على إتباع أسلوب الاستقراء المتكامل integrated interpretation method  عند إجراء الدراسات التحليلية علاوة على أن ذلك يسمح بإجراء وتتبع الظواهر والوحدات الجيومورفولوجية ذات المساحات الكبيرة.

5- يمكن الاستفادة من الكمبيوتر في معاملة المعطيات حيث إن الأقمار الصناعية توفر معطيات رقمية (بالإضافة إلى الصور) التي تتيح إجراء التحليلات والدراسات الكمية.

وفي سياق هذا الحديث نشير إلى أن الرؤية الستربوسكوبية (المجسمة) التي تعد أهم ميزة للصور الجوية أمكن للاستشعار الفضائي الوصول إليها كاملة خلال قدرات القمر الصناعي الفرنسي "سبوت".

أما عن مسألة الارتفاع الظاهري وغير الحقيقي لثمن معطيات الأقمار الصناعية فمردود عليها بالآتي:
1- اتساع المساحة التي تغطيها المعطيات.
2- تعدد أطوال الموجات التي تغطي خلالها المعطيات وهذا يعني إمكان الحصول على قدر أكبر من المعلومات.

السياسة التسويقية المتبعة في حالة معطيات (TM) تتيح الحصول على أرباح المنظر quarter of scene  كما أن السياسة التسويقية المستقبلية لبيع معطيات القمر الفرنسي مبنية على إمكان شراء أجزاء من الصورة تبلغ كل منها حوالي 512 × 512 نقطة أساسية وتسمى هذه الأجزاء باسم منتجات خاصة (Special products).