الطموح
08-07-2007, 17:15
تكنولوجيا الغد: "أين أنا على الأرض"
مقاله علميه
د. حازم فلاح سكيك
قسم الفيزياء - جامعة الأزهر
إنه لا يخفى على أحد مدى تأثير التقدم التكنولوجى على حياتنا فعلى سبيل المثال جهاز بحجم الآلة الحاسبة يجعلك متصلا مع جميع أنحاء العالم، فهو يمكنك من إرسال وإستقبال مكالماتك الهاتفية ورسائل الفاكس أيضا.
إن الموضوع الذى سوف نتحدث عنه في هذا المقال ليس هذا الجهاز العجيب فقد أصبح منتشرا ومعروفا ولكن قريبا جدا سوف ينتشر بيننا جهاز مستقبل من نوع آخر يستخدم لتحديد موقعنا في أى مكان على الكرة الأرضية.
جهاز تحديد الموقع هو جزء من نظام كامل متكامل أستخدم في حرب الخليج منذ ثلاث سنوات هذا الجهاز الذى جعل من الحرب بالنسبة للعدوان الأمريكى والحلفاء أسهل وأقل خطورة. فقد مكنهم من مهاجمة أهداف معينة بدقة متناهية وأقل خطورة على قواتهم. فعلى سبيل المثال كلنا يعلم كيف كانت الصواريخ الموجهة على أماكن محددة في مدينة بغداد كانت تذهب الى هدفها كأنها ترى وتعرف ماذا تفعل وكذلك كانت هناك فرق عسكرية تتحرك في الصحراء بسرعة تحت غطاء الظلام الدامس -وبدون الحاجة إلى مرشد- متجهة الى مواقع حساسة لتدمرها وتعود إلى مواقعها قبل أن تكتشف.
كان هذا ممكنا بالاستعانة بنظام معقد يعتمد على شبكة عمل تربط بين عدة أقمار صناعية Sophisticated network of satalites تدور حول الأرض على ارتفاع يقارب 20200 كيلومترا وتعرف باسم GPS وهذا باختصار Global Positioning System وباستعمال هذا النظام يمكن تحديد موقع أى جسم على الأرض وبدقة عالية ليس على بعدين فقط ولكن على الأبعاد الثلاثة وتصل دقة هذا النظام في تحديد الموقع من ارتفاع 20200 كيلو مترا إلى عدة أمتار قليلة وتصل الى بضعة سنتيمترات.
فكرة عمل نظام الــــ GPS
لقد تم تطوير هذا النظام على مدار عشرين سنة في الولايات المتحدة الأمريكية منذ 1973 وبميزانية تقارب عشرات المليارات من الدولارات. نظام الـ GPSيتكون من مرسل ومستقبل أما المرسل فهو عبارة عن شبكة عمل أقمار صناعية تدور حول الأرض على ارتفاع 20200 كيلو متر مرتين في كل 23 ساعة و56 دقيقة.
هذه الأقمار موزعة على 6 مستويات دوران كل مستوى يصنع 55 درجة مع المستوى الآخر
ويوجد في كل مستوى ثلاثة أقمار صناعية.
كل قمر من الأقمار الــ 18 يرسل باستمرار على نفس التردد إشارة كهرومغناطيسية محملة على موجة ترددها 1575MHz كل قمر صناعى له شفرة معينة Code خاصة به ترسل مع الإشارة الحاملة وبالتالى يمكن لأى قمر صناعى يلتقط هذه الشفرة أن يحدد مكان وزمان تواجد هذا القمر.
أما المستقبل فهو جهاز في حجم راديو صغير يحتوى على دوائر إلكترونية معقدة يتحكم بها ميكروبروسسر Microprocessor متطور يقوم المستقبل بتحديد الموقع بإستخدام طريقتين مختلفتين الأولى تعتمد على إزاحة دوبلر Doppler Shift للاشارات الكهرومغناطيسية المرسلة من الأقمار الصناعية وهذه الإزاحة تكون ناتجة عن السرعة النسبية بين الأرض والأقمار الصناعية.
أما الطريقة الثانية وتعتمد على قياس التأخير الزمنى بين الإشارات الكهرومغناطيسية الواصلة من الأقمار الصناعية.
هذه المعلومات المستقبلة من الأقمار الصناعية تدخل إلى الميكروبروسسر وتتحد مع المعلومات المخزنة عن كل قمر صناعى من حيث مداره وسرعته وموقعه وبعد عدة عمليات حسابية يحدد المستقبل موقعه على سطح الأرض ويظهر النتائج على شاشة العرض.
ولدقة حساب الموقع فإنه يجب إدخال العديد من العوامل في الاعتبار على سبيل المثال تأثير الغلاف الحيوى على الإشارات المرسلة وكذلك تأثير مجال الجاذبية الأرضية على الإشارات حيث أن الجاذبية الأرضية تعمل على ازدياد ترددها كلما اقتربت من الأرض، ولهذا فإن نظام الــ GPS يعتمد وبشكل كبير على عمليات حسابية معقدة جدا قبل أن يخبرنا بالموقع وهذه العمليات ينفذها الميكروبروسسر
إستخدامات نظام الــ GPSالحالية والمستقبلية.
كثيرون جدا الذين يستخدمون هذا النظام مثل البواخر الكبيرة وحتى القوارب الخاصة تستعين بالــ GPS لتحديد موقعها في البحار والمحيطات كذلك شركات النقل تستخدم هذا النظام لتحديد مواقع سياراتها فمثلا شركات السيارات الأجرة في أوربا تستخدم الـــ GPS حتى ترسل أقرب سيارة متواجدة بجوار صاحب الطلب.
قريبا جدا سوف يثبت في كل سيارة جهاز مستقبل يقوم بإرشاد السائق الى أسهل الطرق ليصل الى مقصده وهذا الجهاز مزود بخرائط الكترونية لشوارع العالم وعن طريق المعلومات التى يستقبلها من الأقمار الصناعية يمكن معرفة الشوارع المزدحمة وتجنبها وحاليا يجرى في اليابان تطوير سيارات تستعين بالــ GPS والخرائط الالكترونية في تمكين السيارة من معرفة الطريق دون الحاجة الى قائد السيارة عن طريق مجس الكترونى مثبت في السيارة وقد نجحوا في تحقيق هذا الهدف ولكن عند سرعة لا تزيد عن 15 كيلومتر في الساعة.
أما في مجال الطائرات فاستخدام هذا النظام يمكن التحكم في حركة الطائرات في الجو والسماح للطائرات بالطيران على مسافات متقاربة من بعضها البعض للتخفيف من الازدحام الملحوظ في المطارات.
وفي النهاية أتمنى أن أكون قد أوضحت فكرة تحديد الموقع بالأقمار الصناعية ومدى تأثيرها على حياتنا فى السنوات القادمة من حيث زيادة الكفاءة وتقليل المخاطر في جميع أنواع المواصلات وكذلك مراقبة كل التحركات على الأرض سواء كانت بشرية أو حتى تغيرات في الظروف المناخية أو حركة الزلازل.
كلمة أخيرة إذا كان هذا نتاج أبحاث جرت منذ عام 1973 فماذا ياترى الأبحاث التى تجرى الآن وإذا كان هذا في مجال الاستخدامات السليمة فماذا يا ترى في المجال الحربى؟؟!![[
مقاله علميه
د. حازم فلاح سكيك
قسم الفيزياء - جامعة الأزهر
إنه لا يخفى على أحد مدى تأثير التقدم التكنولوجى على حياتنا فعلى سبيل المثال جهاز بحجم الآلة الحاسبة يجعلك متصلا مع جميع أنحاء العالم، فهو يمكنك من إرسال وإستقبال مكالماتك الهاتفية ورسائل الفاكس أيضا.
إن الموضوع الذى سوف نتحدث عنه في هذا المقال ليس هذا الجهاز العجيب فقد أصبح منتشرا ومعروفا ولكن قريبا جدا سوف ينتشر بيننا جهاز مستقبل من نوع آخر يستخدم لتحديد موقعنا في أى مكان على الكرة الأرضية.
جهاز تحديد الموقع هو جزء من نظام كامل متكامل أستخدم في حرب الخليج منذ ثلاث سنوات هذا الجهاز الذى جعل من الحرب بالنسبة للعدوان الأمريكى والحلفاء أسهل وأقل خطورة. فقد مكنهم من مهاجمة أهداف معينة بدقة متناهية وأقل خطورة على قواتهم. فعلى سبيل المثال كلنا يعلم كيف كانت الصواريخ الموجهة على أماكن محددة في مدينة بغداد كانت تذهب الى هدفها كأنها ترى وتعرف ماذا تفعل وكذلك كانت هناك فرق عسكرية تتحرك في الصحراء بسرعة تحت غطاء الظلام الدامس -وبدون الحاجة إلى مرشد- متجهة الى مواقع حساسة لتدمرها وتعود إلى مواقعها قبل أن تكتشف.
كان هذا ممكنا بالاستعانة بنظام معقد يعتمد على شبكة عمل تربط بين عدة أقمار صناعية Sophisticated network of satalites تدور حول الأرض على ارتفاع يقارب 20200 كيلومترا وتعرف باسم GPS وهذا باختصار Global Positioning System وباستعمال هذا النظام يمكن تحديد موقع أى جسم على الأرض وبدقة عالية ليس على بعدين فقط ولكن على الأبعاد الثلاثة وتصل دقة هذا النظام في تحديد الموقع من ارتفاع 20200 كيلو مترا إلى عدة أمتار قليلة وتصل الى بضعة سنتيمترات.
فكرة عمل نظام الــــ GPS
لقد تم تطوير هذا النظام على مدار عشرين سنة في الولايات المتحدة الأمريكية منذ 1973 وبميزانية تقارب عشرات المليارات من الدولارات. نظام الـ GPSيتكون من مرسل ومستقبل أما المرسل فهو عبارة عن شبكة عمل أقمار صناعية تدور حول الأرض على ارتفاع 20200 كيلو متر مرتين في كل 23 ساعة و56 دقيقة.
هذه الأقمار موزعة على 6 مستويات دوران كل مستوى يصنع 55 درجة مع المستوى الآخر
ويوجد في كل مستوى ثلاثة أقمار صناعية.
كل قمر من الأقمار الــ 18 يرسل باستمرار على نفس التردد إشارة كهرومغناطيسية محملة على موجة ترددها 1575MHz كل قمر صناعى له شفرة معينة Code خاصة به ترسل مع الإشارة الحاملة وبالتالى يمكن لأى قمر صناعى يلتقط هذه الشفرة أن يحدد مكان وزمان تواجد هذا القمر.
أما المستقبل فهو جهاز في حجم راديو صغير يحتوى على دوائر إلكترونية معقدة يتحكم بها ميكروبروسسر Microprocessor متطور يقوم المستقبل بتحديد الموقع بإستخدام طريقتين مختلفتين الأولى تعتمد على إزاحة دوبلر Doppler Shift للاشارات الكهرومغناطيسية المرسلة من الأقمار الصناعية وهذه الإزاحة تكون ناتجة عن السرعة النسبية بين الأرض والأقمار الصناعية.
أما الطريقة الثانية وتعتمد على قياس التأخير الزمنى بين الإشارات الكهرومغناطيسية الواصلة من الأقمار الصناعية.
هذه المعلومات المستقبلة من الأقمار الصناعية تدخل إلى الميكروبروسسر وتتحد مع المعلومات المخزنة عن كل قمر صناعى من حيث مداره وسرعته وموقعه وبعد عدة عمليات حسابية يحدد المستقبل موقعه على سطح الأرض ويظهر النتائج على شاشة العرض.
ولدقة حساب الموقع فإنه يجب إدخال العديد من العوامل في الاعتبار على سبيل المثال تأثير الغلاف الحيوى على الإشارات المرسلة وكذلك تأثير مجال الجاذبية الأرضية على الإشارات حيث أن الجاذبية الأرضية تعمل على ازدياد ترددها كلما اقتربت من الأرض، ولهذا فإن نظام الــ GPS يعتمد وبشكل كبير على عمليات حسابية معقدة جدا قبل أن يخبرنا بالموقع وهذه العمليات ينفذها الميكروبروسسر
إستخدامات نظام الــ GPSالحالية والمستقبلية.
كثيرون جدا الذين يستخدمون هذا النظام مثل البواخر الكبيرة وحتى القوارب الخاصة تستعين بالــ GPS لتحديد موقعها في البحار والمحيطات كذلك شركات النقل تستخدم هذا النظام لتحديد مواقع سياراتها فمثلا شركات السيارات الأجرة في أوربا تستخدم الـــ GPS حتى ترسل أقرب سيارة متواجدة بجوار صاحب الطلب.
قريبا جدا سوف يثبت في كل سيارة جهاز مستقبل يقوم بإرشاد السائق الى أسهل الطرق ليصل الى مقصده وهذا الجهاز مزود بخرائط الكترونية لشوارع العالم وعن طريق المعلومات التى يستقبلها من الأقمار الصناعية يمكن معرفة الشوارع المزدحمة وتجنبها وحاليا يجرى في اليابان تطوير سيارات تستعين بالــ GPS والخرائط الالكترونية في تمكين السيارة من معرفة الطريق دون الحاجة الى قائد السيارة عن طريق مجس الكترونى مثبت في السيارة وقد نجحوا في تحقيق هذا الهدف ولكن عند سرعة لا تزيد عن 15 كيلومتر في الساعة.
أما في مجال الطائرات فاستخدام هذا النظام يمكن التحكم في حركة الطائرات في الجو والسماح للطائرات بالطيران على مسافات متقاربة من بعضها البعض للتخفيف من الازدحام الملحوظ في المطارات.
وفي النهاية أتمنى أن أكون قد أوضحت فكرة تحديد الموقع بالأقمار الصناعية ومدى تأثيرها على حياتنا فى السنوات القادمة من حيث زيادة الكفاءة وتقليل المخاطر في جميع أنواع المواصلات وكذلك مراقبة كل التحركات على الأرض سواء كانت بشرية أو حتى تغيرات في الظروف المناخية أو حركة الزلازل.
كلمة أخيرة إذا كان هذا نتاج أبحاث جرت منذ عام 1973 فماذا ياترى الأبحاث التى تجرى الآن وإذا كان هذا في مجال الاستخدامات السليمة فماذا يا ترى في المجال الحربى؟؟!![[