البنية التحتية للفضاء العالمي

مراقبة الأرض

كما هو الحال في جميع جوانب تكنولوجيا الصواريخ والفضاء، كان الخطُّ الفاصل بين مراقبة الأرض العسكرية والمَدنية ضبابيًّا منذ البداية. الأقمار الصناعية الاستطلاعية، التي كانت حاسمةَ الأهمية في نشأة سباق الفضاء، كانت بحاجةٍ إلى تصويرٍ عالي الدقة. لكن الكاميرات ذات الدقَّة المنخفِضة، التي يتمُّ استخلاصها أحيانًا من مشاريع استخباراتية فاشلة، كانت مناسبةً لالتقاط صورٍ لأنظمة الطقس أو لسطح القمر والكواكب. وكانت معلومات الطقس ذات أهميةٍ لكلٍّ من العملاء العسكريِّين والمدنيين على حدٍّ سواء. غالبًا ما تحتاج المتطلَّبات العسكرية والاستخباراتية إلى استثمارٍ كبير في تطوير أجهزة الاستشعار السرية، على سبيل المثال، في منطقة الأشعة تحت الحمراء للكشف عن التوقيعات الحرارية لعمليات إطلاق صواريخ العدو. ولكن عندما استغلت الأقمار الصناعية المَعنية بعلوم الأرض والطقس المزيد والمزيد من نطاقات الطول المَوجي، احتاجت أيضًا إلى تطوير أدواتٍ مُتقدِّمة أيضًا، وغالبًا ما استُمِدَّت من التقنيات العسكرية السرية.

شكل ٤-١: تُظهِر أول صورة استطلاع فضائية على الإطلاق مطارًا في القطب الشمالي السوفييتي في ١٨ أغسطس عام ١٩٦٠. والتقَطت هذه الصورةَ أولُ مركبة فضائية أمريكية ناجحة تحمِل كاميرا من برنامج «كورونا»، وكانت تحلِّق تحت الاسم المُستعار «ديسكفرر ١٤» (المصدر: مكتب الاستطلاع الوطني).

في البداية، كان على علماء الأرصاد الجوية أن يَقتنعوا بأن الصور التي تظهر في أغلبها الغيومُ ستكون مفيدة، ولكنهم توصَّلوا بسرعةٍ إلى أنها تُوفِّر معلوماتٍ قيِّمةً على الجبهات الهوائية والعواصف. أدى الكشف عن الأعاصير وتتبُّعها في المُحيط المفتوح إلى زيادة وقت التحذير بشكلٍ كبير. عندما لم تُثبِت صور «تيروس» أنها مفيدة كما هو مُتوقَّع في التنبُّؤ بالطقس فوق الكتلة السوفييتية، أنشأَت وزارة الدفاع الأمريكية نظامًا مُوازيًا قائمًا على نفس التكنولوجيا. كانت وظيفته الأولى والأكثر أهمية هي التنبُّؤ بوجود غيومٍ تُغطِّي الأهداف، وبالتالي يسمح لمُشغِّلي الأقمار الصناعية للتجسُّس بمعرفة متى يحاولون التصوير الفوتوغرافي، وذلك لتقليل عدد صور الأهداف المغطَّاة بالغيوم.

كما قامت وكالة ناسا بدورٍ رائدٍ في وضع أجهزة استشعار الطقس في مدار الأرض الجغرافي الثابت؛ إذ يُحلِّق قمرٌ صناعيٌّ على نحوٍ فعَّال فوق مكانٍ واحد في مدارٍ دائري طوال أربع وعشرين ساعة على ارتفاع ٢٢٣٠٠ ميل فوق خط الاستواء. وأدَّت المركبة الفضائية التجريبية التابعة للوكالة في أواخر الستِّينيات إلى إنشاء شبكةٍ من أجهزة مراقبة الطقس في مدار الأرض الجغرافي الثابت تُوفِّر نظرةً عامة عالمية على أنظمة الطقس وتطوُّر العواصف التي تُكمِل الرؤية عن قُربٍ من الأقمار الصناعية المدارية القطبية الموجودة في مدار الأرض المُنخفِض. وأطلقت وكالة ناسا مركباتٍ فضائية في عامَيْ ١٩٧٤ و١٩٧٥، ممَّا أدَّى إلى الأقمار الصناعية البيئية العاملة من مدارٍ جغرافي ثابتٍ بالنسبة إلى الأرض والتي تُديرها الإدارة الوطنية للمُحيطات والغلاف الجوي. من خلال منظَّمات الأرصاد الجوية والغلاف الجوي الدولية، أنشأت الولايات المتحدة واليابان ووكالة الفضاء الأوروبية نظامًا عالميًّا في السبعينيَّات، بحيث يكون القمر الصناعي التابع لوكالة الفضاء الأوروبية مسئولًا عن مراقبة أوروبا وأفريقيا، والقمر الصناعي الياباني مسئولًا عن شرق آسيا وغرب المُحيط الهادئ. وقد وعد الاتحاد السوفييتي بوضع قمر صناعي لمُراقبة المُحيط الهندي، لكنَّ مكتب التصميم المسئول واجه صعوباتٍ في مواجهة التحدِّيات التكنولوجية وعدَم المُبالاة في برنامج الفضاء الذي يُديره الجيش. ولم تضع روسيا ما بعد الاتحاد السوفييتي مركبةً فضائية للطقس في المدار الجغرافي الثابت بالنسبة إلى الأرض إلَّا في عام ١٩٩٤ فقط، وحتى هذه المركبة كانت تُعاني من مشاكل فنية. ولم تُطلِق روسيا أيَّ بديلٍ حتى عام ٢٠١١ بسبب الأزمة الاقتصادية التي تمرُّ بها البلاد.

مدفوعةً بالحرب الباردة، شملت أنظمة المراقبة العسكرية والاستخباراتية أيضًا نطاقًا من الأطوال الموجية والتقنيات أبعدَ بكثيرٍ من التصوير البصري. في الواقع، كان أول قمر صناعي استخباراتي أمريكي ناجح عبارة عن حمولة إشارات بحرية تدور بشكلٍ خَفي على مركبة فضاء فلكية تابعة لمَعمل أبحاث البحرية الأمريكية في مايو ١٩٦٠. وكان دورُه هو تسجيل رادارات الدفاع الجوي السوفييتي، مما يُتيح إعادة اكتشاف مواقعها وتردُّداتها وقوَّتها. توسَّعت الإشارات وقُدرات استخبارات الاتصالات من المدار بشكلٍ كبير بمرور الوقت، ولكن تمَّ الكشف عن القليل من المعلومات حول ذلك. وبدأت تَجارِب التصوير الراداري (باستخدام إشارةٍ راديوية تنعكس على الأرض لتكوين صورة) في الستينيَّات، ولكن بسبب صعوبة الحصول على صور جيدة، لم يتم إطلاق أول قمرٍ صناعي للتصوير الراداري من سلسلة «لاكروس» في الولايات المتحدة حتى عام ١٩٨٨. وتُعَدُّ مَيزة الرادار هي أنه يستطيع التقاط الصور في الليل وعبر الغيوم. ويمكن أيضًا استخلاص بياناتٍ فريدة من خصائص انعكاس الهدف.

الاتصالات عبر الأقمار الصناعية

على غرار الأقمار الصناعية الاستطلاعية، تعود أفكار استخدام المَركبات الفضائية في الاتصالات العالمية إلى نهاية الحرب العالمية الثانية وثورة الصواريخ التي أطلقتْها صواريخ «في-٢». في أكتوبر ١٩٤٥، اقترح مؤلِّف الخيال العلمي وداعية الفضاء آرثر سي كلارك، الذي كان آنذاك ضابطَ رادار صغيرًا في سلاح الجو الملكي البريطاني، أنَّ ثلاث منصَّات ثابتة بالنسبة إلى الأرض يُمكنها توفير اتصالاتٍ عالمية. وبالنظر إلى التكنولوجيا المُتاحة في ذلك الوقت، تخيَّلَها كمحطاتٍ تحت إدارة بشرية؛ لأنه، بالطبع، قد تكون هناك حاجةٌ إلى شخصٍ ما لتغيير الأنابيب المفرَّغة. كانت فكرة كلارك مُستبصِرة، لكنها كانت غريبة وتمَّ تجاهلها لبعض الوقت. وعندما انطلق سباق الفضاء في أواخر الخمسينيات من القرن الماضي، جرَّبت القوات المسلحة الأمريكية، ووكالة ناسا، والشركات الخاصة عدة أفكار مختلفة لأنظمةٍ آلية، بما في ذلك البالونات العملاقة أو حزام الإبَر النُّحاسية لعكس الإشارات، ومركبات الاتصالات في مدار الأرض المُنخفِض التي تَستخدِم تقنية «تخزين البيانات وإرسالها»، وأيضًا أفكار مدار الأرض الجغرافي الثابت. وقد خطَّطت شركة «إيه تي آند تي» — عملاقُ الاتصالات عن بُعد — لكوكبة مدار الأرض المنخفض استنادًا إلى قمرِها الصناعي «تيلستار» الذي جرى إطلاقه في يوليو ١٩٦٢. وتركت عمليات البث بين أوروبا وأمريكا الشمالية التي نقلها «تيلستار» انطباعًا عميقًا على العالم بأسره، على الرغم من أن كلًّا منها استغرق حوالي خمس عشرة دقيقة فقط نظرًا إلى أنَّ المركبة الفضائية سرعان ما خرجت من النطاق؛ إذ بشَّرت بعالَمٍ جديد من الاتصالات العالمية الفورية.

شكل ٤-٢: أصبح «إنتيلسات ١»، المُلقَّب ﺑ «إيرلي بيرد»، أول قمرٍ صناعي تجاري للاتصالات في المدار الجغرافي الثابت في العالَم عندما تمَّ إيقافه فوق المُحيط الأطلنطي في أبريل ١٩٦٥. في هذه الصورة الدعائية، يوجد نموذج مركبة فضائية فوق مجموعة من الهواتف، حيث كانت المكالمات الطويلة المدى هي الوظيفةَ الأساسية لإيرلي بيرد. وبمرور الوقت، استحوذت الكابلات البحرية على الاتصالات الهاتفية وسيطرت الأقمار الصناعية التجارية على البثِّ التليفزيوني لمسافاتٍ طويلة (المصدر: متحف الطيران والفضاء الوطني التابع لمؤسَّسة سميثسونيان).

رفض السوفييت بطبيعة الحال هذا النظام الذي يُسيطر عليه الأمريكيون وأبعدوا حلفاءهم عنه. وأطلقوا أول أقمار الاتصالات التجريبية العسكرية الذي أطلقوا عليه «مولنيا» (أو «لايتنينج») في عامَي ١٩٦٤ و١٩٦٥، وكانوا رائدين في المدارات الإهليلجية التي تمَّ تبنِّيها فيما بعد بواسطة مركبات الإنذار المبكِّر ضدَّ الصواريخ الخاصة بهم. كانت الأقمار الصناعية الموجودة في مدار الأرض الجغرافي الثابت شديدة القُرب من الأفق في مناطق القطب الشمالي من الاتحاد السوفييتي، أما المدارات الاستوائية فكان من الصعب الوصول إليها من مواقع الإطلاق السوفييتية ذات خطوط العرض العالية ومن ثمَّ فهي تتطلَّب تطويرًا مُعزِّزًا جديدًا. ولذا كانت المدارات القطبية الإهليلجية للغاية التي كانت المركبة الفضائية تدور فيها فوق نصف الكرة الشمالي حلًّا جيدًا، ولكنه حلٌّ يتطلَّب عدة أقمارٍ صناعية من سلسلة «مولنيا» في مستوياتٍ مدارية مختلفة بحيث يكون أحدُها على الأقل في الأعلى في أيِّ وقت. نظرًا إلى برنامج الفضاء الوحدوي الذي يسيطر عليه الجيش في الاتحاد السوفييتي، جاء المُستخدِمون العسكريون أولًا، ولكن تمَّ استخدام المركبة الفضائية أيضًا لِبَثِّ قنوات التليفزيون المَدني عبر مساحةٍ شاسعة من الأراضي السوفييتية. وفي أواخر السبعينيَّات، بدأ السوفييت أيضًا في نشر الأقمار الصناعية في مدار الأرض الجغرافي الثابت كمُكمِّل.

ومع ذلك، يجب ألا تحجب المبادرة الحكومية التي تقودها الحرب الباردة وملكيتها لمعظم البنية التحتية لأقمار الاتصالات أنها أصبحَت القطاع الأول — ولمدة عقدَين على الأقل القطاعَ الوحيد — الذي يتمُّ فيه تحقيق أرباحٍ من الأنشطة الفضائية غير المُمولة من قبل الحكومات. كما أن الأموال المكتسبة من إجراء المكالمات الهاتفية والبث التليفزيوني ستسمح في نهاية المطاف لشركات الاتصالات والشركات الجديدة بالخروج من نظام كومسات/إنتلسات الاحتكاري. وأصبحت الاتصالات المحلية أولَ منطقة مستقلة؛ حيث أنشأت كندا في عام ١٩٧١ النظام الوطني الثاني بعد الاتحاد السوفييتي. وفي العام التالي، أعلنت لجنة الاتصالات الفيدرالية الأمريكية «سياسة السماوات المفتوحة» التي سمحت للشركات بإطلاق مركبةٍ فضائية للخدمة المحلية، ممَّا يعكس في المقام الأول انخفاض تكلفة إرسال التليفزيون من الساحل إلى الساحل بهذه الطريقة. في حين أنَّ المكالمات الهاتفية عبر الأقمار الصناعية لم تكن قادرةً على المنافسة محليًّا وسرعان ما سقطت دوليًّا نظرًا إلى توفُّر أفضل كابلات الألياف الضوئية والكابلات النحاسية تحت سطح البحر، ظلَّ التليفزيون العالمي أساس أعمال الأقمار الصناعية الخاصة بالاتصالات. عندما أصبحت الأقمار الصناعية أكبر وأكثر قوة، أصبح البثُّ المباشر لأطباقٍ أصغرَ ممكنًا في الثمانينيات — للسفن في البحر وفي النهاية لمنازل الأفراد.

في الوقت الذي ظلَّت فيه أنظمة مدار الأرض الجغرافي الثابت هي المسيطرة، ظهرت موجة مُضاربة جديدة من أنظمة مدار الأرض المنخفض بعد عام ٢٠١٠، استنادًا إلى أفكارٍ لنشر الوصول العالمي إلى الإنترنت عبر المَركبات الفضائية، من بين تطبيقاتٍ أخرى. ومن السابق لأوانه معرفة كيف سيتمُّ ذلك، ولكن في عالم مُشبَّع بأنظمة الاتصالات عبر كابلات الألياف الضوئية والأقمار الصناعية، ومع توقُّع أنَّ الوصول إلى شبكة الكمبيوتر سيكون متاحًا قريبًا من أي مكانٍ على الأرض أو فوقها، ستظلُّ البنية التحتية حاسِمة الأهمية للأداء العالمي. إنَّ القوى السياسية والاقتصادية والثقافية والعسكرية التي تدفع العولمة أكبر بكثيرٍ من الاتصالات عبر الأقمار الصناعية، ولكنْ ثمَّة شكٌّ في أن التكنولوجيا كانت قناةً رئيسية لعولمة الأعمال، والثقافة، والترفيه، والقوة العسكرية، وكل القطاعات الأخرى.

المِلاحة الفضائية

قام السوفييت بتقليد نظام ترانزيت وتبعوا ذلك بالإطلاق الأول لنظام «جلوناس» الشبيه بنظام تحديد المَواقع العالمي «جي بي إس» في عام ١٩٨٢. وكانت أقماره الصناعية مؤهَّلةً بدرجةٍ أكبر لتوفير المزيد من الدقَّة للمناطق القطبية. وقد بدأ هذا النظام العمل في عام ١٩٩٥، لكن الأزمة الاقتصادية التي مُنِيَت بها روسيا في أعقاب انهيار الاتحاد السوفييتي أسفرت عن تدهورٍ في الإمكانيات، نظرًا إلى عدم القُدرة على استبدال الأقمار الصناعية التي تتعطَّل عن العمل. ومع ذلك، في العقد الأول من القرن الحادي والعشرين، أمر الرئيس فلاديمير بوتين بإعادة النظام بالكامل وترقيته ليُصبح قادرًا على المنافسة مع نظام تحديد المواقع العالمي «جي بي إس». وأصبح «جلوناس» ثانيَ نظامٍ عالمي مدمج على نطاقٍ واسع في الاستخدام المَدني، بحيث أصبحت العديد من أجهزة الاستقبال مثل الهواتف المحمولة تَستخدِم كِلا النظامَين في وقتٍ واحد لزيادة دقة الموقع.

دفعت الأسباب السياسية إلى إنشاء أنظمةٍ أخرى؛ حيث إنَّ النظامَين الأمريكيَّ والروسي تديرهما القوات المسلحة، ويمكن أن يتدهورا أو يُشوَّشا أو يتمَّ إيقافهما للمُستخدِمين المدنيين في حالة حدوث أزمة. ومن ثَم بدأ الاتحاد الأوروبي في مناقشة نظام جاليليو للملاحة العالمية بالأقمار الصناعية في أواخر التسعينيات. وحتى بعد أنْ فتح الرئيس كلينتون إشارة «جي بي إس» العسكرية الأكثر دقَّةً لجميع المُستخدِمين في عام ٢٠٠٠، استمرَّ نظام جاليليو إلى حدٍّ كبير بسبب الانزعاج في بعض العواصم الأوروبية من الاعتماد على القوات المسلحة الأمريكية. وأُطلِقَ أول قمر صناعي تجريبي من جاليليو في عام ٢٠٠٥، ولكنَّ النظام لا يزال قَيد الإنشاء حتى كتابة هذه السطور، مثله في ذلك مثل النظام الصيني والهندي والياباني. إنَّ الاستخدام الهائل لنظام «جي بي إس» في الأجهزة المَدنية في المركبات والهواتف الخلوية جعل الأقمار الصناعية الملاحية جزءًا لا يتجزَّأ من الحياة اليومية، خاصَّة في العالم المتقدِّم، بحيث يسهُل التنبُّؤ بأنَّ هذا التوسُّع في الخدمات القائمة على الموقع سيستمرُّ ويؤدي إلى ابتكار تطبيقات جديدة.

البنية التحتية الفضائية والعولمة

من الواضح أنَّ بناء سلسلة من البِنى التحتية الخاصة بالأقمار الصناعية كان له تأثيرات متعدِّدة وأحيانًا مُتناقضة؛ فقد عزَّز القوة العسكرية للولايات المتحدة والاتحاد السوفييتي، وأخيرًا أوروبا الغربية والصين وروسيا الصاعدة، كما دعم القُدرة على شنِّ حربٍ نووية عالمية — في حين أنه في الوقت نفسه جعل مثل هذه الكارثة أقل احتمالًا من خلال الشفافية العالمية. كذلك أصبحت الحرب في الفضاء ممكنةً من خلال تطوير أسلحة مضادَّة للأقمار الصناعية، ولكن اعتماد القوى العظمى على أنظمة البِنى التحتية قد أحدث تأثيرًا رادعًا ذا طابع خاص: لا يزال تسليح الفضاء محظورًا حتى الآن، وإن كان ممكنًا بشكلٍ متزايد، نظرًا إلى تزايُد الصواريخ الأرضية والتهديدات الإلكترونية ضدَّ الأقمار الصناعية. وربما تمَّ تعزيز القوة الوطنية، خاصةً بالنسبة إلى عددٍ قليل من الدول الأكثر ثراءً والأكثر تقدُّمًا من الناحية التكنولوجية، لكن الأقمار الصناعية غير العسكرية المعنية بالطقس وعلوم الأرض والاتصالات عزَّزت أيضًا العولمة. وقد أسهم التليفزيون العالمي وصور الأرض من الفضاء، ولا سيما من الأقمار الصناعية في مدار الأرض الجغرافي الثابت و«أبولُّو»، في ظهور هوية الكوكب.

الخلاصة

كان إنشاء بنيةٍ تحتية تدور حول الأرض أحد أعمق التأثيرات المُرتبطة برحلات الفضاء؛ فالآن تتشكَّل الحياة اليومية لمليارات الأشخاص من خلال معلومات الطقس والملاحة والاتصالات عبر الأقمار الصناعية. كما أصبحت السياسات العالمية والمؤسَّسات العسكرية مُعتمِدةً على هذه الأنظمة، بالإضافة إلى الاستخبارات والإنذار المُبكِّر من الفضاء. لقد ظلَّت أنظمة البنية التحتية باقيةً حتى بعد انتهاء سباق فضاء الحرب الباردة، الذي كانت ثمرة له في بدايتها؛ لأنَّ فائدتها بررَت زيادة الاستثمار الحكومي أو التجاري فيها. والواقع أنَّ البِنى التحتية للأقمار الصناعية قد شكَّلت الثقافات التي نعيش فيها من خلال النشر العالمي للمعلومات والترفيه. وفي تلك الأثناء، أصبح موضوع السفر إلى الفضاء الذي كان يومًا ما غريبًا، أمرًا طبيعيًّا ومضمنًا في الثقافة الشعبية والحياة اليومية.