مدار القمر

📅 آخر تحديث: ٣ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 9 صور
الموسوعة الحرة
كبسولة أوريون التابعة لمهمة أرتميس 1 فوق القمر في ديسمبر 2022.

في علم الفلك ورحلات الفضاء ، يُعرف المدار القمري (أو المدار السيلينوسنتري ) بأنه مدار يدور فيه جسم ما حول قمر الأرض . وعمومًا، لا تكون هذه المدارات دائرية. فعندما تكون المركبة الفضائية في أبعد نقطة عن القمر (عند الأوج )، يُقال إنها في الأبولون (apolune) أو الأبوكينثيون (apocynthion ) أو الأبوسيليني (aposelene ). وعندما تكون في أقرب نقطة من القمر (عند الحضيض )، يُقال إنها في البيريلون ( perilune) أو البيريسينثيون (pericynthion ) أو البيريسيلين (periselene ). وهذه التسميات مشتقة من أسماء أو ألقاب إلهة القمر .

إدخال المدار القمري ( LOI ) هو مناورة إدخال مدارية تُستخدم للوصول إلى المدار القمري. [ 1 ]

المدار القمري المنخفض ( LLO ) هو مدار يقع على ارتفاع أقل من 100 كيلومتر (62 ميلاً) . وتستغرق هذه المدارات حوالي ساعتين. [ 2 ] وهي ذات أهمية خاصة في استكشاف القمر ، إلا أنها تعاني من اضطرابات الجاذبية التي تجعل معظمها غير مستقر، ولا تترك سوى عدد قليل من المسارات المدارية الممكنة للمدارات الثابتة غير المحددة . وستكون هذه المدارات مفيدة للإقامات الطويلة في المدار القمري المنخفض. [ 2 ]  

تأثيرات الاضطراب والمدارات المنخفضة

المركبة القمرية إيجل في مدار قمري خلال مهمة أبولو 11 ، يوليو 1969

أدت الشذوذات الجاذبية التي تُشوه مدارات بعض المركبات الفضائية القمرية المبكرة إلى اكتشاف تجمعات كتلية (تُعرف باسم "الكتل الكتلية") تحت سطح القمر. وقد نتجت هذه الكتل عن اصطدام أجسام ضخمة بالقمر في زمن سحيق. [ 2 ] [ 3 ] هذه الشذوذات كبيرة بما يكفي لجعل خيطًا رأسيًا يميل بمقدار ثلث درجة تقريبًا عن الوضع الرأسي (مُشيرًا نحو الكتلة الكتلية)، وتزيد من قوة الجاذبية بنسبة نصف بالمئة. [ 2 ] ويمكن أن تُسبب تغيرًا كبيرًا في مدار القمر على مدار عدة أيام. ولهذا السبب، فإن معظم مدارات القمر التي تقل عن 100 كيلومتر (62 ميلًا) غير مستقرة. [ 2 ]  

في عام 1969، استخدمت أول مهمة هبوط مأهولة على سطح القمر أول محاولة لتصحيح تأثير الاضطراب. تم "تعديل" مدار الانتظار ليصبح دائريًا عند 66 × 54 ميلًا بحريًا (122 × 100 كم؛ 76 × 62 ميلًا) ، وكان من المتوقع أن يصبح دائريًا اسميًا عند 60 ميلًا بحريًا (110 كم؛ 69 ميلًا) عندما تعود المركبة القمرية للالتقاء بوحدة القيادة . ولكن تم المبالغة في تقدير التأثير بشكل كبير؛ فعند الالتقاء، تم حساب المدار ليكون 63.2 × 56.8 ميلًا بحريًا (117.0 × 105.2 كم؛ 72.7 × 65.4 ميلًا) . [ 4 ]      

مدارات منخفضة مستقرة

أدت دراسة تأثير الكتل المغناطيسية على المركبات الفضائية القمرية إلى اكتشاف مدارات ثابتة عام 2001 عند أربعة ميول مدارية : 27°، 50°، 76°، و86°، حيث يمكن للمركبة الفضائية البقاء في مدار منخفض إلى أجل غير مسمى. [ 2 ] ساهم كل من القمر الصناعي الفرعي PFS-1 التابع لبرنامج أبولو 15 والقمر الصناعي الفرعي PFS-2 التابع لبرنامج أبولو 16 ، وكلاهما قمران صناعيان صغيران أُطلقا من وحدة الخدمة أبولو ، في هذا الاكتشاف. استقر PFS-1 في مدار طويل الأمد عند ميل 28° ، وأكمل مهمته بنجاح بعد عام ونصف. أما PFS-2، فقد وُضع في مدار غير مستقر بشكل خاص عند ميل 11°، ولم يستمر في المدار سوى 35 يومًا قبل أن يصطدم بسطح القمر. [ 2 ]

مدارات قمرية عالية

بالنسبة للمدارات القمرية التي تتراوح ارتفاعاتها بين 500 و20000 كيلومتر (310 إلى 12430 ميلاً) ، تؤدي جاذبية الأرض إلى اضطرابات في المدار. عند ارتفاعات أعلى من ذلك، تصبح نماذج الديناميكا الفلكية ثنائية الأجسام غير كافية، وتصبح النماذج ثلاثية الأجسام ضرورية. [ 5 ]  

على الرغم من أن نطاق تل القمر يمتد إلى نصف قطر يبلغ 60,000 كم (37,000 ميل) ، [ 6 ] فإن جاذبية الأرض تتدخل بما يكفي لجعل المدارات القمرية غير مستقرة على مسافة 690 كم (430 ميل) . [ 7 ]    

يمكن لنقاط لاغرانج لنظام الأرض والقمر أن توفر مدارات مستقرة في محيط القمر، مثل مدارات الهالة والمدارات الرجعية البعيدة .

تبقى بعض مدارات الهالة فوق مناطق محددة من سطح القمر. ويمكن استخدام هذه المدارات من قبل أقمار الترحيل القمرية للتواصل مع المحطات السطحية على الجانب البعيد من القمر . وكان أول قمر صناعي قام بذلك هو قمر الترحيل "كويكياو" عام 2019 ، الذي وُضع حول نقطة لاغرانج الثانية بين الأرض والقمر (L2) على بُعد حوالي 65,000 كيلومتر (40,000 ميل) من القمر. [ 8 ]  

مثال على مدار هالة عند نقطة لاغرانج القمرية الثانية.

منذ عام 2022 ( CAPSTONE ) تم استخدام مدارات الهالة شبه المستقيمة ، باستخدام نقطة لاغرانج أيضًا، ومن المخطط استخدامها بواسطة بوابة القمر .

مدار هالة شبه مستقيم ( NRHO ) في الفضاء القريب من القمر، كما هو موضح بواسطة شركة AI Solutions, Inc. باستخدام برنامج FreeFlyer .
نظرة عامة على NRHOs حول القمر

الانتقال المداري

توجد ثلاث طرق رئيسية للوصول إلى مدار القمر من الأرض: النقل المباشر، والنقل باستخدام قوة دفع منخفضة ، والنقل باستخدام طاقة منخفضة . تستغرق هذه الطرق من 3 إلى 4 أيام، أو عدة أشهر، أو من 2.5 إلى 4 أشهر على التوالي. [ 9 ]

رسم متحرك لمسار مركبة استطلاع القمر المدارية (LRO) حول الأرض. باستخدام انتقال مباشر، وصلت إلى القمر في أربعة أيام ونصف. مركبة استطلاع القمر المدارية · الأرض · القمر        
تضمن مسار مركبة تشاندرايان-3 مناورات متعددة لرفع المدار للوصول إلى القمر
تضمن مسار SLIM نقل الطاقة المنخفضة

تاريخ البعثات إلى مدار القمر

أولى المركبات المدارية

أول صورة للأرض من حول جرم سماوي آخر (القمر)، وأول صورة للأرض والقمر معًا من الفضاء، التقطها القمر المداري 1 (لا ينبغي الخلط بينها وبين صورة شروق الأرض اللاحقة ). [ 10 ] [ 11 ]

أرسل الاتحاد السوفيتي أول مركبة فضائية إلى جوار القمر (أو أي جرم سماوي آخر)، وهي المركبة الروبوتية لونا 1 ، في 4 يناير 1959. [ 12 ] مرت المركبة على مسافة 6000 كيلومتر (3200 ميل بحري؛ 3700 ميل) من سطح القمر، لكنها لم تدخل مدارًا قمريًا. [ 12 ] أما لونا 3 ، التي أُطلقت في 4 أكتوبر 1959، فكانت أول مركبة فضائية روبوتية تُكمل مسارًا دائريًا حرًا حول القمر، وهو مسار على شكل الرقم 8 يدور حول الجانب البعيد من القمر ويعود إلى الأرض ، وليس مدارًا قمريًا . وقد وفرت هذه المركبة أولى الصور للجانب البعيد من سطح القمر. [ 12 ]  

أصبحت لونا 10 أول مركبة فضائية تدور فعليًا حول القمر وأي جسم خارج الأرض في أبريل 1966. [ 13 ] درست تدفق النيازك الدقيقة والبيئة القمرية حتى 30 مايو 1966. [ 13 ] تم إطلاق مهمة لاحقة، لونا 11 ، في 24 أغسطس 1966، ودرست الشذوذات الجاذبية القمرية والإشعاع وقياسات الرياح الشمسية.

كانت المركبة الفضائية الأمريكية الأولى التي تدور حول القمر هي المركبة القمرية المدارية 1 ( Lunar Orbiter 1) في 14 أغسطس 1966. [ 14 ] كان المدار الأول بيضاويًا ، حيث بلغ الأوج 1008 ميل بحري (1867 كم؛ 1160 ميلًا) والحضيض 102.1 ميل بحري (189.1 كم؛ 117.5 ميلًا) . [ 15 ] ثم تم تعديل المدار ليصبح دائريًا عند حوالي 170 ميلًا بحريًا (310 كم؛ 200 ميل) للحصول على صور مناسبة. أُطلقت خمس مركبات فضائية من هذا النوع على مدى ثلاثة عشر شهرًا، نجحت جميعها في رسم خرائط للقمر، وكان الهدف الرئيسي منها هو إيجاد مواقع هبوط مناسبة لبرنامج أبولو . [ 14 ]      

المركبات المأهولة والمركبات المدارية اللاحقة

بقيت وحدة القيادة والخدمة (CSM) التابعة لبرنامج أبولو في مدار ركن قمري أثناء هبوط المركبة القمرية (LM). دخلت المركبة المشتركة CSM/LM أولًا مدارًا بيضاويًا، يبلغ طوله الاسمي 170 × 60 ميلًا بحريًا (310 × 110 كم؛ 196 × 69 ميلًا) ، ثم تم تغييره إلى مدار ركن دائري يبلغ طوله حوالي 60 ميلًا بحريًا (110 كم؛ 69 ميلًا) . تختلف فترات المدار وفقًا لمجموع نقطتي الأوج والحضيض ، وكانت حوالي ساعتين بالنسبة لوحدة القيادة والخدمة . بدأت المركبة القمرية عملية الهبوط بمناورة إدخال مدار الهبوط (DOI) لخفض نقطة الحضيض إلى حوالي 50,000 قدم (15 كم؛ 8.2 ميل بحري) ، وذلك لتجنب الاصطدام بالجبال القمرية التي يصل ارتفاعها إلى 20,000 قدم (6.1 كم؛ 3.3 ميل بحري) . بعد مهمة الهبوط الثانية، تم تغيير الإجراء في أبولو 14 لتوفير المزيد من وقود المركبة القمرية للهبوط المدفوع، وذلك باستخدام وقود وحدة القيادة والخدمة لإجراء عملية الاحتراق عند الهبوط، ثم رفع نقطة الحضيض إلى مدار دائري بعد هبوط المركبة القمرية. [ 16 ]        

مدارات قمرية متزامنة مع الشمس

المدار القمري المتزامن مع الشمس هو نوع مقترح من المدارات القمرية، حيث يبقى مستوى المدار ثابتًا تقريبًا بالنسبة للشمس مع مرور الوقت. ولتحقيق ذلك، يحتاج مستوى المدار إلى التحرك بمقدار درجة واحدة تقريبًا يوميًا، على غرار المدار المتزامن مع الشمس حول الأرض. [ 17 ]

على عكس مدارات الأرض المتزامنة مع الشمس، لا تحدث مدارات القمر المتزامنة مع الشمس بشكل طبيعي، لأن مجال جاذبية القمر غير منتظم للغاية، ويتطلب الحفاظ على مثل هذا المدار تحكمًا فعالًا. كما تؤثر جاذبية الأرض والشمس عليه من خلال اضطرابات الأجسام الأخرى . [ 18 ]

مفهوم ثلاثي الأبعاد لمراكز البيانات المتزامنة مع الشمس القمرية [ 19 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ وودز، دبليو دي (2008). "دخول مدار القمر: مناورة دخول مدار القمر". كيف حلّقت أبولو إلى القمر . استكشاف الفضاء. كتب سبرينغر براكسيس. ص 189-210 . doi : 10.1007/978-0-387-74066-9_8 . ISBN  978-0-387-71675-6.
  2. 1 2 3 4 5 6 7 بيل، ترودي إي. (2006-11-06). "مدارات قمرية غريبة" . ساينس@ناسا . ناسا . مؤرشف من الأصل في 2006-11-10 . تم الاسترجاع في 2012-12-09 . تُسبب الكتل القمرية عدم استقرار معظم المدارات القمرية المنخفضة... عندما يمر قمر صناعي على ارتفاع 50 أو 60 ميلاً فوق سطح القمر، تسحبه هذه الكتل إلى الأمام أو الخلف أو اليسار أو اليمين أو الأسفل، ويعتمد الاتجاه الدقيق وقوة السحب على مسار القمر الصناعي. في غياب أي دفعات دورية من الصواريخ الموجودة على متن القمر الصناعي لتصحيح المدار، فإن معظم الأقمار الصناعية التي تُطلق في مدارات قمرية منخفضة (أقل من 60 ميلاً أو 100 كيلومتر تقريبًا) ستتحطم في النهاية على سطح القمر. ... [هناك] عدد من "المدارات المجمدة" حيث يمكن للمركبة الفضائية البقاء في مدار قمري منخفض إلى أجل غير مسمى. تحدث هذه المدارات عند أربعة ميول: 27°، 50°، 76°، و86° - ويقع الأخير منها تقريبًا فوق قطبي القمر. كان مدار القمر الصناعي الفرعي PFS-1، الذي استمر لفترة طويلة نسبيًا ضمن مهمة أبولو 15، يميل بزاوية 28°، وهي زاوية قريبة من ميل أحد المدارات الثابتة - أما القمر الصناعي PFS-2 فقد عانى من ميل لا يتجاوز 11°.
  3. ↑ كونوبليف، أ.س.؛ أسمر، س.و.؛ كارانزا، إ.؛ سيوجرين، و.ل.؛ يوان، د.ن. (1 مارس 2001). "نماذج الجاذبية الحديثة كنتيجة لمهمة مستكشف القمر". إيكاروس . 150 (1): 1-18 . Bibcode : 2001Icar..150....1K . doi : 10.1006/icar.2000.6573 . ISSN 0019-1035 . 
  4. ↑ "تقرير مهمة أبولو 11" (ملف PDF) . وكالة ناسا . الصفحات 4-3 إلى 4-4. مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 4 مايو 2025. 
  5. ↑ إيلي، تود (يوليو 2005). "مجموعات مستقرة من مدارات قمرية إهليلجية مائلة متجمدة" . مجلة علوم الفضاء . 53 (3): 301-316 . Bibcode : 2005JAnSc..53..301E . doi : 10.1007/BF03546355 .
  6. ↑ تابع، مايك (4 أكتوبر 2017). "دوائر متناقصة باستمرار" . NewScientist.com . تم الاطلاع عليه في 23 يوليو 2023. يبلغ نصف قطر كرة هيل للقمر 60,000 كيلومتر، أي ما يقارب سدس المسافة بينه وبين الأرض.للاطلاع على بيانات متوسط ​​المسافة والكتلة للأجرام السماوية (للتحقق من صحة المرجع المذكور أعلاه)، انظر: ويليامز، ديفيد ر. (20 ديسمبر 2021). "صحيفة حقائق القمر" . NASA.gov . غرينبيلت، ماريلاند: مركز غودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا . تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 يوليو 2023 .
  7. ↑ "نموذج جديد للمدارات القمرية" . Phys.org . 2006-12-01 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2023-11-05 .
  8. ^ "NSSDCA - كويتشياو" . ناسا.جوف . تم الاسترجاع في 10 مايو 2025 .
  9. ↑ مؤسسة الفضاء الجوي (2023-07-20). "اليوم العالمي للقمر! دعونا نتحدث عن الفضاء القريب من القمر" . ميديوم . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2023-11-07 .
  10. ↑ شتاين، بن ب. (23 أغسطس 2011). "قبل 45 عامًا: كيف التُقطت أول صورة للأرض من القمر" . Space.com . تم الاطلاع عليه في 7 أكتوبر 2020 .
  11. ↑ «قبل خمسين عاماً، التقطت هذه الصورة أول منظر للأرض من القمر» . 23 أغسطس 2016. مؤرشف من الأصل في 25 أغسطس 2016.
  12. 1 2 3 ويد، مارك. "لونا" . موسوعة رواد الفضاء . مؤرشف من الأصل في 11 يناير 2012. تم الاطلاع عليه في 17 فبراير 2007 .
  13. 1 2 بايرز، بروس ك. (14 ديسمبر 1976). "الملحق ج [ 367-373 ] سجل المركبات القمرية غير المأهولة، 1958-1968: الاتحاد السوفيتي" . الوجهة: القمر: تاريخ برنامج المركبة المدارية القمرية . الإدارة الوطنية للملاحة الجوية والفضاء. مؤرشف من الأصل في 26 يناير 2021. تم الاسترجاع في 17 فبراير 2007 .
  14. 1 2 ويد، مارك. "مركبة مدارية قمرية" . موسوعة رواد الفضاء. مؤرشف من الأصل في 21 أغسطس 2002. تم الاسترجاع في 17 فبراير 2007 .
  15. ↑ بايرز، بروس ك. (14 ديسمبر 1976). "الفصل التاسع: المهمات الأولى والثانية والثالثة: البحث عن موقع أبولو والتحقق منه، الإطلاق الأول" . الوجهة: القمر: تاريخ برنامج المركبة المدارية القمرية . الإدارة الوطنية للملاحة الجوية والفضاء. مؤرشف من الأصل في 27 سبتمبر 2020. تم الاطلاع عليه في 17 فبراير 2007 .
  16. ↑ جونز، إريك م. (14 ديسمبر 1976). "أول هبوط على سطح القمر" . مجلة أبولو 11 لسطح القمر . الإدارة الوطنية للملاحة الجوية والفضاء . تم الاطلاع عليه بتاريخ 9 نوفمبر 2014 .
  17. ↑ جوردان، ب.؛ بليس، ف.؛ روزمان، ل.؛ كولي، ج. (1993). "تحليل تأثيرات متوسط ​​وقت عبور العقدة المحلية على تطور المدارات المتزامنة مع الشمس" (ملف PDF) . خادم التقارير الفنية لوكالة ناسا . تم الاطلاع عليه بتاريخ 19 أبريل 2026 .
  18. ↑ هارل، ناثان؛ بيرنيكا، هنري ج. (2007). "التحكم في مدار مسح القمر بدفع منخفض" (ملف PDF) . خادم التقارير الفنية التابع لناسا . تم الاطلاع عليه بتاريخ 19 أبريل 2026 .
  19. ↑ أندرسون، ياسمين (22 مارس 2026). "إيلون ماسك يُلمّح إلى دافعات كتلية "شبيهة بالمدافع" لعمليات الإطلاق من القمر" . هندسة مثيرة للاهتمام . تم الاطلاع عليه بتاريخ 28 مارس 2026 .