هاتف فضائي

الهاتف الفضائي (ويُسمى أيضًا هاتف الأقمار الصناعية أو هاتف ساتفون ) هو نوع من الهواتف المحمولة يتصل بشبكة الهاتف العامة عبر الأقمار الصناعية بدلاً من أبراج الاتصالات الأرضية . وبينما تعتمد شركات خدمات الهاتف الخلوي على أبراج الاتصالات، تعمل خدمة الهاتف الفضائي حتى في المناطق التي لا تغطيها شبكة أرضية، ولكنها تتطلب وجود خط رؤية مباشر مع القمر الصناعي. وتدعم معظم هذه الهواتف خدمات الصوت والرسائل النصية وبيانات النطاق الترددي المنخفض.

يمكن استخدام الهواتف الفضائية في المناطق التي تفتقر إلى البنية التحتية للاتصالات التقليدية أو التي تعطلت فيها. وتشمل تطبيقاتها الاتصالات البحرية والجوية، والرحلات الاستكشافية في المناطق النائية، والخدمات اللوجستية، والاستجابة لحالات الطوارئ. ^{[ 1 ]}

كانت الهواتف المحمولة القديمة كبيرة الحجم وتتطلب هوائيات قابلة للنشر، بينما أصبحت الطرازات الأحدث مماثلة في الحجم للهواتف الذكية العادية . تستخدم التركيبات الثابتة على السفن والمركبات هوائيات ميكروويف موجهة تتعقب الأقمار الصناعية تلقائيًا. قد تعتمد الأنظمة الأصغر حجمًا على تقنية VoIP عبر روابط الإنترنت عبر الأقمار الصناعية مثل BGAN أو VSAT . يكون الاستقبال داخل المباني محدودًا وقد يتطلب هوائيات خارجية أو أجهزة إعادة إرسال. في الآونة الأخيرة، أصبح بالإمكان استخدام الهواتف الذكية غير المعدلة، التي لا تدعم الاتصالات عبر الأقمار الصناعية، لإجراء مكالمات هاتفية مباشرة عبر الأقمار الصناعية. ^{[ 2 ] [ 3 ]}

تم نقل أولى الإشارات الصوتية عبر الأقمار الصناعية في عام 1958 باستخدام القمر الصناعي التجريبي SCORE ، بعد فترة وجيزة من إطلاق سبوتنيك 1. أصبح MARISAT (1976) أول قمر صناعي مخصص للاتصالات المتنقلة، وتم دمجه لاحقًا في منظمة Inmarsat التي تأسست عام 1979. ^{[ 4 ]}

تعمل أنظمة الاتصالات الهاتفية عبر الأقمار الصناعية بشكل رئيسي من خلال نوعين من المدارات: المدار الثابت بالنسبة للأرض (GEO)، على ارتفاع حوالي 35,786 كيلومترًا (22,236 ميلًا) فوق سطح الأرض، والمدار الأرضي المنخفض (LEO)، على ارتفاع يتراوح بين 640 و1,120 كيلومترًا (400 إلى 700 ميل) . ويحدد المدار منطقة التغطية وزمن الاستجابة وتصميم المحطة الطرفية.  

الأنظمة الجغرافية الثابتة

تظهر أقمار GEO ثابتة في السماء، مما يتيح تغطية شبه عالمية بعدد قليل من الأقمار. يؤدي مسار الإشارة الطويل إلى تأخير بسيط، ولكنه يدعم معدل نقل بيانات أعلى من شبكات LEO. خدمة GEO موثوقة حتى خط عرض 70 درجة تقريبًا؛ بينما تنخفض جودة الإشارة بالقرب من القطبين أو في المناطق ذات التضاريس الوعرة.

تشمل الشركات البارزة العاملة في مجال تحديد المواقع الجغرافية ما يلي:

• شركة ACeS – مشغل مقره إندونيسيا نشط من عام 2000 إلى عام 2014
• إنمارسات – تأسست عام 1979، وتوفر تغطية عالمية باستثناء المناطق القطبية
• ثريا – شركة مقرها الإمارات العربية المتحدة، تعمل منذ عام 1997 في جميع أنحاء أوروبا وأفريقيا وآسيا وأستراليا
• MSAT / SkyTerra – شركة اتصالات في أمريكا الشمالية تقدم محطات طرفية متنقلة وثابتة
• تيرستار – مشغل أمريكي يستخدم مدارًا متزامنًا مع الأرض
• تيانتونغ – نظام تحديد المواقع الجغرافية الصيني لخدمات الصوت والرسائل الإقليمية

أنظمة المدار الأرضي المنخفض

تدور أقمار LEO حول الأرض كل 70-100 دقيقة. ويتطلب استمرار الخدمة وجود مجموعات من عشرات الأقمار الصناعية، حيث يبقى كل قمر صناعي مرئياً لبضع دقائق فقط. ^{[ 5 ]}

المشغلون الرئيسيون:

• غلوبال ستار – 48 قمراً صناعياً نشطاً تغطي معظم المناطق البرية؛ وتعتمد على البوابات الأرضية التي تقع ضمن نطاق رؤية الأقمار الصناعية.
• إيريديوم – 66 قمرًا صناعيًا نشطًا بالقرب من القطب مع روابط بين الأقمار الصناعية توفر تغطية عالمية ^{[ 6 ]}

أُطلق كلا النظامين في أواخر التسعينيات، وتعرضا للإفلاس، ثم أُعيد هيكلتهما لاحقاً. وتتراوح سرعات نقل البيانات النموذجية من 2.4 إلى 9.6  كيلوبت/ثانية.

تستخدم شبكات الهاتف عبر الأقمار الصناعية رموز ترقيم دولية خاصة. تستخدم أرقام إنمارسات الرمز +870. تم التخلص التدريجي من الرموز التاريخية +871–+874 في عام 2008. ^{[ 11 ]} تستخدم شبكات المدار الأرضي المنخفض مثل إيريديوم وجلوبال ستار نطاقات ضمن +881، بينما تستخدم الأنظمة الإقليمية الأصغر +882 للشبكات الدولية.

لا تزال الاتصالات عبر الأقمار الصناعية أغلى بكثير من خدمات الهاتف المحمول الأرضية نظرًا لتكاليف الإطلاق والصيانة. يبلغ سعر الهواتف المستعملة عادةً بضع مئات من الدولارات الأمريكية، بينما تصل تكلفة الطرازات الجديدة ومحطات النطاق العريض إلى عدة آلاف. وتشمل رسوم الخدمة غالبًا رسومًا شهرية أساسية وأسعارًا للدقيقة أعلى من مثيلاتها في خدمات الهاتف المحمول. ^{[ 12 ]}

تفرض بعض الحكومات قيوداً أو تشترط الحصول على تراخيص لاستخدام الهواتف الفضائية نظراً لاتصال هذه الأجهزة مباشرةً بشبكات أجنبية. وتُطبق هذه القيود في دول مثل الصين والهند وميانمار وكوريا الشمالية وروسيا، وتستند هذه القيود عموماً إلى اعتبارات تتعلق بالأمن القومي أو إدارة الطيف الترددي. ^{[ 13 ]}

تستخدم أنظمة الهواتف الفضائية الحديثة تشفيرًا لحركة الصوت، ولكن تبين أن الخوارزميات الاحتكارية السابقة (GMR-1، GMR-2) تعاني من نقاط ضعف في التشفير. ^{[ 14 ]} وللاتصالات الحساسة، تُستخدم تشفيرات إضافية أو خدمات أقمار صناعية آمنة.

تُعدّ الهواتف الفضائية ذات قيمة كبيرة عند تعطل الشبكات الأرضية أثناء الكوارث الطبيعية أو النزاعات. وقد ساهمت في دعم الاتصالات عقب أحداث مثل الزلازل الكبرى والأعاصير وانقطاع التيار الكهربائي. ^{[ 15 ]} ونظرًا لأن كل شعاع فضائي يخدم مناطق واسعة، فإن السعة تظل محدودة أثناء حالات الطوارئ واسعة النطاق.

في العقد الثاني من القرن الحادي والعشرين، أُضيفت خاصية الاتصال بالأقمار الصناعية إلى بعض الهواتف الذكية لاستخدامها في حالات الطوارئ. أطلقت شركة ثريا هاتف X5 Touch (2018) الذي يجمع بين الاتصال عبر الأقمار الصناعية والاتصال الخلوي. ^{[ 16 ]} كما أضافت شركة آبل خدمة الرسائل النصية الطارئة عبر الأقمار الصناعية مع هاتف iPhone 14 (2022) وخدمة المساعدة على الطريق مع هاتف iPhone 15 (2023). ^{[ 17 ]} وتدعم هذه الخدمات عادةً التواصل النصي وبيانات الطوارئ المحدودة.

• شبكة النطاق العريض العالمية
• خدمة الهاتف المحمول عبر الأقمار الصناعية
• الإنترنت عبر الأقمار الصناعية
• الاتصالات السلكية واللاسلكية

• تاريخ الهاتف الفضائي المحمول (GlobalCom، 2018)
• جامعة سري – نظرة عامة على مجموعات الأقمار الصناعية
• الأسئلة الشائعة حول الهواتف الفضائية (نظرة عامة فنية)