التقويم ٢-٢ - كتاب علوم الأرض و الفضاء - الصف 12 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

سؤال س:1: 1. قارن بين أقمار المدار القطبي وأقمار المدار الأرضي الثابت من حيث أيهما الأنسب لمتابعة حريق في منطقتك.

الإجابة: الأقمار ذات المدار الأرضي الثابت هي الأنسب للمتابعة المباشرة؛ لأنها تبقى فوق نفس المنطقة وتوفر مراقبة مستمرة. أما أقمار المدار القطبي فتمر على فترات، وقد تعطي صورًا أدق لكنها ليست مستمرة.

خطوات الحل:

1. **الشرح:** لنفهم هذا السؤال، علينا أولاً معرفة الفرق الأساسي بين نوعي المدارين المذكورين. **أقمار المدار القطبي:** تدور حول الأرض من القطب الشمالي إلى القطب الجنوبي، وتغطي مناطق مختلفة في أوقات مختلفة. لذلك، تمر فوق منطقة معينة على الأرض في أوقات محددة فقط، وليس بشكل دائم. **أقمار المدار الأرضي الثابت:** تدور حول الأرض بنفس سرعة دوران الأرض حول نفسها، لذلك تظل ثابتة فوق نقطة محددة على خط الاستواء. هذا يعني أنها تراقب نفس المنطقة بشكل مستمر ودائم. الآن، نطبق هذا على حالة متابعة حريق في منطقتنا. الهدف هو المراقبة المستمرة والمباشرة للحريق لتتبع انتشاره وإدارته. بما أن الأقمار ذات المدار الأرضي الثابت تبقى فوق نفس المنطقة وتوفر صوراً بشكل مستمر دون انقطاع، فهي الأنسب لمتابعة حريق يتطور بسرعة ويتطلب مراقبة لحظية. أما أقمار المدار القطبي، فبسبب مرورها على فترات، قد تفوت بعض التطورات المهمة للحريق بين فترات المرور، مما يجعلها أقل ملاءمة للمتابعة المستمرة المطلوبة في هذه الحالة. إذن الإجابة هي: **الأقمار ذات المدار الأرضي الثابت هي الأنسب للمتابعة المباشرة؛ لأنها تبقى فوق نفس المنطقة وتوفر مراقبة مستمرة. أما أقمار المدار القطبي فتمر على فترات، وقد تعطي صورًا أدق لكنها ليست مستمرة.**

سؤال س:2: 2. يريد رواد الفضاء القيام بتجارب علمية تستغرق 4 أشهر، فما التقنية الفضائية المناسبة لهم مبينا سبب اختيارك.

الإجابة: محطة فضائية مأهولة؛ لأنها توفر بيئة معيشة ومختبرات تسمح بإجراء تجارب طويلة المدى (4) أشهر) في ظروف انعدام الجاذبية.

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المفهوم):** نتذكر أن هناك عدة تقنيات فضائية، مثل الأقمار الصناعية غير المأهولة، والمركبات الفضائية المأهولة قصيرة المدى (مثل مكوك الفضاء)، والمحطات الفضائية المأهولة.
2. **الخطوة 2 (التطبيق):** ننظر إلى متطلبات التجربة: مدة 4 أشهر. هذه مدة طويلة جداً تتطلب بيئة معيشية مناسبة للبشر (رواد الفضاء) لفترة طويلة، وكذلك مختبرات مجهزة لإجراء التجارب العلمية. الأقمار الصناعية غير المأهولة لا تناسب لأنها غير مصممة لوجود البشر. المركبات الفضائية المأهولة قصيرة المدى (مثل مكوك الفضاء) مصممة لمهام تستغرق أياماً أو أسابيع قليلة، وليس أشهراً. المحطة الفضائية المأهولة هي الوحيدة المصممة خصيصاً لبقاء البشر لفترات طويلة (شهور أو سنوات) في الفضاء، وتحتوي على مساحات معيشية ومختبرات علمية متكاملة.
3. **الخطوة 3 (النتيجة):** لذلك التقنية الفضائية المناسبة هي: **محطة فضائية مأهولة؛ لأنها توفر بيئة معيشة ومختبرات تسمح بإجراء تجارب طويلة المدى (4 أشهر) في ظروف انعدام الجاذبية.**

سؤال س:3: 3. يرغب العلماء في الحصول على عينة ترابية من إحدى الكويكبات التي بدأت تقترب من مدار الأرض حول الشمس؛ وذلك لدراسة مكوناته الأولية وعلاقتها ببناء النظام الشمسي. حدد التقنيات الضرورية للقيام بهذه المهمة مبينا دور كل تقنية.

الإجابة: التقنيات الضرورية: - صاروخ إطلاق - مركبة فضائية غير مأهولة - نظام دفع ومناورة - نظام ملاحة وتوجيه (GNC) - أجهزة استشعار وكاميرات - ذراع آلي وأداة أخذ عينات - نظام اتصالات - مصدر طاقة - كبسولة عودة للعينات

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المعطيات والمتطلبات):** لنحدد ما لدينا: - الهدف: الحصول على عينة ترابية من كويكب قريب من مدار الأرض. - الغرض: دراسة مكوناته وعلاقته ببناء النظام الشمسي. - هذا يعني أن المهمة تتطلب الوصول إلى الكويكب، والهبوط عليه أو الاقتراب منه، وجمع العينة، ثم إعادتها إلى الأرض للدراسة.
2. **الخطوة 2 (التقنيات ودورها):** لإنجاز هذه المهمة المعقدة، نحتاج إلى مجموعة من التقنيات المتكاملة: 1. **صاروخ إطلاق:** لوضع المركبة الفضائية في مسارها نحو الفضاء والكويكب. 2. **مركبة فضائية غير مأهولة:** لأن المسافة والظروف خطيرة على البشر، فهي تحمل جميع الأنظمة والأدوات. 3. **نظام دفع ومناورة:** للتحكم في سرعة واتجاه المركبة خلال رحلتها الطويلة وتعديل مسارها للوصول إلى الكويكب والهبوط عليه أو الاقتراب منه. 4. **نظام ملاحة وتوجيه (GNC):** لتحديد موقع المركبة بدقة في الفضاء الشاسع وتوجيهها نحو الكويكب المستهدف. 5. **أجهزة استشعار وكاميرات:** لتصوير الكويكب من بعيد، ثم مساعدة نظام التوجيه أثناء الاقتراب والهبوط، واختيار موقع أخذ العينة المناسب. 6. **ذراع آلي وأداة أخذ عينات:** لأن المركبة غير مأهولة، نحتاج إلى ذراع آلي يحمل أداة (مثل مثقاب أو مجرفة صغيرة) لجمع العينة الترابية من سطح الكويكب. 7. **نظام اتصالات:** لإرسال البيانات (صور، قياسات) إلى الأرض وتلقي الأوامر من مركز التحكم على الأرض. 8. **مصدر طاقة:** (مثل الألواح الشمسية) لتشغيل جميع أنظمة المركبة وأجهزتها طوال المهمة التي قد تستغرق سنوات. 9. **كبسولة عودة للعينات:** وعاء محكم ومقاوم للحرارة يحفظ العينة داخله، وينفصل عن المركبة الرئيسية ليعود إلى الغلاف الجوي للأمر ويهبط (بمظلة مثلاً) ليتم استرداد العينة.
3. **الخطوة 3 (النتيجة):** إذن، التقنيات الضرورية مع دور كل منها هي: **- صاروخ إطلاق:** وضع المركبة في مسارها. **- مركبة فضائية غير مأهولة:** حمل الأنظمة وإنجاز المهمة. **- نظام دفع ومناورة:** التحكم في المسار والهبوط. **- نظام ملاحة وتوجيه (GNC):** التوجيه الدقيق. **- أجهزة استشعار وكاميرات:** التصوير والمساعدة في الهبوط واختيار الموقع. **- ذراع آلي وأداة أخذ عينات:** جمع العينة. **- نظام اتصالات:** التواصل مع الأرض. **- مصدر طاقة:** تشغيل الأنظمة. **- كبسولة عودة للعينات:** إعادة العينة بأمان إلى الأرض.

ما هي الأنواع الأربعة الرئيسة للمركبات الفضائية حسب تصنيفها؟

الإجابة: الأقمار الصناعية، محطات الفضاء، مركبات الفضاء المأهولة، مركبات الفضاء غير المأهولة.

الشرح: يتم تصنيف المركبات الفضائية بناءً على مهامها وطريقة عملها إلى هذه الأنواع الأربعة الرئيسة.

تلميح: راجع قائمة التصنيف في قسم الخلاصة.

التصنيف: ملخص | المستوى: سهل

اذكر أنواع مدارات الأقمار الصناعية الأربعة.

الإجابة: المدار الأرضي المنخفض، المدار الأرضي المتوسط، المدار الثابت للأرض، المدار القطبي الأرضي.

الشرح: تختلف مدارات الأقمار الصناعية في خصائصها وارتفاعها عن سطح الأرض، مما يجعل كل منها مناسباً لمهام محددة.

تلميح: تذكر أن المدارات تختلف حسب ارتفاعها وموقعها بالنسبة للأرض.

التصنيف: ملخص | المستوى: سهل

ما التقنية الفضائية المناسبة لرواد الفضاء الذين يريدون القيام بتجارب علمية تستغرق 4 أشهر؟ وضح السبب.

الإجابة: محطة الفضاء. لأنها تتيح البقاء لفترات طويلة في الفضاء لإجراء التجارب العلمية.

الشرح: محطات الفضاء مصممة خصيصاً لإقامة طويلة الأمد في الفضاء، مما يجعلها الأنسب للتجارب التي تستغرق عدة أشهر.

تلميح: فكر في التقنية التي تسمح للإنسان بالعيش والعمل في الفضاء لفترات ممتدة.

التصنيف: تفكير ناقد | المستوى: متوسط

ما هي التقنيات الضرورية للحصول على عينة ترابية من كويكب يقترب من مدار الأرض؟ وما دور كل منها؟

الإجابة: تتطلب المهمة مركبة فضائية غير مأهولة مزودة بأدوات جمع العينات. دور المركبة: الوصول إلى الكويكب وجمع العينة وإعادتها إلى الأرض. دور أدوات الجمع: أخذ العينة الترابية بشكل آمن ودقيق.

الشرح: تعد المركبات غير المأهولة هي الخيار الآمن والعملي لمهام جمع العينات من الأجرام البعيدة والخطرة، حيث تقوم بأدوار متعددة تشمل الوصول والجمع والعودة.

تلميح: ركز على نوع المركبة المناسبة لهذه المهمة الخطرة والبعيدة، والأدوات المطلوبة لتحقيق الهدف.

التصنيف: تفكير ناقد | المستوى: صعب