صورة من توليد موقع ليكسيكا prompet: view of a satellite with satellites around it, satellites, cyberspace, orbit around the earth, orbital spaceships, orbital spaceships, space debris, solar sail in space, satellite images, in interstellar space.
جدول المحتويات
إنترنت الأشياء في الفضاء (Space-Iot)
أبرز تطبيقات إنترنت الأشياء في الفضاء
فوائد استخدام إنترنت الأشياء في الفضاء
تحديات تطبيق إنترنت الأشياء في الفضاء
المعايير وقابلية التشغيل البيني
إنترنت الأشياء في الفضاء هو تطبيق من تطبيقات إنترنت الأشياء، لذا علينا شرح مفهوم إنترنت الأشياء أوّلا.
ماهي إنترنت الأشياء؟
إنترنت الأشياء هي تقنية حديثة تسيطر على العالم وهي عبارة عن مجموعة أنظمة وتطبيقات ذكية تكون متّصلة فيما بينها بالإنترنت.
بحيث تتكوّن هذه الأنظمة من مجموعة مستشعرات تجمع البيانات من البيئة المحيطة. أمّا التّحكم في مخرجات هذه المستشعرات يكون بطريقة أوتوماتيكيّة يحدّدها المستخدم أو تكون بتحكّم المستخدم الآني على حسب البيانات المسجّلة.
تتوسّع استعمالات إنترنت الأشياء اليوم شيئا فشيئا من استخدامات فردية (التّحكم في المنازل) إلى استخدامات الحكومات والشّركات إلاّ أنّها لا زالت محدودة ومن المتوقّع أن يتضاعف عدد الأدوات المتصلة في إنترنت الأشياء بحلول عام 2030 مقارنة بعام 2020.
إجمالي الإيرادات السّنوية لإنترنت الأشياء (IoT) في جميع أنحاء العالم من 2020 إلى 2030 من موقع statista
لاشكّ في أن مثل هذه التّطبيقات ستساعدنا كثيرا، ليس فقط في حياتنا اليوميّة بل ستشمل كلّ المجالات أيضا. نحن هنا نتحدّث عن جمع وتحليل كميّات كبيرة من البيانات(درجات الحرارة، كميات التّلوّث، التّنبؤ بالكوارث…)، التي نستطيع الاستفادة منها في الزّراعة والتّعليم ومختلف الصّناعات فهل تفكّر مثلي في احتمالية استغلال مثل هذه التّقنية في الفضاء؟
إنترنت الأشياء في الفضاء (Space-Iot)
نعم الفضاء هو المحطّة التّالية للابتكار في إنترنت الأشياء. طوّر الباحثون في جورجيا تك مفهوم إنترنت الاشياء الفضائي أو كما يسمّى (Space-Iot)، وهو نظام فيزيائي إلكتروني يدمج البيانات على الأرض مع معلومات الأقمار الصّناعية لتمكين مجموعة واسعة من التّطبيقات.
تستفيد الشبكة الفضائيّة من الشبكات المعرّفة بالبرمجيات (SDN) والمحاكاة الافتراضية لوظائف الشبكة (NFV) للتحكم في نظام من الأقمار الصناعية المصغرة (CubeSats) وأجهزة الاستشعار الأرضية وإدارتها.
وتؤدي شبكة مخصصة من CubeSats المنتشرة في الغلاف الخارجي دوراً محورياً في النظام، حيث لا تعمل كبنية تحتية للشبكة فحسب، بل تعمل أيضاً كمستشعرات سلبية ونشطة. تم تصميم IoST ليكون آمنًا، حيث يقدم ميزات أمان مدمجة وخدمات أمان إضافية.
تهدف هذه التقنية بشكل عام إلى توفير اتصال إنترنت أفضل في المناطق النائية وتحسين الأنظمة مثل إدارة النقل العالمية من خلال بنيتها الشبكية المبتكرة.
نظرة عامة على بنية النظام صورة تعريب من موقع georgia tech
أبرز تطبيقات إنترنت الأشياء في الفضاء
عندما يتعلق الأمر بتطبيقات إنترنت الأشياء في الفضاء ، فإنّه لديها حاليا استخدامات مفاهيمية أكثر من التطبيقات المادية. لا يزال هناك العديد من العقبات التي يجب التّغلب عليها قبل أن يتم تنفيذها عمليا.
وفقا لبحث أجرته Techjury بحلول عام 2030 ، تشير التقديرات إلى أنه سيكون هناك ما يقرب من 25.4 مليار جهاز إنترنت الأشياء قيد الاستخدام بمجرد أن تبدأ هذه التطبيقات في التبلور.
بدأ الاتحاد الأوروبي مبادرة المنصّة الأوروبية لإنترنت الأشياء لمساعدة الشّركات التي تنفّذ مشاريع إنترنت الأشياء. يتضمن أحد المقترحات الاستفادة من إنترنت الأشياء وتكنولوجيا الأقمار الصناعية لتوفير اتصال بالإنترنت إلى مناطق العالم التي تفتقر حاليا إلى الوصول.
كانت العديد من المنظمات تبحث في هذا بالفعل. ومع ذلك، فإن متطلبات الطاقة وتكلفة النطاق العريض تحد حاليا من الاستغلال الأمثل لهذه التّكنولوجيا.
وهناك استخدام آخر محتمل يتمثّل في توصيل شبكات إنترنت الأشياء الأرضية بالأقمار الصّناعية لإنشاء شبكة WAN منخفضة الطاقة (LPWAN) في الفضاء. سيتطلب LPWAN نطاقا تردديّا وطاقة أقل ويوفّر القدرة على توسيع نطاق عدد الاتصالات.
لا يزال هذا في المرحلة المفاهيمية ولا يزال يتعين الإجابة على الكثير من الأسئلة، مثل عدد الأقمار الصناعية التي يجب إطلاقها، وكم يجب أن تكون كبيرة، وأين يجب تركيب شبكات إنترنت الأشياء، وكيف يجب أن يبدو معيار اتصالات الشبكة؟
فوائد استخدام إنترنت الأشياء في الفضاء
تسمح تقنية إنترنت الأشياء بمجموعة واسعة من الأجهزة المتّصلة التي يمكنها التّواصل والعمل معا بسلاسة. في سياق استكشاف الفضاء، يمكن أن تساعد إنترنت الأشياء في جمع بيانات قيّمة وتمكين الاتصال في الوقت الفعلي بين الأجهزة المختلفة، مما يسمح بتجربة استكشاف أكثر كفاءة وفعاليّة.
إحدى الطرق الأساسية لاستخدام إنترنت الأشياء في استكشاف الفضاء هي من خلال نشر الأقمار الصناعية. تم تجهيز الأقمار الصناعية بأجهزة استشعار إنترنت الأشياء التي تجمع البيانات عن كل شيء من أنماط الطقس إلى مستويات الإشعاع. ثم يتم نقل هذه المعلومات مرّة أخرى إلى الأرض، مما يسمح للعلماء والباحثين بتحليل واتخاذ قرارات آنية بشأن مهمة الاستكشاف.
باستخدام إنترنت الأشياء، يمكن إنشاء اتصال بين المركبات الفضائية والمركبات الجوالة والأجهزة المتصلة الأخرى ، مما يسمح بتنسيق ومشاركة معلومات أكثر كفاءة. شبكة الاتصالات هذه ضرورية لنجاح أي مهمة لاستكشاف الفضاء.
بالإضافة إلى الاتصالات وجمع البيانات، يتم استخدام إنترنت الأشياء أيضا لتحسين سلامة واستدامة استكشاف الفضاء. يمكن للأجهزة المتّصلة مراقبة صحة وسلامة روّاد الفضاء، وتتبّع حركة المركبات الفضائية، وحتى إعادة تدوير النفايات إلى موارد قابلة للاستخدام. يمكن أن تساعد هذه التّكنولوجيا أيضا في إطالة عمر بعثات الاستكشاف وجعل استكشاف الفضاء أكثر استدامة على المدى الطويل.
مع استمرار التوسع في استكشاف الكواكب، ستستمر أهميّة إنترنت الأشياء في هذا المجال في النمو، من خلال تمكين الاتصال في الوقت الفعلي وجمع البيانات ومراقبة السلامة.
تحديات تطبيق إنترنت الأشياء في الفضاء
على الرّغم من المميّزات والفوائد التي تقدّمها إنترنت الأشياء في الفضاء إلا أنها لازالت تواجه بعض الصّعوبات نذكر منها
👈 الأمان
أحد التحديات الرئيسية لتنفيذ إنترنت الأشياء في الفضاء هو ضمان أمن النظام. فالأصول الفضائية معرضة للهجمات الإلكترونية، ويمكن أن توفر تكنولوجيا إنترنت الأشياء المزيد من نقاط الوصول للقراصنة. لذلك، من الضروري التأكد من أن شبكة إنترنت الأشياء آمنة وأن البيانات المنقولة مشفرة.
👈 الاتصال
هناك تحدٍ آخر يتمثل في التأكد من أن أدوات إنترنت الأشياء تتمتع باتصال ثابت ويمكن الاعتماد عليه بالشبكة. في الفضاء، يمكن أن يمثل الاتصال في الفضاء تحدياً بسبب المسافة بين الأقمار الصناعية والأرض. لذلك، يجب تصميم أنظمة إنترنت الأشياء للتعامل مع الاتصالات المتقطعة والعمل في البيئات ذات النطاق الترددي المنخفض.
👈 إدارة الطاقة
تستهلك أجهزة إنترنت الأشياء الطاقة، وفي الفضاء، تعتبر الطاقة مورداً خاصاً. لذلك، يجب تصميم أنظمة إنترنت الأشياء للحصول على أقل قدر ممكن من الطاقة مع الاستمرار في تقديم الوظائف المطلوبة.
👈 التحديات البيئية
الفضاء بيئة معادية يمكن أن تشكل تحديات لأجهزة إنترنت الأشياء. على سبيل المثال، يمكن أن تؤثر درجات الحرارة القصوى والإشعاع وظروف الفراغ على تنفيذ أجهزة الاستشعار وغيرها من الأدوات. لذلك، يجب تصميم أجهزة إنترنت الأشياء لتتحمل هذه التحديات البيئية.
👈 تأثيرات الإشعاع
يمكن أن يؤدي الإشعاع في الفضاء إلى تعطّل العناصر الإلكترونية أو حتى تعطّلها، مما يشكل تحدياً كبيراً لأجهزة إنترنت الأشياء. يجب أن تكون هذه الآلات مصممة لتتحمل البيئة الإشعاعية وتمنع الأخطاء الناجمة عن الإشعاع.
👈 المعايير وقابلية التشغيل البيني
لا يوجد حالياً معيار لإنترنت الأشياء في الفضاء، مما قد يؤدي إلى مشاكل في التشغيل البيني بين الأنظمة المختلفة. يمكن أن يؤدي ذلك إلى صعوبة دمج مختلف أجهزة ومنصات إنترنت الأشياء، مما قد يعيق نمو شبكة إنترنت الأشياء المتماسكة والفعالة في الفضاء.
👈 التكلفة
قد يكون تطبيق تكنولوجيا إنترنت الأشياء مكلفاً، خاصة في الأماكن التي تحتاج إلى أجهزة وبرامج متخصصة. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تكون نفقات صيانة النظام وتحديثه كبيرة. يمكن أن يخلق تحديات لتبرير الاستثمار في تكنولوجيا إنترنت الأشياء للتطبيقات الفضائية. لذلك، لا تزال التكلفة تشكل تحدياً كبيراً أمام اعتماد إنترنت الأشياء على نطاق واسع في الفضاء.
أخيرا ، يتوقع أن يكون مستقبل إنترنت الأشياء في الفضاء واعدًا، إذ يُعدّ مكوّنا مهما لاستكشاف الكواكب والأجرام السّماوية، ممّا يتيح الاتصال في الوقت الفعلي وجمع البيانات ومراقبة السلامة والاستدامة. مع التطور المستمر لتكنولوجيا إنترنت الأشياء، فإن إمكانات استكشاف الفضاء لا حدود لها، وإمكانيات ما يمكننا تعلّمه وتحقيقه في الكون لا حصر لها.
