قمر اصطناعي للاتصالات
تاريخه

اقتُرح مفهوم قمر الاتصالات المستقر بالنسبة إلى الأرض لأول مرة من قِبل آرثر سي. كلارك، إلى جانب فاهيد ك. ساندي بناء على أعمال قسطنطين تسيولكوفسكي. وفي أكتوبر 1945، نشر كلارك مقالا بعنوان «المرحلات خارج الأرض» في المجلة البريطانية «وايرلس وورلد». ووصفت المقالة العوامل الأساسية وراء نشر الأقمار الاصطناعية في المدارات الثابتة بالنسبة إلى الأرض لغرض نقل الإشارات الراديوية. وهكذا، فإن آرثر سي. كلارك غالباً ما يشار إليه بأنه مخترع قمر الاتصالات، ويستخدم مصطلح «حزام كلارك» كوصفة للمدار.
بعد عقود بدأ مشروع اتصالات أطلق عليه «نقل الاتصالات بالقمر» نفذته البحرية الأمريكية. وكان يهدف إلى تطوير طريقة آمنة وموثوقة للاتصالات اللاسلكية باستخدام القمر كعاكس سلبي وقمر اتصالات طبيعي. كان أول قمر اصطناعي للأرض سبوتنك 1 الذي وضعه الاتحاد السوفيتي في مداره في 4 أكتوبر 1957، وقد تم تجهيزه بجهاز إرسال راديوي يعمل على ترددين: 20.005 و 40.002 MHz. تم إطلاق سبوتنيك 1 كخطوة رئيسية في استكشاف تطوير الفضاء والصواريخ. ومع ذلك، لم يتم وضعه في المدار لغرض إرسال البيانات من نقطة إلى أخرى على الأرض.
كان أول قمر اصطناعي يستخدم حصريا لإحداث تقدم في الاتصالات العالمية عبارة عن منطاد اسمه إيكو1  والذي كان أول قمر للاتصالات الاصطناعية في العالم قادر على نقل الإشارات إلى نقاط أخرى على الأرض. صعد إيكو1 إلى ارتفاع 1600 كيلومتر (1000 ميل) فوق الكوكب بعد إطلاقه في 12 أغسطس 1960، لكنه اعتمد على أقدم تكنولوجيا طيران للبشرية - المناطيد. تم إطلاق إيكو1 من قبل وكالة ناسا، وهو عبارة عن منطاد مصنوع من مادة بلاستيكية مدعمة بالألومنيوم يبلغ طوله 30 مترًا (100 قدم) والذي كان بمثابة عاكس سلبي للاتصالات اللاسلكية.  ساعد أول قمر اصطناعي قابل للنفخ في العالم - أو «القمر البالون»، كما كان معروف بشكل غير رسمي آنذاك - في إرساء أساس اتصالات الأقمار الاصطناعية اليوم. الفكرة من وراء قمر الاتصالات هي بسيطة: أرسل البيانات إلى الفضاء وحملها إلى نقطة أخرى على الكرة الأرضية. وقد أنجز إيكو1 هذا من خلال العمل كمرآة هائلة، بطول 10 طوابق، يمكن استخدامها لتعكس إشارات الاتصالات.
كان أول قمر اصطناعي أمريكي لنقل الاتصالات هو مشروع SCORE في عام 1958، والذي استخدم جهاز تسجيل لتخزين وإعادة توجيه الرسائل الصوتية. تم استخدامه لإرسال تحية عيد الميلاد من الرئيس الأمريكي دوايت د. أيزنهاور إلى العالم. ويعد قمر Courier 1B، الذي تم بناؤه من قبل Philco، والذي أطلق في عام 1960، أول قمر اصطناعي مكرر نشط في العالم.
هنا فئتين رئيسيتين من أقمار الاتصالات، سلبية وفعالة. تعكس الأقمار السلبية الإشارة القادمة من المصدر باتجاه المستقبل. في حالة الأقمار السلبية، لا يتم تضخيم الإشارة المنعكسة عند القمر الاصطناعي، ولا يصل سوى مقدار صغير جداً من الطاقة المرسلة إلى المستقبل. وبما أن القمر موجود فوق الأرض، فإن الإشارة الراديوية تضعف بسبب خسارة السير في الفضاء الحر، لذلك تكون الإشارة المستقبلة على الأرض ضعيفة جداً جداً. من ناحية أخرى، تعمل الأقمار الاصطناعية النشطة على تضخيم الإشارة المستقبلة قبل إعادة إرسالها إلى المستقبل على الأرض.
كانت نوعية الأقمار السلبية هي المستخدمة في أول أقمار الاتصالات، ولكنها لا تُستخدم الآن إلا قليلاً. كان تيلستار ثاني قمر اصطناعي نشط للاتصالات المباشرة شارك في تنفيذه كل من التلفون والتلغراف الأمريكي ومختبرات بل ووكالة ناسا ومكتب البريد البريطاني العام و PTT الفرنسية (مكتب البريد) لتطوير الاتصالات عبر الأقمار الاصطناعية كجزء من اتفاقية متعددة الجنسيات، أطلقته ناسا من رأس كانافيرال في 10 يوليو 1962، في أول إطلاق فضائي برعاية خاصة. تم Relay 1 في 13 ديسمبر 1962، وأصبح أول قمر ينقل عبر المحيط الهادئ في 22 نوفمبر 1963.
سبق الأقمار الاصطناعية المستقرة بالنسبة إلى الأرض أقمار مثل Syncom 2 لشركة طائرات هيوز التي تم إطلاقها في 26 يوليو 1963. وكان Syncom 2 أول قمر اصطناعي للاتصالات في مدار أرضي جغرافي متزامن. كانت تدور حول الأرض مرة واحدة في اليوم بسرعة ثابتة، ولكن لأنه لا يزال هناك حركة بين الشمال والجنوب، كانت هناك حاجة إلى معدات خاصة لتعقبها. كان خليفته، سينكوم 3 أول قمر اصطناعي للاتصالات الأرضية. حصل سينكوم 3 على مدار متزامن مع الأرض، دون حركة بين الشمال والجنوب، مما يجعله يبدو من الأرض كجسم ثابت في السماء.
وبدءًا من متجول استكشاف المريخ، استخدم المستكشفون مركبات فضائية مدارية على سطح المريخ كقمر للاتصالات لنقل بياناتهم إلى الأرض.  يستخدم المستكشفون مرسلات تردد فوق العالي لإرسال بياناتهم إلى المدارات، والتي تنقل البيانات إلى الأرض باستخدام إما نطاق سيني أو ترددات النطاق Ka. وتسمح هذه الترددات العالية، إلى جانب أجهزة إرسال أكثر قوة وهوائيات أكبر، للمدارات بإرسال البيانات بشكل أسرع بكثير من قدرة اليابانيين على إدارة الإرسال مباشرة إلى الأرض، مما يحافظ على وقت ثمين على شبكة ناسا لمراقبة الفضاء العميق.