يستطيع أول قمر صناعي لأندوريل مزود بنظام "الرؤية الليلية" بالأشعة تحت الحمراء تتبع الأقمار الصناعية المنافسة في ظل الأرض

الملخص:

أعلنت شركة Anduril Industries، وهي شركة تكنولوجيا دفاع أمريكية، أن أول قمر صناعي مطور بشكل مستقل قد أكمل بنجاح عرضًا تقنيًا مهمًا. ويمكن لجهاز استشعار الأشعة تحت الحمراء طويل الموجة الذي يحمله القمر الصناعي اكتشاف المركبات الفضائية الأخرى في غياب ضوء الشمس. ومن خلال التقاط الإشعاع الحراري الصادر عن الهدف، يمكن ملء نقطة المراقبة العمياء في منطقة ظل الأرض الموجودة في نظام المراقبة التقليدي عبر الأقمار الصناعية.

دخل القمر الصناعي، المسمى Anduril-216، الفضاء في مهمة إطلاق مشاركة ركوب SpaceX في يوليو من هذا العام ويعمل في مدار أرضي منخفض على بعد حوالي 590 كيلومترًا من الأرض. تم تمويل وتطوير القمر الصناعي بواسطة شركة Anduril نفسها. الحجم الإجمالي يعادل تقريبًا حجم الفرن. يتم استخدامه بشكل أساسي للتحقق من تكنولوجيا مراقبة الفضاء التي طورتها الشركة بشكل مستقل.

وقال أندوريل إنه في كل مرة يدور فيها أندوريل-216 حول الأرض، فإنه يقضي حوالي ثلث وقته في ظل الأرض. في هذه المرحلة، لا تستطيع أجهزة الاستشعار البصرية التقليدية التي تعتمد على الضوء المرئي أن تراقب بشكل فعال المركبات الفضائية التي لا تضاء بالشمس. إذا قام القمر الصناعي المستهدف بتعديل مداره أو مناورته في هذا الوقت، فقد يفقد نظام المراقبة الأرضية مساره مؤقتًا.

وهذا مهم بشكل خاص لمراقبة الفضاء العسكري. تحتاج قوة الفضاء الأمريكية إلى المراقبة المستمرة لحالة تشغيل الأقمار الصناعية التابعة للدول الأخرى، وتحديد ما إذا كان المعارضون المحتملون ينفذون مناورات مدارية تهديدية، وكذلك إصدار تحذيرات مبكرة لمشغلي الأقمار الصناعية العالمية بشأن الاصطدامات المحتملة.

في الوقت الحالي، تعتمد المراقبة عبر الأقمار الصناعية بشكل أساسي على الرادار الأرضي والتلسكوبات الضوئية الأرضية وأجهزة الاستشعار البصرية المنتشرة في الفضاء. ومع ذلك، لا يمكن لشبكة المراقبة الأرضية أن تغطي جميع مناطق العالم، ولا تستطيع الولايات المتحدة نشر معدات المراقبة بشكل تعسفي على الأراضي ذات السيادة للمعارضين المحتملين. ولذلك، عندما يدخل ساتل ما إلى منطقة ظل الأرض، قد يواجه نظام المراقبة فجوات تتبع قصيرة.

الحل الذي اعتمدته شركة Anduril هذه المرة هو تقنية التصوير بالأشعة تحت الحمراء طويلة الموجة. على عكس الكاميرات الضوئية التقليدية التي تعتمد على ضوء الشمس لإضاءة الهدف ثم تصويره من خلال الضوء المنعكس، يمكن لأجهزة استشعار الأشعة تحت الحمراء طويلة الموجة اكتشاف الإشعاع الحراري الصادر عن الجسم نفسه مباشرة. حتى لو كان القمر الصناعي المستهدف في بيئة مظلمة تمامًا، فطالما يمكن التعرف على إشعاعه الحراري بواسطة المستشعر، فلا تزال هناك فرصة لاكتشافه وتتبعه.

وقال جوكول سوبرامانيان، نائب الرئيس الأول للهندسة في شركة Anduril، إن هذه المجموعة من أجهزة الاستشعار لديها نطاق ديناميكي كبير جدًا وهي أقل تداخلًا نسبيًا مع ضوء الشمس، لذا يمكنها العمل في بيئة مظلمة تمامًا. وهو يعتقد أن هذه القدرة يمكن أن تساعد الجيش الأمريكي في الحفاظ على مراقبة المركبات الفضائية الأخرى في المناطق المدارية التي كان من الصعب مراقبتها بشكل مستمر في الماضي.

كما أشار آدم ثورن، رئيس قسم الأنظمة المدارية في أندوريل، إلى أن أجهزة استشعار الضوء المرئي التقليدية غالبا ما تواجه صعوبة في الاستمرار في العمل بعد دخول الأقمار الصناعية في ظل الأرض، في حين يمكن لأنظمة الأشعة تحت الحمراء طويلة الموجة استخدام التوقيع الحراري للأهداف لملء هذه الفجوة، مما يتيح للمراقبين فرصة مراقبة المناورات المدارية التي ينفذها المعارضون خلال هذه الفترات.

لم يتم تطوير هذه التقنية بالكامل من الصفر. قامت Anduril بتطبيق تكنولوجيا التصوير بالأشعة تحت الحمراء المتراكمة في أنظمة الأسلحة المستقلة على مجال الفضاء. وأصدرت الشركة صورة بالأشعة تحت الحمراء التقطها Anduril-216، تظهر القمر وهو يظهر بالقرب من أفق الأرض. هذه واحدة من عدد صغير من الصور المعروضة حاليًا، وتستخدم بشكل أساسي لتوضيح أن المستشعر قادر على العمل بشكل طبيعي في بيئة مدارية.

قال ثورن إن نظام الأشعة تحت الحمراء طويل الموجة هذا لا يمكنه فقط اكتشاف المركبات الفضائية البعيدة كأهداف لم يتم حلها، بل يمكنه أيضًا الحصول على معلومات تصوير أكثر تفصيلاً عندما تكون المسافة قريبة بدرجة كافية. ويعني ما يسمى بالتصوير غير المحلّل أن المستشعر يمكنه تحديد الهدف وموقعه، ولكن لا يمكنه التمييز بوضوح بين البنية المحددة للهدف؛ عندما يكون قمر المراقبة الصناعي قريبًا من الهدف، من الممكن الحصول على صور أكثر تفصيلاً يمكن استخدامها للتحقق من الظروف الخارجية للأقمار الصناعية الأخرى.

في الوقت الحاضر، تركز أندوريل أبحاثها وتطويرها بشكل أساسي على مراقبة المدار الأرضي المنخفض، لكن الشركة تعتقد أنه يمكن تطبيق هذه التقنية أيضًا على مدارات أخرى في المستقبل، بل وتمتد إلى الفضاء القمري لمراقبة أنشطة المركبات الفضائية بالقرب من القمر.

بالإضافة إلى مستشعر الأشعة تحت الحمراء، تم تجهيز Anduril-216 أيضًا بنظامين مهمين آخرين، وهما وحدة حساب المهمة ووحدة طاقة الحمل الديناميكي.

وحدة حوسبة المهمة مسؤولة عن معالجة ودمج البيانات التي تم جمعها بواسطة أجهزة استشعار مختلفة داخل القمر الصناعي، مثل صور الأشعة تحت الحمراء وصور الضوء المرئي، وتوليد نتائج تتبع الهدف مباشرة دون الحاجة إلى إعادة جميع البيانات الأولية إلى الأرض للتحليل اليدوي. تعمل قدرة المعالجة على متن الطائرة على تقليل متطلبات نقل البيانات وتقصير الوقت بين اكتشاف الهدف والحكم عليه.

وحدة طاقة الحمل الديناميكية مسؤولة عن ضبط وإدارة إمدادات الطاقة وفقًا لاحتياجات أحمال المهام المختلفة، مما يسمح بدمج المعدات المختلفة بشكل أكثر مرونة في منصة القمر الصناعي. ويأمل أندوريل في تقليل تكاليف التكيف بين مهمات الأقمار الصناعية المختلفة من خلال وحدات موحدة وتجنب الحاجة إلى إعادة تصميم نظام الطاقة بالكامل في كل مرة يتم فيها تغيير الحمل.

من الجدير بالذكر أن شركة Anduril ليس لديها خطط لإنشاء خط إنتاج خاص بها لتصنيع الأقمار الصناعية. يتم توفير منصة القمر الصناعي Anduril-216 من قبل شركة Apex Space الناشئة. تفضل الشركة شراء منصات أقمار صناعية تابعة لجهات خارجية ثم دمج أجهزة الاستشعار ذاتية التطوير ووحدات الحوسبة وأنظمة الطاقة لتشكيل نظام فضائي مناسب لمهام مختلفة.

يعمل لدى Anduril حاليًا أكثر من 350 موظفًا يعملون في مجال الأعمال الفضائية ويعملون على توسيع الفرق الفنية والبنية التحتية ذات الصلة. كما استحوذت الشركة سابقًا على شركة ExoAnalytic Solutions التجارية لتتبع الأقمار الصناعية لتعزيز قدراتها في مجال الوعي الظرفي الفضائي.

فيما يتعلق بنموذج الأعمال، لا تخطط شركة Anduril حاليًا لبيع أقمار صناعية أو أجهزة استشعار كاملة لحكومة الولايات المتحدة. وبدلاً من ذلك، تأمل في الحصول على بيانات مراقبة الفضاء من خلال نشر معداتها الخاصة ومن ثم تقديم هذه البيانات إلى الجيش الأمريكي. وذكرت الشركة أنها لم تبع بعد النظام الذي أظهره Anduril-216 لعملاء خارجيين كمنتج مستقل، لكنها لا تستبعد تغيير هذه الاستراتيجية في المستقبل.

يمثل هذا العرض التكنولوجي التوسع الرسمي لشركة Anduril في نطاق أعمالها من الأنظمة التقليدية البرية والجوية والبحرية المستقلة إلى مجال الفضاء. مع استمرار تزايد عدد الأقمار الصناعية العالمية، حظيت عمليات الاقتراب القريبة وتعديلات المدار ومخاطر الاصطدام المحتملة بين الأقمار الصناعية باهتمام متزايد. أصبحت التكنولوجيا التي يمكنها تتبع المركبات الفضائية بشكل مستمر في جميع الظروف الجوية جزءًا مهمًا من مراقبة الفضاء الجوي العسكري والتجاري.

ومع ذلك، يعرض Anduril حاليًا بشكل علني الصور القمرية التي تم التقاطها بواسطة أجهزة استشعار الأشعة تحت الحمراء، ولم تصدر الشركة بيانات اختبار كاملة كافية لتقييم دقة التتبع الفعلية للأقمار الصناعية الأخرى بشكل مستقل. ولذلك، أثبت هذا العرض الناجح أن المعدات ذات الصلة قد دخلت المدار ولديها قدرات عمل أولية، ولكن لا يزال هناك مجال لمزيد من الاختبارات قبل أن تتمكن من التحقق من أدائها الكامل في مهام المراقبة العسكرية المعقدة.