أكملت البوصلة الكمومية اختبار الطيران الحقيقي، وقد يأتي عصر جديد من الملاحة الخالية من الاعتماد على نظام تحديد المواقع العالمي (GPS).

الملخص:

اليوم، حيث يعتمد العالم بشكل كبير على نظام الملاحة GPS، حققت تقنية جديدة قد تغير طريقة الملاحة في المستقبل تقدمًا مهمًا. أكمل فريق بحث أمريكي مؤخرًا بنجاح اختبار طيران "البوصلة الكمية"، والتحقق من قدرة الجهاز على تحديد المواقع والملاحة دون الاعتماد على إشارات الملاحة عبر الأقمار الصناعية، مما يفتح اتجاهًا جديدًا للتطوير المستقبلي للطيران والأنظمة العسكرية وغير المأهولة.

تقود وكالة مشاريع الأبحاث المتقدمة التابعة لوزارة الدفاع الأمريكية (DARPA) مشروع الاختبار هذا، وهو جزء من برنامج أجهزة الاستشعار الكمومية القوية (RoQS). وتم تسمية الجهاز المستخدم في الاختبار باسم "Lumberjack"، وهو نظام ملاحي جديد تم تطويره بناءً على مبادئ تكنولوجيا الكم.

على عكس طرق الملاحة التقليدية، لا تحتاج البوصلات الكمومية إلى استقبال إشارات الأقمار الصناعية لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، ولكنها تستخدم المجال المغناطيسي الطبيعي للأرض لتحديد المواقع. هناك اختلافات طفيفة في المجال المغناطيسي للأرض في مناطق مختلفة، وهذه الاختلافات تخلق "بصمة مغناطيسية" فريدة من نوعها. وتحدد البوصلة الكمومية موقعها عن طريق قياس خصائص المجال المغناطيسي بدقة عالية ومقارنتها بخريطة جيومغناطيسية محددة مسبقًا.

قال الباحثون إنه على الرغم من أن نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) التقليدي مريح للغاية، إلا أن نقاط ضعفه واضحة أيضًا. إشارات نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) ضعيفة وعرضة للتداخل والحجب وحتى هجمات الانتحال. في بيئات ساحة المعركة المعقدة، والمرافق الموجودة تحت الأرض، والمناطق تحت الماء، وبعض المناطق عالية الخطورة، قد لا يعمل نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) بشكل مستقر. ومن المتوقع أن تصبح البوصلة الكمومية بديلا مهما.

في اختبار الطيران هذا، قام فريق البحث بتثبيت جهاز Lumberjack على منصة طيران حقيقية لأول مرة للتحقق من أدائه في بيئة التشغيل الفعلية. تظهر نتائج الاختبار أن النظام يمكنه قياس المعلومات المغناطيسية الأرضية بشكل مستمر أثناء الرحلة وإكمال مهمة تحديد الموقع بنجاح.

تقع تكنولوجيا مقياس المغناطيسية الكمي في قلب هذه الإمكانية. ويستخدم الجهاز التأثيرات الكمومية للكشف عن تغيرات المجال المغناطيسي الضعيفة للغاية، كما أن حساسيته أعلى بكثير من أجهزة الاستشعار المغناطيسية التقليدية. في الماضي، كانت هذه الأنظمة في كثير من الأحيان ضخمة ومعقدة ولا يمكن تشغيلها إلا في بيئة معملية. يثبت هذا الاختبار أن التكنولوجيا ذات الصلة قد بدأت في التحرك نحو التطبيق العملي.

وأشار الباحثون إلى أن Lumberjack لا يمثل نوعًا جديدًا من أدوات الملاحة فحسب، بل يمثل أيضًا عنصرًا أساسيًا في "نظام الملاحة الخالي من نظام تحديد المواقع العالمي" (GPS) المستقبلي. مع استمرار تطور الطائرات بدون طيار والمركبات الجوية المستقلة وأنظمة القيادة الذاتية، تتزايد الحاجة إلى قدرات ملاحية موثوقة للغاية. في حالة فشل نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) أو تداخله، قد يصبح الملاحة الكمومية وسيلة مهمة للحماية.

بالإضافة إلى التطبيقات العسكرية، من المتوقع أن تدخل التقنيات ذات الصلة المجال المدني في المستقبل. قد تستفيد البيئات الخاصة مثل الطيران المحيطي والرحلات القطبية والعمليات في أعماق البحار من تكنولوجيا الملاحة التي لا تعتمد على إشارات الأقمار الصناعية.

تعتقد DARPA أن التحقق من الطيران هذا يثبت أن أجهزة الاستشعار الكمومية قد بدأت في الانتقال من مرحلة البحث العلمي الأساسي إلى مرحلة التطبيق الهندسي. وعلى الرغم من أن المعدات لا تزال بعيدة عن النشر الكامل، فإن نضج التكنولوجيات ذات الصلة يتسارع.

قال المطلعون على الصناعة إنه في العقود القليلة الماضية، أصبح نظام تحديد المواقع (GPS) تقريبًا هو البنية التحتية للملاحة الحديثة. ومع استمرار تزايد الطلب على تكنولوجيا الحرب الإلكترونية، وقدرات تداخل الإشارات، والأنظمة المستقلة، تبحث البلدان عن "حلول ملاحية أخرى غير نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)." تعتبر البوصلات الكمومية واحدة من أكثر التقنيات المرشحة الواعدة حاليًا.

مع الانتهاء بنجاح من اختبار الطيران هذا، تتحول الملاحة الكمومية تدريجيًا من مفهوم مختبري إلى نظام هندسي حقيقي وممكن. إذا كان من الممكن تحقيق المزيد من التصغير والتطبيقات واسعة النطاق في المستقبل، فقد تؤدي أساليب الملاحة البشرية إلى تغيير كبير جديد بعد الملاحة عبر الأقمار الصناعية.