مستشعر ليدار ثلاثي الأبعاد جديد يرصد الطائرات المسيّرة الصامتة راديويًا من مسافة تقارب الميل

أصبحت الطائرات المسيّرة الصغيرة بهدوء واحدة من أكثر المشكلات إحراجًا في الدفاع الجوي الحديث. فهي رخيصة، ووفيرة العدد، وسهلة الإطلاق من صندوق شاحنة أو سطح مبنى، وأصبحت — بشكل متزايد — قادرة على تنفيذ مهمة دون إرسال أي إشارة راديوية يمكن للمدافع التقاطها. ويستهدف مستشعر ليدار ثلاثي الأبعاد أُعلن عنه حديثًا هذه النقطة العمياء تحديدًا، بقدرة على التقاط تهديدات الطائرات المسيّرة من مسافة تقارب الميل.

ويكتسب هذا الادعاء أهمية لأن العمل المضاد للطائرات بدون طيار اعتمد لسنوات طويلة بشكل كبير على رصد الانبعاثات الإلكترونية التي تنتجها الطائرات المسيّرة. وينجح هذا النهج جيدًا ضد طائرة رباعية المراوح للهواة تبثّ الفيديو إلى مشغّلها. لكنه ينجح بشكل ضعيف ضد آلة بُرمجت بمسار طيران، أو لا تحمل أي رابط راديوي، أو تُوصَل بكابل ألياف بصرية. ويقدّم الليدار نوعًا مختلفًا من الإجابة: فبدلًا من الاستماع إلى إشارة، ينظر مباشرة إلى المجال الجوي ويقيس ما هو موجود فعليًا.

لماذا تُعدّ الطائرات المسيّرة الصامتة راديويًا أصعب الأهداف

يغطي مصطلح «الصامتة راديويًا» عدة أنماط تهديد متمايزة، ويقوّض كل منها افتراضًا مختلفًا مضمّنًا في الكشف التقليدي.

• الاستقلالية عبر نقاط الطريق. يمكن تحميل الطائرة المسيّرة بمسار، وإطلاقها، وتركها تطير به دون أي رابط قيادة. فلا يوجد رابط صاعد لاعتراضه ولا رابط هابط لتحديد موقعه بالتثليث.
• الملاحة القصورية والبصرية. مع تحسّن الحوسبة على متن الطائرة، يمكن للطائرات الحفاظ على مسارها باستخدام الكاميرات ومستشعرات القصور الذاتي وبيانات التضاريس المخزّنة بدلًا من الإشارات الخارجية.
• الربط بالألياف البصرية. تستبدل بعض الأنظمة الحرية اللاسلكية بكابل مادي، فتكسب رابطًا عالي النطاق الترددي لا يصدر شيئًا يمكن لمستشعر الترددات الراديوية رصده.
• منخفضة وبطيئة وصغيرة. حتى الرادار، العمود الفقري التقليدي للمراقبة الجوية، عليه أن يتعامل مع مقاطع رادارية متناهية الصغر، وسرعات أرضية بطيئة، وتشويش يجعل هيكلًا صغيرًا يبدو إلى حد كبير كطائر أو رقعة من نبات متحرك.

والنتيجة هي فجوة كشف تتسع مع أصبح الاستقلالية أرخص وأوسع انتشارًا. وقد حذّر المحللون مرارًا من أن الإلكترونيات الاستهلاكية نفسها التي تقود ازدهار الطائرات المسيّرة التجارية تخفض أيضًا حاجز الدخول أمام خصوم يسعون إلى منصة مراقبة أو ضرب هادئة وقابلة للإنكار. ويُدفع المدافعون نحو مستشعرات لا تعتمد على تعاون الهدف إلكترونيًا.

ما يقدّمه مستشعر ليدار ثلاثي الأبعاد لهذه المشكلة

يعمل الليدار — الكشف وتحديد المدى بالضوء — عبر إطلاق نبضات ليزر وقياس الزمن الذي تستغرقه عودتها. وتقوم وحدة ليدار ثلاثية الأبعاد بمسح أو نثر تلك النبضات عبر مجال رؤية، لبناء سحابة نقطية تصف شكل الأجسام وموقعها وحركتها في ثلاثة أبعاد.

وعند تطبيقه على مهام مكافحة الطائرات المسيّرة، يوفّر ذلك عدة مزايا عملية على الكشف الإلكتروني البحت:

• لا يتطلب أي انبعاثات من الهدف. فالطائرة الصامتة راديويًا تظل جسمًا ماديًا يشغل حيزًا ماديًا، ويراها الليدار بغض النظر عما تبثّه.
• التصنيف الهندسي. يمكن للسحابات النقطية أن تكشف تكوينات المراوح، وامتداد الأجنحة، وحركة التحويم والانتقال المميزة للطائرة متعددة المراوح، ما يساعد في فصل الطائرات المسيّرة عن الطيور والبالونات.
• الاتجاه والمدى المباشران. ولأن الليدار يقيس المسافة مباشرة بدلًا من استنتاجها، يمكن أن يأتي الكشف بمسار موقع دقيق يصلح لتوجيه أنظمة أخرى.
• العمل ليلًا أو نهارًا. وخلافًا للكاميرا التي تعتمد على الضوء المحيط، يضيء الليزر النشط مشهده بنفسه.

ويُقدَّم المستشعر الموصوف في المصادر التي استند إليها هذا التقرير، والمُعرَّف باسم Stratos، كنظام ليدار ثلاثي الأبعاد مضاد للطائرات المسيّرة بغلاف كشف يقترب من الميل. وهذا الرقم مهم: فهو ينقل الكشف البصري من قدرة قصيرة المدى تُستخدم كملاذ أخير إلى شيء أقرب إلى مستشعر مساحي.

ما يقارب الميل من زمن الإنذار

المدى ليس مقياسًا للتفاخر في الدفاع الجوي — فهو يتحول مباشرة إلى زمن قرار. فالكشف عند الحد الخارجي لغلاف المستشعر يمنح المشغّلين مساحة للتأكد مما إذا كان الاتصال تهديدًا حقيقيًا، وتحديد نيته، واختيار الاستجابة. أما الكشف على بضع مئات من الأقدام فلا يترك أي هامش تقريبًا.

وهذا الهامش هو ما يجعل الليدار بعيد المدى جاذبًا إلى جانب الرادار ومستقبلات الترددات الراديوية. فالمستشعر القادر على رؤية هيكل صغير من مسافة تقارب الميل يمكنه الإسهام في مسار قبل أن يدخل الجسم في غلاف الاشتباك الأضيق لأجهزة التشويش أو الاعتراض أو الشباك أو المؤثرات ذات الطاقة الموجهة. وفي معماريات الدفاع المتعدد الطبقات، لا يتعيّن على المستشعر الخارجي هزيمة التهديد — بل يكفيه تسليم مسار جيد بما يكفي في الوقت المناسب ليتصرف شيء آخر.

كما يغيّر ذلك طريقة تفكير المواقع في التوزيع. فالمطارات والقواعد الأمامية والسجون والملاعب والبنية التحتية الحيوية كلها تصارع السؤال نفسه: إلى أي مدى بعيد تحتاج أن ترى؟ ويمكن نشر طبقة بصرية أطول مدى لتغطية مسارات اقتراب يعاني الرادار من إضاءتها بوضوح، مثل الممرات منخفضة الارتفاع حيث يهيمن التشويش الأرضي.

أين يندرج الليدار في منظومة مكافحة الطائرات بدون طيار متعددة الطبقات

لا يفوز أي مستشعر منفرد بمشكلة مكافحة الطائرات المسيّرة، وظهور ليدار أطول مدى لا يغيّر ذلك. ويبقى المعمار الموثوق معمارًا مدموجًا.

• الرادار يوفّر مراقبة واسعة النطاق وتتبعًا عبر الأحوال الجوية، لكنه قد يعاني مع أهداف صغيرة جدًا وبطيئة جدًا.
• كشف الترددات الراديوية يحدّد روابط التحكم وبثّ الفيديو، فيوفّر تصنيفًا قويًا عندما تبثّ الطائرة المسيّرة — ولا شيء عندما لا تفعل.
• الكاميرات الكهروبصرية والأشعة تحت الحمراء تقدّم تأكيدًا بصريًا وتحديدًا للمشغّل، لكنها تعتمد على خط البصر، وبالنسبة للكهروبصرية على ضوء النهار.
• المصفوفات الصوتية يمكنها التنبيه على ضجيج المراوح في المدى القصير، وإن كان ضجيج المدن والرياح يضعف الأداء.
• الليدار يضيف قياسًا ماديًا مباشرًا للمجال الجوي لا يتطلب أن يشعّ الهدف ولا يعتمد على الرؤية عبر عدسة وحدها.

ودمج هذه المدخلات هو حيث يتركز الآن قدر كبير من الجهد الهندسي. فقيمة مسار الليدار ترتفع بشدة عندما يمكن ربطه بكشف راداري أو كشف ترددات راديوية لرفع الثقة وكبح الإنذارات الكاذبة — اللعنة المستمرة لعمليات مكافحة الطائرات المسيّرة، حيث يهدد كل طائر وكيس بلاستيكي ورحلة هواة بجذب انتباه المشغّل.

الحدود التي تستحق المتابعة

للاستشعار البصري قيود معروفة، ويرث الليدار معظمها. فالضباب والأمطار الغزيرة والغبار والدخان والضباب الكثيف كلها تخفّف عوائد الليزر وتقصّر المدى الفعّال. وتنشئ التضاريس والمباني والنباتات ظلال حجب تترك فجوات في التغطية. وخط البصر شرط صارم، ما يحدّ من مساحة الأرض التي يمكن لوحدة واحدة مراقبتها.

والتكلفة والدمج هما العقبة الأخرى. فليدار ثلاثي الأبعاد بعيد المدى ليس إضافة رخيصة، وتركيبه على منصات متحركة يعني التعامل مع الحجم والوزن والطاقة واهتزاز مركبة متحركة. ويجب أن تصمد المعايرة والمحاذاة مع الوقت، ونادرًا ما تكون الصيانة الميدانية في ظروف قاسية رحيمة بالبصريات الدقيقة.

وهناك أيضًا مسألة ما يحدث بعد الكشف. فالمراقبة نصف مهمة مكافحة الطائرات بدون طيار فقط. وهزيمة طائرة مسيّرة — عبر التشويش أو الخداع أو الاعتراض أو الأسر — تثير أسئلة قانونية وأمنية تتفاوت كثيرًا بحسب الاختصاص القضائي، ويبقى الهجوم الإلكتروني على الطائرات المسيّرة قرب المجال الجوي المدني مقيّدًا بشدة في كثير من البلدان.

ما يجب متابعته لاحقًا

القصة القريبة المدى لا تتعلق بأي مستشعر منفرد بقدر ما تتعلق بمدى سرعة تحوّل الكشف البصري بعيد المدى إلى طبقة قياسية بدلًا من إضافة متخصصة. وتشمل المؤشرات الرئيسية ما إذا كانت أنظمة مثل مستشعر Stratos المذكور تنتقل من العرض التوضيحي إلى الشراء الميداني، ومدى صمود مسارات الليدار في المطر والغبار، وما إذا كانت معماريات المستشعرات المدموجة قادرة على خفض معدلات الإنذارات الكاذبة بما يكفي ليثق المشغّلون بالتنبيهات.

غير أن الاتجاه الأساسي يبدو متينًا. فالاستقلالية تصبح أرخص، والصمت الراديوي يصبح أسهل. وسيستمر الكشف الذي لا يعتمد على إلكترونيات الخصم في اكتساب أهمية — وسيبقى المدى الرقم الذي يسأل عنه المدافعون أولًا.

النقاط الرئيسية

• مستشعر ليدار ثلاثي الأبعاد مضاد للطائرات المسيّرة، وفق ما أُعلن، قادر على رصد تهديدات الطائرات المسيّرة الصامتة راديويًا من مسافة تقارب الميل.
• الطائرات المسيّرة الصامتة راديويًا تهزم الكشف القائم على الترددات الراديوية عبر الاستقلالية ومسارات الطيران المبرمجة مسبقًا وروابط الألياف البصرية.
• يقيس الليدار الأجسام المادية مباشرة، فيوفّر بيانات الاتجاه والمدى والشكل الصالحة لتصنيف الطائرات المسيّرة مقابل الطيور.
• مدى الكشف الأطول يمنح المشغّلين زمن قرار ويدعم توجيه المؤثرات ضمن معماريات مكافحة الطائرات بدون طيار متعددة الطبقات.
• يبقى التخفيف الجوي والحجب والتكلفة والقيود القانونية على هزيمة الطائرات المسيّرة عوامل مقيدة كبيرة.

يعتمد هذا المقال على تقرير لـ Interesting Engineering. اقرأ المقال الأصلي.