عين جديدة في السماء
تراقب مجتمع الاستخبارات تطوير تكنولوجيا الكاميرات الكمومية باهتمام شديد، وللسبب الوجيه. أجهزة الاستشعار الكمومية — الأجهزة التي تستغل الخصائص الغريبة للميكانيكا الكمومية لكشف الضوء والجاذبية والمجالات المغناطيسية بحساسية استثنائية — قد تغير بشكل أساسي ما يمكن للأقمار الصناعية رؤيته من المدار وكيفية رؤيتها له.
تعتمد الاستخبارات القائمة على الفضاء حاليًا في المقام الأول على الكاميرات البصرية وراdar الفتحة الاصطناعية. تحسنت هذه الأنظمة بشكل كبير على مدى عقود من التطوير، لكنها تعمل ضمن قيود الفيزياء الكلاسيكية. تحتاج الكاميرات البصرية إلى سماء صافية والضوء الطبيعي. يمكن للرادار اختراق الغيوم والعمل في الليل لكنه ينتج صورًا بدقة أقل. يمكن خداع كليهما من خلال تقنيات التمويه والإخفاء التي تم صقلها عبر أجيال من الممارسة العسكرية.
تعد الكاميرات الكمومية بتجاوز العديد من هذه القيود. من خلال كشف الفوتونات الفردية بدقة على المستوى الكمومي، يمكن لأجهزة الاستشعار هذه استخراج المعلومات من إشارات الضوء الضعيفة جدًا بحيث ستسجل أجهزة الكشف التقليدية فقط الضوضاء. التداعيات العملية لجمع الاستخبارات مهمة: صور أفضل في ظروف الإضاءة المنخفضة، والقدرة على كشف الأجسام من خلال العوائق مثل السحب والضباب، والحساسية تجاه التوقيعات الكهرومغناطيسية التي تكشف الأنشطة المخفية.
كيف يعمل الاستشعار الكمومي
في جوهره، يستغل الاستشعار الكمومي خاصية تسمى الارتباط — قدرة الجسيمات الكمومية على الارتباط بطرق لا توجد لها نظائر كلاسيكية. عندما يكون فوتونان متشابكان، فإن قياس أحدهما يوفر على الفور معلومات عن الآخر، بغض النظر عن المسافة بينهما. يمكن استخدام هذه الخاصية لإنشاء أنظمة تصوير حساسة بشكل أساسي أكثر من أي شيء ممكن مع البصريات الكلاسيكية.
يتضمن أحد الأساليب قيد التطوير إضاءة هدف بفوتون واحد من زوج متشابك مع الاحتفاظ بالآخر في كاشف. من خلال ربط الإشارة المرجعة بالفوتون المحتفظ به، يمكن للنظام التمييز بين الانعكاسات الحقيقية والضوضاء الخلفية بدقة استثنائية. هذه التقنية، التي تسمى أحيانًا الإضاءة الكمومية، يمكن نظريًا أن تكتشف الطائرات الشبح أو الغواصات من خلال التقاط إشارات ستكون غير مرئية للرادار التقليدي.
يتضمن تطبيق واعد آخر أجهزة استشعار الجاذبية الكمومية. تقيس هذه الأجهزة تغيرات المجالات الجاذبية بدقة متطرفة، مما قد يسمح للأقمار الصناعية بكشف الأنفاق تحت الأرض أو الملاجئ أو الودائع المعدنية من المدار. بينما يوجد استشعار الجاذبية من الفضاء اليوم، فإن الإصدارات المحسنة بالكمومية قد تحسن الدقة بعدة أوامر من حيث الحجم.
تطبيقات الاستخبارات
بالنسبة لمجتمع الاستخبارات، قد تعالج الكاميرات الكمومية عدة تحديات مستمرة. ستلغي قدرة التصوير على مدار الساعة والليل والنهار قيود الجدولة التي تحد من الاستطلاع الساتلي الحالي. يجب على محللي الاستخبارات حاليًا الانتظار للممرات الخالية من الغيوم فوق الأهداف، وقد تعلم الخصوم توقيت الأنشطة الحساسة لتتزامن مع الفجوات المعروفة في التغطية الساتلية.
قد تمكن أجهزة استشعار الكمومية أيضًا فئة جديدة من الاستخبارات تسمى الطب الشرعي الطيفي — تحديد التركيب الكيميائي للمواد من الفضاء. يمكن لمصور فرط الطيفي المحسّن بالكم أن يميز نظريًا بين مركبة طعم وحقيقية بكشف الاختلافات الدقيقة في تركيب الطلاء، أو تحديد المنشآت التي تعالج مواد كيميائية محددة من خلال انبعاثاتها الجوية.
تعتبر آثار مكافحة الإخفاء مهمة بنفس القدر. مع استثمار الدول في البنية التحتية العسكرية تحت الأرض — شبكة الأنفاق الصينية لمشاريع الصواريخ المتنقلة، والمنشآت النووية المدفونة الإيرانية، والمجمعات العسكرية الضخمة تحت الأرض في كوريا الشمالية — تصبح القدرة على الشعور بما تحت السطح من المدار قيمة استراتيجية.
العقبات التقنية والعملية
على الرغم من الوعود، تبقى عقبات كبيرة بين العروض التوضيحية في المختبر والأنظمة القائمة على الفضاء التشغيلية. الحالات الكمومية هشة بشكل استثنائي، وسهلة الاضطراب من قبل تقلبات درجة الحرارة والاهتزاز والتداخل الكهرومغناطيسي — كل ذلك موجود بكثرة في بيئة الفضاء. الحفاظ على الظروف الدقيقة اللازمة للاستشعار الكمومي على متن قمر صناعي يتطلب حلول هندسية لا تزال غير موجودة على المستوى والموثوقية المطلوبة.
هناك أيضًا تحدي معالجة البيانات. تولد أجهزة استشعار الكمومية معلومات بتنسيقات مختلفة بشكل أساسي عن الكاميرات الكلاسيكية، مما يتطلب خطوط معالجة جديدة وأدوات تحليلية. ستحتاج البنية التحتية الحالية لمجتمع الاستخبارات للتعامل مع الصور الساتلية إلى تعديل كبير لدمج بيانات أجهزة الاستشعار الكمومية.
متطلبات الطاقة تقدم قيدًا آخر. تتطلب العديد من تقنيات الاستشعار الكمومي التبريد بالقرب من الصفر المطلق، مما يتطلب أنظمة طاقة كبيرة وإدارة حرارية. الأقمار الصناعية لها ميزانيات طاقة محدودة، وكل واط مخصص لتبريد المستشعر هو واط غير متاح للأنظمة الأخرى.
الجدول الزمني
تستثمر وكالات الدفاع بكثافة في نقل الاستشعار الكمومي من المختبر إلى الكشف العملي، لكن الجداول الزمنية الواقعية تمتد على سنوات وليس أشهرًا. يتوقع إجراء العروض التوضيحية الأولية لأجهزة استشعار كمومية مؤهلة للفضاء في غضون السنوات الثلاث إلى الخمس القادمة، مع قدرات الاستخبارات التشغيلية التي تلي ربما حوالي عقد لاحقًا.
في غضون ذلك، تتقدم أنظمة الاستشعار الكمومية القائمة على الأرض والمحمولة جوا بسرعة أكبر، مما يوفر عروضًا توضيحية لإثبات المفهوم وينتج بيانات هندسية ضرورية لتصميم نسخ قائمة على الفضاء. عدة دول، بما فيها الولايات المتحدة والصين وأعضاء الاتحاد الأوروبي، لديها برامج بحث نشطة في الاستشعار الكمومي مع تطبيقات الدفاع.
من المرجح أن تصبح السباق لنشر الكاميرات الكمومية في الفضاء أحد أكثر المنافسات التكنولوجية عواقب في عالم الاستخبارات. من يتقن هذه القدرة أولاً سيمتلك ميزة مراقبة لا مثيل لها منذ فجر استطلاع الأقمار الصناعية في الستينيات.
تستند هذه المقالة إلى تقارير Defense One. اقرأ المقالة الأصلية.
