الابتكار الأول على مستوى العالم! فريق صيني يطور تقنية "الملاحة البصرية"، لا يخشى تداخل GPS

اسأل AI · كيف تتجاوز تقنية الملاحة البصرية حدود التشويش في أنظمة الملاحة التقليدية؟

【/ بقلم: تشي تشي / عن موقع Observer Network】

في الأسبوع الماضي، أعلنت جامعة تسينغهوا أن فريق الأنظمة الذكية للميكرو-systems وفريق الأقمار الصناعية النانوية عمل على تطويرهما على مدار 20 عامًا، ونجح في تطوير تقنية ونظام للملاحة والتحديد البصري العالميين. ووفقًا لما ورد، تُعد هذه التقنية أول ابتكار عالمي من نوعه على المستوى الدولي، كما أصبحت إضافةً رئيسية إلى نظام “بـي ديـو”.

بعد نشر هذه الأخبار، لفتت انتباه وسائل إعلام إنجليزية في هونغ كونغ، وهي صحيفة “ساوث تشاينا مورنينغ بوست”.

“منارة الفضاء — شبكة أقمار صناعية صينية لمكافحة التشويش على الملاحة”، في 30 مارس، ذكرت الصحيفة بعنوان كهذا أن النظام يتميز بمقاومة للتشويش ودقة عالية، وحتى في حال تعذر استخدام إشارات GPS أو تم تشويشها، يمكنه توفير خدمات تحديد المواقع لمختلف المهام.

كما أشارت التغطية إلى أن تقنية الملاحة البصرية تُستخدم أيضًا حاليًا في الشرق الأوسط، ما يساعد الطائرات المسيّرة على مواصلة العمل في بيئات يتم فيها تشويش إشارات GPS.

 

 رسم توضيحي 

أعلنت جامعة تسينغهوا في 24 مارس ما سبق، وقالت إن هذه التقنية تعزز بشكل شامل أمن نظام الملاحة في بلدنا وموثوقيته، وقد حلت في خطوة واحدة مشكلتي “عدم القدرة على التحديد في بيئة رفض الراديو للأقمار الصناعية” (أي عبر وسائل تقنية داخل مناطق محددة لتُعطل أنظمة الملاحة عبر الأقمار الصناعية)، و“ضعف دقة تحديد المواقع بالتصوير الفلكي” — وهما عنقان أساسيان في الصناعة.

وذكرت التقارير أن هذه التقنية حصلت على الجائزة الخاصة لفئة “جائزة الإنجازات العلمية للبحث العلمي الممتاز لعام 2025” التابعة لوزارة التعليم (جائزة تميز في العلوم الطبيعية وتقنيات الهندسة). وقد تم بيع المنتجات ذات الصلة إلى ما يقرب من 20 دولة مثل الولايات المتحدة والمملكة المتحدة وفرنسا وغيرها.

وبحسب ما ورد، فإن أنظمة الملاحة الراديوية التقليدية سهلة التشويش، وقد تظهر حالات تعطل الإشارة في البيئات الكهرومغناطيسية المعقدة. كما تعاني الملاحة البصرية الفلكية من قيود مثل ضعف مصدر الإشارة وعدم كفاية الدقة. ولحل هذه المشكلات، اختار فريق تسينغهوا مسارًا مختلفًا، من خلال تركيب منارتين ضوئيتين بصريتين عاليتي السطوع على الأقمار الصناعية.

قال تشينغ في، مدير الفريق وأستاذ في قسم الأجهزة الدقيقة بجامعة تسينغهوا: “يعتمد البحّارة القدامى على الملاّحة بالمناور، لكن ما نقوم به هو نقل ‘المنارة’ إلى الفضاء، وجعل القمرات الصناعية المتوهجة تستبدل ‘المنارة’ لتصبح إشارة ضوئية موثوقة تُوجّه الطريق لكل شيء”.

وقال تشينغ في إن هذا النظام العالمي للملاحة، الذي تعتمد فكرته على الإشارات البصرية كمحمول وعلى قياس الزوايا كتقنية أساسية للتحديد، هو تركيب مصدر منارة بصرية عالي القدرة واسع التغطية على الأقمار الصناعية لإرسال إشارات ضوئية حاملة لمعلومات ترميز الملاحة إلى الفضاء. بعد أن يلتقط جهاز استقبال أرضي الإشارة، وبدمج ذلك مع المدار الدقيق للقمر الصناعي، يمكن إتمام التحديد الذاتي باستخدام مبدأ الإحداثيات القطبية، وبذلك بنى الفريق إطار الملاحة البصري الجديد المتمثل في “مرجع مصدر الإشارة البصري — سلسلة النقل — أدوات القياس”.

وأضاف أن طول موجات الضوء قصير جدًا، ولا يمكنه الانتشار إلا في خطوط مستقيمة، لذا لا يمكن للإشارات المشوشة أن تدخل إلى مجال رؤية جهاز الاستقبال عبر الحيود. لذلك لا تتمتع الملاحة البصرية فقط بميزة طبيعية تتمثل في مقاومة التشويش، بل إنها أيضًا — عبر منارات ضوئية فضائية قابلة للتحكم — تعوض عيوب مصدر الإشارة في الملاحة البصرية الفلكية، لتُحقق ابتكارًا شاملًا من حيث المبدأ وطريقة التطبيق.

حاليًا، بنى الفريق كوكبة ملاحة بصرية تتكون من 11 قمرًا صناعيًا. كما نجح في تجاوز عنق الزجاجة الخاص بالتصغير في أجهزة الاستشعار البصرية الحساسة، محققًا انتقالًا من فئة العشرات من الكيلوجرامات إلى مستوى بضع عشرات من الجرامات فقط. وهذا مجرد بداية.

تتمتع هذه التقنية بمستقبل واسع للتطبيقات، وستوفر حلولًا جديدة لمجالات مثل اقتصاد المنخفضات الجوية واستكشاف الفضاء العميق وغيرها. ويخطط الفريق لدمج التقنية مع البنية التحتية الحالية للاتصالات، لبناء شبكة تعزيز للملاحة البصرية، وحل مشكلات مناطق تعطل الملاحة للطائرات المسيّرة وللمركبات ذاتية القيادة في الأنفاق والظروف المرورية المعقدة.

“نخطط لتوزيع 37 قمرًا صناعيًا على مدار قريب من الأرض بمدى يقارب 816 كيلومترًا، وذلك لتحقيق تغطية عالمية ضمن نطاق خطي عرض 60 درجة شمالًا وجنوبًا على الأرض”، يشرح تشينغ في، “وهذه المنطقة تضم غالبية سكان العالم وأنشطته الاقتصادية”.

ذكرت صحيفة “ساوث تشاينا مورنينغ بوست” أن للملاحة البصرية أيضًا قيودًا واضحة. فهي تتطلب خط رؤية واضح، كما أن الإشارة الضوئية تتأثر بسهولة بالطقس أو العوائق.

وذكرت التقارير أنه في السابق استخدمت الصين تقنية الملاحة البصرية في مشاريع استكشاف القمر. على سبيل المثال، اعتمد جهاز “تشانغ آه 3” في عام 2013 على التعرف عبر الكاميرات على خصائص سطح القمر لإجراء ملاحة ذاتية أثناء مرحلة الهبوط، وفي النهاية حقق هبوطًا دقيقًا.

 

 2024، موقع إطلاق أقمار الملاحة البصرية في جامعة تسينغهوا / موقع جامعة تسينغهوا الإلكتروني 

في الوقت نفسه، تعمل وكالة ناسا الأمريكية والوكالة الفضائية الأوروبية أيضًا على تطوير تقنية الملاحة البصرية.

في تقرير لِناسا عام 2024، جاء أنه في البيئات الخافتة والمهجورة مثل سطح القمر، يكون من السهل الضياع. وبسبب قلة أو انعدام المعالم التي يمكن تمييزها بالعين المجردة، يجب على رواد الفضاء ومركبات الاستكشاف الاعتماد على طرق أخرى لتخطيط المسار، مثل الملاحة البصرية. في أكتوبر من العام الماضي، أفادت الوكالة الفضائية الأوروبية بأنها بدأت رسميًا مشروعًا لتطوير تقنية الملاحة البصرية.

وفي الوقت الذي كانت فيه “ساوث تشاينا مورنينغ بوست” تركز على تقنية تحديد المواقع بالملاحة البصرية في الصين، كان الشرق الأوسط يشهد حربًا خفية: تشويش GPS.

وفقًا لتقرير صادر في أوائل مارس من هيئة الإذاعة البريطانية (BBC)، ومع اندلاع الصراع العسكري بين الولايات المتحدة وإسرائيل وإيران، توسع نطاق الحرب الإلكترونية ليشمل أيضًا الطائرات المسيّرة وأنظمة التعرف التلقائي على السفن (AIS)، ما أدى إلى تشويش شديد على الملاحة للسفن القريبة. كما توجد معلومات تفيد بأن القوات الأمريكية في تلك المنطقة تستخدم أنظمة تشويش لحماية قواعدها وموظفيها وسفنها من هجمات الطائرات المسيّرة والأسلحة الموجهة.

**هذا النص مقال حصري من Observer Network، ولا يجوز إعادة نشره دون إذن.**