منظورٌ جديد في تكنولوجيا المستشعرات: إدماج قدرات أنظمة EO/IR مع أنظمة إلكترونية أخرى

تستغرق البرامج المُنَاط بها تصميم وتطوير تكنولوجيا مستشعرات في السوق الدفاعية ما بين ثلاث إلى ثماني سنوات حتى تُثمِر وتُحقِّق أهدافها أخيراً بتقديم نوعٍ من التأثير الفعلي في الميدان. وبحسب «وكالة مشاريع الأبحاث الدفاعية المتقدّمة» DARPA - وهي مؤسّسةٌ في طليعة الجهود التطويرية هذه، خصوصاً في حقل المستشعرات «البصرية الإلكترونية /الأشعة تحت الحمراء» EO/IR - فإن الجداول الزمنية المشوبة بالتأخير والتأجيل هي التي تمنع مثل هذه التكنولوجيا من مجاراة التطوُّر السريع لمتطلّبات المهام. وتبقى هذه المسألة على قدرٍ من الأهمية وذات صلة بالتطوُّرات في وقتٍ تُحوِّل فيه قوات حلف شمال الأطلسي «الناتو» NATO والقوات المسلّحة الأميركية تركيزهما عن العراق وأفغانستان نحو منطقة الحوض الباسيفيكي الآسيوي، وأوروبا الشرقية وأفريقيا.

لعبت تكنولوجيا المستشعرات «البصرية الإلكترونية /الأشعة تحت الحمراء» EO/IR دوراً حاسماً في العقد المنصرم من خلال العمليات العسكرية في الشرق الأوسط وآسيا الوسطى والجنوبية، حيث اعتمدَ جنود الأطلسي والقوات الأميركية على هذه الحمولات الإلكترونية لرصد وصَدّ أهداف ذات قيمة عالية ونواحي أخرى، بالتعاون مع ترسانةٍ لا تنفكّ تتطوّر من الحمولات الإلكترونية المكمِّلة لها بما في ذلك «رادار الفتحة الاصطناعية» SAR و«أنظمة مؤشر الأهداف الأرضية المتحركة».

أوضح ناطقٌ لوكالة DARPA كيف تسعى هذه الوكالة إلى التغلُّب على التطوُّر البطيء نسبياً لـ «المستشعرات البصرية الإلكترونية/الأشعة تحت الحمراء» EO/IR في الحقل العسكري، وقال: «عادةً ما يتم تطوير الأنظمة التجارية ذات التعقيد المماثل، بفعل الضغوط التنافسية، في غضون سنة أو اثنتَين. والهدف الرئيسي لبرامجنا هو تقديم مكوّنات مادية وبرمجيات مشتركة يمكن تعديل ترتيبها التهايؤي Configuration سريعاً لتأدية مجموعة متنوّعة من تطبيقات الاستخبار والمراقبة والاستطلاع ISR المحدّدة بحسب المهمة».

وتابع: «اعتاد الجيش الأميركي على جَمْع كميات ضخمة من بيانات الاستخبار والمراقبة والاستطلاع ISR المحمولة جواً في البيئة الأفغانية، وفي معالجة واستغلال هذه المعلومات مع ما يُماثلها أرضاً ومراكز القيادة والسيطرة C2. لكن في بيئات شديدة الاحتقان على غرار ليبيا ومن ثمّ الحدود الشرقية لأوكرانيا مع روسيا، ثمة حاجة إلى مقاربات جديدة لتوفير استشعارٍ تباعُدي مستدام يصعب على الخصوم رصده واستغلاله والتصدّي له».

ولهذه الغاية، أطلقت وكالة DARPA برنامجاً يهدفُ إلى تطوير الجيل التالي من تكنولوجيا EO/IR، بحيث يكون قادراً على رصد أهدافٍ يصعُب تحديد موقعها في بيئاتٍ ميدانية شديدة التشويش. ويمكن أن تشمل تلك منصّات إطلاق صواريخ سطح-جو على غرار SA-6، كتلك التي شوهِدت في روسيا وأوكرانيا، والتي تُثبِت أنّها عصيّة على التعقُّب بسبب طوبوغرافيا المنطقة، والأحوال الجوّية السيئة وإجراءات التشغيل المعيارية المبتكرة من ناحية أولئك الذين يُشغِّلونها.

لكن ما يتعيّن حتى الآن إثباته هو ما إذا كانت التكنولوجيا موجودة أو أنّها حالياً قيد التطوير لتوسيع قدرات حمولات المستشعرات «البصرية الإلكترونية/ الأشعة تحت الحمراء» EO/IR، حيث يعترف بعض العلماء في وكالة DARPA أنّ أية تحسيناتٍ في تلك القدرات قد تتطلّب إدماجها على متن مستشعرات وحمولات إلكترونية تقليدية أخرى، على الرغم من أنّ التطويرات الجديدة قد تشمل أنواعاً مبتكرة من وحدات المستشعرات وخوارزميات أوتوماتيكية للتعرُّف على الأهداف مُبَيتة داخل المستشعر.

وتابع الناطق باسم وكالة DARPA قائلاً: «فيما تُطوِّر دول أخرى في العالم وتستحوذ على قدرات استخبار ومراقبة واستطلاع ISR متطوِّرة وما يُضاددها في آن، فثمة حاجة إلى مقارباتٍ وتكنولوجيات جديدة لحماية قدرات ISR لدينا في جميع البيئات الاستراتيجية». وأوضح أنّ «وكالة DARPA مهتمة بالتكنولوجيات والمقاربات المبتكرة التي يمكنها أن تمدّ المقاتلين الأميركيين بقدرات متفوّقة في الاستخبار والمراقبة والاستطلاع ISR والإلمام بالوضع المحيط فيما تحرم خصومنا من القدرة ذاتها».

ثمة مثالٌ على هذه الجهود لمضاعفة قدرات تكنولوجيا مستشعرات «بصرية إلكترونية/أشعة تحت الحمراء» EO/IR يتمثَّل في برنامج «التكنولوجيا العسكرية للتصوير والمراقبة» MIST التابع لوكالة DARPA، وقد اشتمل على مدى السنوات القليلة الماضية على استراتيجية لتطوير قدرة ISR بصرية لتوفير صور عالية الاستبانة ثلاثية الأبعاد لتحديد وتعريف أهدافٍ على «أمداء أبعد بكثير» من حمولات بصرية إلكترونية EO متوافرة أو قيد الخدمة حالياً.

وبعدما استُكمِلَ مشروع MIST، فإنّه شَهِدَ مؤخّراً تجارب على نماذج تدليلية أثبتت مقدرتها على التعرُّف إلى أهدافٍ وتحديد هويّتها على مسافاتٍ بعيدة لم يُفصَح عنها، ما يسمح للمنصّات المُضيفة (سواء كانت محمولة جواً أو بحريّة أو مرتكزة أرضاً) بأن تكون على مسافة تكتيكية متباعدة. وهذا ما تطوّر إلى متطلّبٍ جوهري بالنسبة إلى القوات المسلّحة الأطلسية والأميركية الماضية قُدُماً مع طلبٍ متزايدٍ من ناحية المدى الممدّد.

ومن بين المتطلّبات الأخرى المنبثقة من الأبحاث لتحسين أنظمة EO/IR، هناك مقاومة الاضطراب الجوّي، أو المطبّات الجوّية، التي تحدُّ حالياً من قدرة الكثير من الحمولات البصرية العالية الاستبانة الموجودة في الخدمة(وهذا ذو صلة بشكلٍ خاص حيث إنّ حمولات EO/IR تزداد حجماً لحَمْلها على متن منصّات أكبر حجماً لأمداءٍ متزايدة)، والثقة المحسَّنة في تعريف الأهداف وذلك من أجل خفض الحوادث المتسبِّبة بالضرر للقوات الصديقة وكذلك الأضرار الجانبية التي تلحق بالمدنيين والبُنية التحتيّة.

في غضون ذلك، يواصل سلاح الجو الأميركي الأخذ في الاعتبار مختلف خيارات تحديث EO/IR في إطار نظام «منطقة العاصمة الوطنية - نظام الدفاع الجوّي المتكامل» NCR-IADS المصمّم لتوفير إلمام بالوضع المحيط محسَّن فوق منطقة العاصمة واشنطن.

وسيلحظ هذا الجهد، وفقاً لمصدرٍ في سلاح الجو، إدماج تكنولوجيا EO/IR في الوكالات العسكرية والمدنيّة على حدٍّ سواء، بما في ذلك مراكز إدماج البيانات، والرادارات، والوصلات البيانية، وشبكات الاتصالات وأنظمة الإنذار المرئية، بغية تحسين حماية محيط العاصمة.

ويتصل «نظام الدفاع الجوّي» IADS بقيادة «أميركا الشمالية للدفاع الجوفضائي» للمساعدة على تحديد هويّة وتعقُّب الأهداف. ومع ذلك، وُضِعَت متطلّبات صارمة على قدرات مستشعرات EO/IR، لذا وجبَ أن تكون عالية الاستبانة بما يكفي لكي تُحدِّد إيجاباً بعض أنواع الطائرات المعروفة فضلاً عن أرقام الذيل. وعلاوة على ذلك، يتطلّب سلاح الجو الأميركي من مستشعرات EO/IR تقييم التهديدات المحمولة جوّاً وإجراء عملية تجارب بغية إجراء عملية تصنيف للأولويات ومقارنة الأهداف بعضها ببعض، وبالتالي اختيار مستشعرات أكثر ملاءمة في شبكة IADS لمزيدٍ من التغطية. ومثل هذه القدرة ينبغي حتى الآن رؤيتها في الميدان وستتطلّب حمولة EO/IR أن تكون زكثر ذكاءً وتطوُّراً.

الوكالة الأميركية الأخرى التي حدّدت احتمال نمو مستقبلي في هذه السوق، هي «مختبر الأبحاث البحرية» NRL، حيث يبحث هذا المختبر في تطوير مستشعرات «بصرية إلكترونية/أشعة تحت حمراء» EO/IR ذكية لاستخدامها في تأمين الحماية ضد صواريخ سطح-جو ذوات الرؤوس الباحثة التي تعمل بتقنية التصوير الحراري من الجيل التالي، والرادارات المتعدّدة أنماط التشغيل، وأجهزة التوجيه الطرفيّة الموجِّهة بمستشعرات EO/IR؛ والأسلحة الموجَّهة ذات الطاقة العالية؛ وتهديدات غير تقليدية أخرى لم يُفصَح عنها.

وأوضحَ مصدرٌ في مختبر NRL المذكور أنّ «التهديدات المتقدّمة لقواتنا المحلية تجري مَيْدَنَتها بوَقْعٍ سريع فيما يتطلّب الميدان المعاصر حالياً قدرة متزايدة لحماية ذاتية لمستشعراتEO/IR، وإجراءات مضادة بالأشعة تحت الحمراء IR، وجَمْع ومعالجة معلومات إلكترونية، وقدرات الاستخبار والمراقبة والاستطلاع ISR وأنظمة استشعار «بصرية إلكترونية وأشعة تحت الحمراء وتردُّد راديوي» EO/IR/RF.

وكان مختبر NRL قد طالبَ الصناعة بتوفير خبراء في تطوير وتقييم أنظمة استشعار EO/IR معقّدة عالية الاستبانة لتطبيقات «إجراءات مضادة بالأشعة تحت الحمراء» IRCM و«الاستخبار والمراقبة والاستطلاع» ISR، بما في ذلك أنظمة IRCM موجَّهة ليزرياً، وأنظمة ISR متقدّمة محمولة جواً.

إضافة إلى ذلك، بدأ «مكتب الأبحاث البحرية» ONR العمل في نظام «بصري إلكتروني/أشعة تحت الحمراء للمراقبة والاستجابة» CESARS في العام 2016. ويهدف هذا النظام، وهو يأتي في إطار برنامج القدرات البحرية المستقبلية لدى مكتب ONR، إلى توفير الحماية للسفن البحرية ضدّ تهديدات صاروخية مضادة للسفن موجَّهة بصرياً.

وسيكون هذا النظام المشتمل على نظام إجراءات مضادة EO/IR محسَّناً، مدمجاً مع تكنولوجيا الإلمام بالوضع المحيط وقادراً على تنفيذ تهايؤ ومراقبة بانورامية على متن السفينة لمستشعرات EO/IR فضلاً عن توجيه «إجراءات مضادة EO/IR CM متعدّدة الأطياف ضدّ تهديداتٍ متقدّمة» MEIRCAT.

وستكون الوظيفة الرئيسية لنظام CESARS تنفيذ رصدٍ للهدف ذي حقلٍ رؤية واسع FoV ودورة تعقُّب، قبل تفعيل مستشعرات MEIRCAT العالية الاستبانة من أجل تعقُّب وتعريف هويّة الصواريخ المضادة للسفن، وزوارق الهجوم السريعة الشاطئية، فضلاً عن «العربات الجوّية غير الآهلة» UAV.

ووظائف نظام MEIRCAT هي إعادة حيازة الهدف، وتعقُّبه، وتصنيفه/تعريف هويّته، وتحديد ثلاثي الأبعاد للمدى وتقييم التهديد وتنفيذ إجراءات مضادة ومراقبة فعاليتها، مع حاجةٍ إلى قدرة متعدّدة الحيّزات ضدّ أهداف عديدة في اشتباكٍ واحد.

يتواصل تطوير قدرات EO/IR لتحسين فعاليتها لأجل تحقيق مراقبة لبقع واسعة. ومع ذلك، فإنّ إدماج بيانات EO/IR مع أنظمة «استخبار التصوير» IMINT، و«الاستخبار البشري» HUMINT، و«استخبار المصدر المفتوح» OSINT، و«استخبار الإشارة» SIGINT، يمكن للمعلومات أحياناً أن تقع في ما بين الفجوات عند تشكيل جزءٍ من صورة استخبارية أشمل وأوسع.

وبحسب بحثٍ أجراه «مختبر لينكولن» Lincoln Laboratory، التابع لـ «معهد ماساتشوتس للتكنولوجيا» MIT المُمَوَّل من الحكومة الأميركية، فإنّ هذه الفجوات يمكن أن تحدث في حمولات مستشعرات EO/IR التي تمدُّ «استخبار التصوير» IMINT لأنّ المحلِّلين يتنقّلون بين مواقع منفصلة عند مراقبة أهداف متعدّدة. وذلك أصبح مسألة جدّية في البيئة العملانية المعقّدة الراهنة، التي تشهدُ أهداف للعدو تُوظِّف بازدياد قدرات مبتكرة وناضجة للتملُّص من الرصد والحيازة.

ممّا يؤمّن قدرة مراقبة لمساحةٍ واسعة مماثلة هو أيضاً تكنولوجيا CorvusEye 1500 من شركة «هاريس» Harris، التي توفّر قدرة جَمْع استخبار في الوقت الحقيقي متواصلة ليلَ نهار. ويمكن لنظام CorvusEye، مع مستشعر بالضوء المرئي الملوَّن للعمليات النهارية، أنْ يُراقِب حتى 7 كيلومتر مربّع، في حين يمكن لمستشعر IR متوسط الموجة مدمج أنْ يراقِب لمساحة 3.1 كيلومتر مربع في الليل أو النهار.

وباستطاعة هذا المستشعر أن يُراقِب حتى عشر مناطق تحظى بالاهتمام في آنٍ عبر أقصى حقل رؤية، في حين يدعم قدرات تحقيق جنائي قادرة على تحديد أنماط نشاطاتٍ مشبوهة حيث يصعُب عادةً تمييزها ما إذا كانت تهديدات أو نشاطات عادية حينما تكون التغطية غير واسعة بما يكفي والميزانيات والموارد محدودة.

وقد تمّ تحسين تكنولوجيا EO/IR بوتيرةٍ مماثلة في إطار تطوير مقاتلة F-35 Lightning II   أو مشروع «المقاتلة الضاربة المشتركة» JSF، وذلك بالإفادة من كاميرات EO عديدة كجزءٍ من النظام البصري الإلكتروني «ذي الفتحة الموزَّعة» DAS في المقاتلة. ويُطلَق على نظام DAS من شركة «نورثروب غرومان» Northrop Grumman تسمية AA/AAQ-37 ويشتمل في الإجمال على ستة مستشعرات EO، تمدّ الطيّار بصورة استخبارية شاملة على مدار 360 درجة من قمرة قيادته. ويحيط هذا النظام بالمقاتلة ويُنذر طيّارها من تهديدات طائرات أو صواريخ داهمة، ويوفّر رؤية ليلَ نهار، وقدرة تحكُّم بالرمي وتعقُّباً دقيقاً للطائرات الصديقة ضمن إطار «مناورة تكتيكية».

ومن شأن نظام EO DAS كامل أن يُعزِّز قدرة مقاتلة F-35 على البقاء وفعاليتها العملانية عبر إنذار الطيّار من تهديدات الطائرات والصواريخ الداهمة، ويوفّر رؤية نهارية/ليلية ودعماً لوظيفة الملاحة لمستشعر «رؤية أمامية بالأشعة تحت الحمراء»FLIR في مقاتلة F-35 Lightning II.

وبوسع مستشعرات EO في نظام DAS أن ترصد الصواريخ وتتعقّبها، وتؤمّن تعييناً لنقطة الإطلاق؛ وقدرة «بحث وتعقُّب بالأشعة الحمراء» IRST لتأمين إلمام بالوضع المحيط؛ ودعم أسلحة، وملاحة في ظروف ليلية أو نهارية. وممّا يُعزِّز من قدراتها على تأمين الاستخبار، يمكن إدماج مستشعرات EO في نظام التحكُّم بالرمي العامل برادار «صفيف المسح الإلكتروني النشط» AN/APG-81 AESA على متن المقاتلة، وهو يمنح الطيّار القدرة على الاشتباك مع أهدافٍ محمولة جوّاً أو مرتكزة أرضاً ضمن مرماه، فيما يُضاعِف من مستويات الإلمام بالوضع المحيط التي تؤمّنها بالفعل كاميرات EO.

أثبتَ حل إدماج قدرات «رادار صفيف المسح الإلكتروني النشط» AESA ومستشعرات بصرية إلكترونية/أشعة تحت الحمراء EO/IR جدارته في رصد وتعريف وتعقُّب خمسة صواريخ أُطلِقَت بالتتالي، بدءاً من إطلاقها وحتى المرحلة الثانية من تحليقها. وعلى نحو مماثل، تمكّن النظام البصري الإلكتروني ذو الفتحة الموزّعة DAS على متن طائرة اختبارية من نوع BAC1-11 من رصد وتحديد موقع قذائف أُطلِقَت من دبابة قتال رئيسية، فضلاً عن طلقات مدفعية وصواريخ غير موجّهة ورمايات مضادة للطائرات.

ومن شأن هذه القدرة في إدماج مستشعرات EO/IR ورادار AESA أن تمكِّن نظام DAS من حيازة ومعالجة وتسليم معلوماتٍ أساسية للقوات الأرضية وكذلك إلى طائراتٍ أخرى بالتزامن، من دون الحاجة إلى المُهايأة أو مضاعفة العبء على الطيّار. فالإدماج مع مستشعرات وحمولات إلكترونية داعمة أخرى هو أحد السُّبُل الذي ضاعفت فيه مستشعرات EO/IR من فائدتها في الميدان القتالي. لكن بما أنّها مستشعرات مستقلّة، تواصل الصناعة تطوير منتجاتٍ مبتكرة لتوسيع نطاق مهام هذه التكنولوجيا المتميّزة على وجه الخصوص.

لطالما انتُقِدت حمولات EO/IR لنقص قدرتها على اختراق معميات أو عوائق مثل السُّحُب، والغبار والضباب، حيث يُوضِح مصدر في الصناعة كيف تفشل مستشعرات EO/IR أحياناً في توفير الرؤية المطلوبة عبر السُّحُب، في حين تعجز حمولة «رادار الفتحة الاصطناعية» SAR عن توفير «فيديو الحركة الكاملة لاستخبار البيانات والتصوير» FMV IMINT عالية الاستبانة بما يكفي لأهدافٍ متحرِّكة على الأرض في الظروف ذاتها.

ووفقاً لـ«وكالة مشاريع الأبحاث الدفاعية المتقدّمة» DARPA، لا يمكن حلّ مثل هذه المشكلات التقنية مع حمولات EO/IR الحالية، لذا تعمل الوكالة على وضع خطط حول برنامج رادار الفتحة الاصطناعية Video SAR (VISAR)، الذي يسعى إلى تطوير واختبار مستشعر تهديف ذي تردُّدٍ عالٍ أقصى EHF، قادر على توفير «فيديو الحركة الكاملة» FMV عالي الاستبانة من خلال عوائق كما تفعل كاميرا EO/IR بنجاح في ظروفٍ جليّة.

يبدو أقلّه على المدى القصير أنّ مسار تطوير مستشعرات EO/IR سيواصل التركيز على الاندماج مع حمولات إلكترونية أخرى لتوسيع القدرات الشاملة لمنصّات وسفن «الاستخبار والمراقبة والاستطلاع» ISR. وما إذا كانت مستجدّات تطوير التكنولوجيا مستقبلاً ستشهد ارتقاءً كبيراً في تلك القدرات هو ما يتعيّن تأكيده، على الرغم من أنّ العمل يتواصل دون هوادة حيث تسعى القوات المسلّحة ووكالات الاستخبار عبر أنحاء العالم إلى تعظيم الفائدة من حمولات EO/IR الذكية.^