التصوير الحراري المتقدم.. ثورة بأنظمة المراقبة والدفاع| صور

مع التقدم التكنولوجي السريع، أصبح استخدام الأنظمة الكهروبصرية (EO) التي تعمل في نطاقات الطيف المرئي إلى الأشعة تحت الحمراء شائعًا بشكل متزايد، ولم تعد هذه الأنظمة مقتصرة على القوى الكبرى، بل أصبحت متاحة أيضًا للقوات المسلحة في الدول الصغيرة، وحتى المنظمات غير الحكومية.
وتزداد الحاجة إلى دقة الصورة كلما زادت تعقيدات مهمة المراقبة، وقد تم اكتشاف أن الأهداف المحتملة، يتطلب عادةً دقة تعادل ضعف الدقة المطلوبة فقط لإثبات وجود شيء ما، ومع ذلك، فإن التعرف على كنه الجسم يتطلب ستة بكسلات، بينما يتطلب التحقق من التفاصيل اثني عشر بكسلًا.
وعلى الرغم من أن التصوير الحراري كان محدودًا في السابق بدقة منخفضة مقارنة بالتصوير المرئي، فإن العقدين الماضيين شهدا تقدمًا ملحوظًا نحو دقات أعلى مثل 1024 × 768، و1280 × 1024، و1920 × 1576، وقد تم تطوير هذه الدقات العالية في الأصل للاستخدام العسكري، وأصبحت الآن متاحة في أجهزة الاستشعار التجارية.
اقرأ أيضًا| خطوة تاريخية.. الأسطول الأمريكي يدخل مصنع هانوها أوشن بكوريا الجنوبية
وعلى سبيل المثال، يستخدم نظام ATHENA 1920 التابع لشركة BAE Systems Array مصفوفة أكسيد الفاناديوم (VOx) بدقة 1920 × 1200 بكسل، وهذا الميكرو الذي لا يتطلب تبريدًا يستخدم تكنولوجيا بكسلات بقطر 12 ميكرومتر ومعدل إطارات يبلغ 60 هرتز. تم تقديمه العام الماضي، ويهدف إلى الاستخدام في أنظمة الأمن والمراقبة والتوجيه.
وفي الولايات المتحدة، يتم تجهيز المقاتلات مثل F-15 Eagle التابعة للقوات الجوية الأمريكية وF/A-18E/F SUPER HORNET التابعة للبحرية الأمريكية، بأنظمة البحث والتتبع بالأشعة تحت الحمراء (IRST)، ويشمل برنامج الترقية لبعض مقاتلات F/A-18E/F SUPER HORNET Block III نظام IRST Block II، والذي يوفر تحسينات في الإلكترونيات البصرية وقوة المعالجة، ويهدف إلى زيادة وعي الطيار بالموقف. بدأت تجارب الطيران على SUPER HORNET في أواخر عام 2019، مع بدء تسليمها إلى البحرية الأمريكية في عام 2021.
ويستخدم نموذج IRST Block I الأساسي مكونات من أجهزة الاستقبال الحرارية الحالية على F-15K/SG، والتي كانت تعتمد على IRST في المقاتلة القديمة F-14 TOMCAT، لم يتم إنتاجها بشكل كامل، حيث قررت البحرية الأمريكية التركيز على نموذج Block II. هذا النموذج يستخدم تصميمًا محسّنًا لجهاز الاستقبال البصري طويل الموجة، مع معالج مُحدث، ووحدة قياس جاذبية، ووحدة تحكم بيئية. تقع وحدة الاستقبال، والمعالج، ووحدة القياس الجاذبية في الجزء الأمامي من خزان الوقود المثبت على قفل قاذفة القنابل BRU-32.
ويمكن تجهيز مقاتلات F-15C وF-16 التابعة للقوات الجوية الأمريكية بنظام LEGION POD من شركة لوكهيد مارتن، ويتم حمله على أحد فتحات الأسلحة الخارجية للمقاتلة، ويجمع بين جهاز استقبال الأشعة تحت الحمراء طويل الموجة، وجهاز كمبيوتر، ووحدة قياس جاذبية. يهدف إلى توفير حل متكامل لحمل الأسلحة دون الحاجة لاستخدام رادار مركب على أنف المقاتلة. في 8 يوليو 2020، استخدمت مقاتلة F-15C EAGLE وحدة التوجيه لاختبار صاروخ AIM-9X القصير المدى جو-جو. بموجب عقد مع القوات الجوية الأمريكية في أواخر عام 2020.
اقرأ أيضًا| شراكة بين البحرية البرازيلية وEDGE لتطوير الصواريخ المضادة للسفن
وقامت شركتا بوينغ ولوكهيد مارتن بترقية وحدة توجيه LEGION Block I على F-15C باستخدام جهاز استقبال IRST Block II ومعالج الكمبيوتر التابع للبحرية الأمريكية، نظام EOTS من لوكهيد مارتن لمقاتلة F-35 LIGHTNING II هو نظام متعدد الوظائف يوفر قدرات التوجيه جو-جو وجو-سطح دون التأثير على خصائص التخفي للمقاتلة، وقد تم تطويره داخليًا لدمج الأشعة تحت الحمراء الأمامية ووظائف IRST المبتكرة، ويتم تثبيته داخل جسم الطائرة ويراقب العالم الخارجي من خلال نافذة بلورية تقع تحت أنف المقاتلة. يتصل النظام البصري الكهربي بجهاز الكمبيوتر على متن الطائرة من خلال واجهة ألياف بصرية عالية السرعة.
وسلمت لوكهيد مارتن مكونات EOTS لأكثر من 700 عميل، و سيتم استبدال النظام ب Advanced EOTS، الذي هو بالفعل جزء متقدم من F-35 Block 4. سيقدم ميزات مثل الأشعة تحت الحمراء قصيرة الموجة، وتلفاز عالي الدقة، ومؤشر بالأشعة تحت الحمراء، ونطاق محسّن لالتقاط الصور. تهدف هذه الميزات إلى تقديم مدى أكبر لاكتشاف الأهداف والتعرف عليها.
وأحدثت أنظمة المراقبة الحرارية أيضًا تقدمًا في الطائرات المقاتلة الروسية مثل Su-27 'Flanker' وSu-57، وكذلك الطائرات الصينية من الجيل الأحدث. تم تطوير أنظمة EOTS-89 وEORD-31 للطائرات الصينية J-20 وJ-31 بواسطة شركة بكين A-Star Science and Technology Corporation. يُقال إن هذه الأنظمة من المتوقع أن تكون جاهزة لاختبارات الطيران في عام 2025. وفقًا للمطورين، من المتوقع أن تتمكن هذه المستشعرات من اكتشاف قاذفة القنابل الاستراتيجية B-2 على بعد 150 كم، والمقاتلة الثقيلة F-22 على بعد أكثر من 100 كم. في بعض الحالات، تم استخدام النظام الحراري كمستشعر لصاروخ سطح-جو قصير المدى أو صاروخ جو-جو.
تسهم التطبيقات العسكرية في دفع تطوير أجهزة الاستشعار، حيث استخدمت القوات المسلحة الأمريكية نظام Wide Area Mobile Imager (WAMI) لما يقرب من عقدين، وهو يستخدم كاميرات قادرة على التقاط صور لمناطق واسعة، مثل المدن والبلدات. في عام 2006، تم تمويل وكالة مشاريع البحث المتقدم الدفاعية (DARPA) لإنشاء مجموعة مستشعرات جوية بدقة تصل إلى مليارين بكسل، والتي أطلق عليها سلاح الجو الأمريكي اسم GORGON STARE. كان نظام GORGON STARE الأولي يتكون من كيسين من المستشعرات، أحدهما يحمل كاميرات EO وIR، والآخر يحتوي على المعالج الرقمي وأجهزة ربط البيانات اللازمة لإرسالها إلى مراكز العمليات والوحدات الأمامية. تم إطلاق Increment 1 في مارس 2011، وكان قادرًا على تغطية منطقة مساحتها 16 كيلومترًا مربعًا. تبعها في عام 2014 برنامج تابع، GORGON STARE INCREMENT 2.
وهذا الجمع بين مجموعة من كاميرات الضوء المرئي المثبتة في أحد الكيسين ومصفوفات الأشعة تحت الحمراء Exelis المثبتة في كيس ثانٍ. بحلول عام 2015، كانت INCREMENT 2 قد حلت محل النموذج السابق.
اقرأ أيضًا| MBDA تعرض هيمنتها الأوروبية على أنظمة الصواريخ
وفي منتصف عام 2020، أعلنت شركة Logos Technologies أنها فازت بعقد بقيمة 6.7 مليون دولار لتقديم نموذجين أوليين من مستشعرات Wide Area Motion Imager (WAMI) إلى قيادة أنظمة الطيران البحرية الأمريكية. كان هذا مثالًا على كيفية تعديل أجهزة الاستشعار الحرارية المدنية عالية الدقة للاستخدام العسكري؛ أصبح نظام BLACKKITE IR التجاري لشركة Logos Technologies أساسًا لمجموعة مستشعرات CARDCOUNTER الخاصة بالبحرية الأمريكية لطائرة RQ-21A BLACK-JACK. سمح هذا للطائرة بدون طيار بمراقبة أكثر من 12 كيلومترًا مربعًا من التضاريس في وقت واحد.
وتستمر التطبيقات العسكرية في دفع تطوير أجهزة الاستشعار. بالنسبة للمركبات الأرضية غير المأهولة، تعتبر تكنولوجيا التصوير الحراري أساسية لمساعدتها على التنقل في البيئات المظلمة، مثل الأنفاق والمباني المظلمة، ففي ربيع عام 2020، طلبت وكالة DARPA من الصناعة تطوير مستشعرات الأشعة تحت الحمراء ثلاثية الأبعاد تتسم بكثافة حوسبة عالية يمكن أن تستفيد من المثلثات والإشارات المحيطية في الصور الحرارية لإنشاء مستشعرات سلبية مناسبة للاستخدام على المركبات الأرضية غير المأهولة التي تسير بسرعة تصل إلى 40 كم/س.
وتظل التكنولوجيا العسكرية هي المحفز الرئيسي لتطوير أنظمة التصوير الحراري، حيث تسعى الشركات إلى تحسين قدرات الكشف والتعرف لضمان الأمان والفعالية في مختلف التطبيقات العسكرية والمدنية.