من "العثور على المعادن في باطن أقدامنا" إلى "استكشاف المعادن بعيون في الفضاء"، تعمل تقنية الاستشعار عن بعد فائقة الطيف على تمكين صناعة التعدين.

لقد اجتازوا الجبال والوديان بحثاً عن آثار المعادن، متحملين الرياح والأمطار للعثور على عروق معدنية.في أذهان الكثيرين، يرتبط التنقيب عن المعادن بالمشقة والإرهاق والبطء، بل وحتى بالخطأ في التقدير، فهو ليس فقط عملية تستغرق وقتًا وجهدًا كبيرين، بل يُحتمل أيضًا أن تُفوّت مكامن خام مخفية. إلا أن القمر الصناعي فائق الطيف التابع لشركة شيغوانغ للفضاء الصينية يُغيّر هذه النظرة التقليدية. يستخدم هذا القمر الصناعي، الذي يُشبه "عينًا في السماء"، تقنية متطورة لتحويل التنقيب عن المعادن من "تخمين عشوائي واعتماد على الحظ" إلى "تحديد دقيق للمسار"، فاتحًا بذلك فصلًا جديدًا في استخدام أقمار الاستشعار عن بُعد فائقة الطيف في صناعة التعدين.

قد يتساءل البعض: كيف يمكن لقمر صناعي في الفضاء أن "يرى" المعادن الموجودة تحت الأرض؟ الإجابة في الواقع بسيطة للغاية، فالأقمار الصناعية فائقة الطيف لا "ترى" مباشرةً رواسب الخامات المعدنية. بل إنها توفر أدلة حاسمة لاستكشاف المعادن من خلال تحديد تجمعات المعادن المتغيرة بدقة على سطح الأرض وبالقرب منه. هذا هو جوهر عملها.

إن الضوء الذي تستطيع أعيننا البشرية رؤيته هو فقط الأحمر والبرتقالي والأصفر والأخضر والسماوي والأزرق والبنفسجي، تمامًا مثل الكاميرا العادية التي لا تستطيع تمييز سوى عدد قليل من الألوان الأساسية؛ لكن النظام الطيفي الفائق يشبه "محللًا طيفيًا" فائق الدقة يمكنه تحليل ضوء الشمس إلى مئات النطاقات الضيقة المتصلة، ويغطي كل شيء من الضوء المرئي إلى الأشعة تحت الحمراء ذات الموجات القصيرة، دون أن يفوت أي اختلافات طيفية دقيقة.

كما أن بصمات أصابع كل شخص فريدة من نوعها، فإن لكل معدن أيضاً "بصمة طيفية" فريدة خاصة به. تحديداً:

الضوء المرئي إلى الأشعة تحت الحمراء القريبة (VNIR، 0.4-0.9 ميكرومتر):هذا النطاق حساس للمعادن الحاملة للحديد (مثل الهيماتيت والليمونيت) والهيدروكسيدات وبعض العناصر الأرضية النادرة، وغالبًا ما يستخدم لتحديد مناطق الأكسدة وقشور التجوية ومعلومات التغيرات المتعلقة بالتمعدن.

الأشعة تحت الحمراء ذات الموجة القصيرة (SWIR، 0.9-2.5 ميكرومتر):ربما تكون صور الأشعة تحت الحمراء ذات الموجة القصيرة (SWIR) من أكثر المناطق استخدامًا في التنقيب عن المعادن، فهي تتفوق في تحديد المعادن المتحولة مثل السيليكات الصفائحية (الطين والميكا)، والسيليكات الهيدروكسيلية، والكبريتات، والكربونات، ومعادن الأمونيوم. غالبًا ما ترتبط هذه المعادن المتحولة ارتباطًا وثيقًا بالنشاط الحراري المائي المُكوِّن للخامات، وتتوزع مكانيًا حول جسم الخام، وتُعد مؤشرات مهمة للعثور على أجسام خام مخفية.

الأشعة تحت الحمراء ذات الموجة الطويلة (LWIR، 7.7-11.8 ميكرومتر):تمثل هذه التقنية الناشئة أحدث ما توصل إليه علم الاستشعار الجيولوجي عن بُعد. يُكمّل التصوير الطيفي فائق الدقة بالأشعة تحت الحمراء ذات الموجة الطويلة بيانات الأشعة المرئية والقريبة من الأشعة تحت الحمراء ذات الموجة القصيرة، وذلك من خلال رصد الاهتزازات الجزيئية في المعادن المكونة للصخور، مثل الكوارتز والفلسبار، وهي معادن تفتقر إلى خصائص مميزة عند الأطوال الموجية الأقصر. تُمكّن هذه القدرة الجيولوجيين من التمييز بين أنواع الصخور المختلفة، مثل الرخام والكوارتزيت والصخور النارية المتداخلة من أجيال مختلفة والتي تبدو متطابقة في الصور الفوتوغرافية العادية.

المصدر: https://doi.org/10.3390/rs10091366

أصبحت أقمار الاستشعار عن بعد فائقة الطيف من سلسلة "شيغوانغ"، والتي يمثلها القمر الصناعي شيغوانغ-1 واي زد (تانلي)، الركيزة الأساسية لتقنية الجيل الجديد من استكشاف المعادن بفضل قدراتها على تحديد "البصمة الطيفية للمعادن". فهي توفر "توجيهًا فضائيًا" فعالًا لاستكشاف الطاقة والمعادن، وتحقق نقلة نوعية من "استكشاف المعادن القائم على الخبرة" إلى "استكشاف المعادن الذكي والقائم على البيانات"!

لا تهدف أقمار الاستشعار عن بعد فائقة الطيف إلى استبدال الاستكشاف الجيولوجي التقليدي، بل إلى أن تكون بمثابة "مساعد تقني" قوي في استكشاف المعادن."الفحص الأولي، والتحقيق المفصل في المرحلة المتوسطة، والتحقق في المرحلة اللاحقة"تُمكّن ثلاث مراحل أساسية من تمكين العملية بأكملها وحل نقاط الضعف في الصناعة.

الفحص الأولي: من "إلقاء شبكة واسعة" إلى "الاستهداف الدقيق" لتحسين الكفاءة

تتمثل الخطوة الأولى في التنقيب عن المعادن في تحديد "المناطق المستهدفة" المحتملة من منطقة واسعة. في النموذج التقليدي، يتعين على الفرق الجيولوجية أخذ عينات نقطة بنقطة وإجراء مسوحات ميدانية، مما يهدر الكثير من الوقت في "المناطق غير المعدنية".

بفضل الأقمار الصناعية فائقة الطيف، يصبح كل شيء بسيطًا. إذ يمكنها إتمام مسح طيفي فائق لمنطقة بأكملها في وقت قصير، وتحديد الشذوذات المرتبطة ارتباطًا وثيقًا بالتمعدن بدقة من خلال رسم خرائط المعادن المتغيرة، وتحديد المناطق ذات القيمة التنقيبية المعدنية الأعلى مباشرةً. وهذا يوفر قدرًا كبيرًا من الوقت والتكلفة في عمليات التنقيب.

الاستهداف متوسط ​​المدى: من "الحالات الشاذة الغامضة" إلى "التحليل النوعي الدقيق"، مما يحسن معدل النجاح.

في عمليات التنقيب التقليدية، يمكن للأساليب الجيوفيزيائية والجيوكيميائية اكتشاف "مناطق شاذة"، ولكن غالباً ما يصعب تحديد ما إذا كان هذا الشذوذ مرتبطاً بالتمعدن. في المقابل، توفر البيانات الطيفية الفائقة أدلة مباشرة من منظور معدني، مما يُضيّق نطاق المنطقة المستهدفة بشكل فعال.

يمكن لبيانات التحليل الطيفي الفائق أن تحل هذه المشكلة. فهي لا تقتصر على تحديد مواقع الشذوذات فحسب، بل تحلل أيضًا التجمعات المعدنية في منطقة الشذوذ. هذه القدرة النوعية الدقيقة تُمكّن الفرق الجيولوجية من تحديد مواقع الاستكشاف الرئيسية بدقة، وتجنب الحفر العشوائي، وتحسين معدل نجاح التنقيب عن المعادن بشكل كبير.

التحقق بعد التنفيذ: من "نشر المواقع بشكل أعمى" إلى "التنفيذ المستهدف"، مما يقلل التكاليف.

تتطلب المرحلة النهائية من التنقيب عن المعادن التحقق من النتائج من خلال الحفر والتنقيب في الخنادق. في النموذج التقليدي، ولضمان عدم تفويت أي رواسب معدنية، يُستخدم غالبًا أسلوب "الاستكشاف العشوائي"، وهو ليس مكلفًا فحسب، بل وغير فعال للغاية أيضًا.

توفر البيانات الطيفية الفائقة بيانات دقيقة للتحقق منها لاحقًا. ويمكن للفرق الجيولوجية تركيز عمليات الحفر والتنقيب في المواقع الواعدة بناءً على الأهداف الشاذة التي تحددها البيانات، مما يحقق أعلى كفاءة في التحقق بأقل عدد من المشاريع. في الوقت نفسه، يمكن استخدام بيانات جسم الخام التي تم التحقق منها لمعايرة نماذج تفسير صور الأقمار الصناعية عكسيًا، مما يزيد من دقة التقنية ويشكل حلقة مغلقة متكاملة من "المسح عن بُعد - التحقق الميداني - تحسين النموذج".

القمر الصناعي Xiguang-1 YZ (تانلي)

بدمج المراحل الرئيسية الثلاث لاستكشاف المعادن - "الفحص الأولي، والتوجيه متوسط ​​المدى، والتحقق النهائي" - يتجلى الدور المحوري لأقمار الاستشعار عن بعد فائقة الطيف في كل خطوة، مما يشكل حلقة استكشافية متكاملة. وبفضل ذلك، تعاونت شركة شيآن لعلوم الفضاء التابعة للأكاديمية الصينية للعلوم مع وحدات الاستكشاف الجيولوجي في مقاطعتي شانشي وشنشي، لتطبيق هذه التقنية في مجالات مثل استكشاف الموارد المعدنية والرصد البيئي لمناطق التعدين، مما أثبت جدواها وموثوقيتها.

يُعزى الأداء المتميز للأقمار الصناعية فائقة الطيف إلى الخطة طويلة الأجل لشركة شيآن شيغوانغ للفضاء الجوي، والتي تهدف إلى إنشاء كوكبات من الأقمار الصناعية فائقة الطيف للاستشعار عن بُعد. ويتمثل الهدف النهائي في إنشاء أكبر كوكبة من الأقمار الصناعية فائقة الطيف للاستشعار عن بُعد في الصين، وأكثرها شمولاً وسهولة في الاستخدام وعملية - "سلسلة شيغوانغ" - لخدمة خمسة مجالات رئيسية بشكل شامل: الزراعة، والغابات، والمسطحات المائية، والمعادن، وعزل الكربون.

وفقًا للخطة، تتضمن كوكبة الأقمار الصناعية للاستشعار عن بعد فائقة الطيف "سلسلة شيغوانغ" 108 أقمار صناعية متعددة الأغراض فائقة الطيف + أقمار صناعية لمراقبة الأشعة تحت الحمراء، و40 قمرًا صناعيًا فائق الطيف لمراقبة الكربون المزدوج، و10 أقمار صناعية وظيفية فائقة الطيف (للمحيطات والزراعة والغابات والمعادن)، مما يحقق في النهاية البناء المخطط له لكوكبة من 158 قمرًا صناعيًا في المدار.

تخطيط الأبراج "سلسلة شيغوانغ"

تتميز هذه المجموعات الثلاث من الأقمار الصناعية بتركيزها الخاص، وتعمل معًا لتلبية احتياجات التطبيقات في مختلف المجالات بدقة. ومن بينها، تتألف المجموعة الأكثر ارتباطًا بالتنقيب عن المعادن من 108 أقمار صناعية عامة للتصوير الطيفي الفائق، بالإضافة إلى أقمار صناعية للمراقبة بالأشعة تحت الحمراء، و10 أقمار صناعية وظيفية للتصوير الطيفي الفائق.

في المستقبل، ومع اكتمال كوكبة "سلسلة شيغوانغ" بالكامل، ستواصل شركة CAS Xiguang Aerospace تمكين قطاعات التعدين والزراعة والغابات والمسطحات المائية وتقنيات الكربون في بلادي من التحول نحو الرقمنة والذكاء والكفاءة، وتعزيز الأساس لتطوير صناعة الاستشعار عن بعد الفضائية التجارية في بلادي، وتعزيز التكامل العميق بين تكنولوجيا الفضاء والاقتصاد الحقيقي، والمساعدة في التنمية عالية الجودة لصناعة الفضاء في بلادي، وإظهار القوة الأساسية لـ "صنع في الصين" وكتابة فصل جديد في تمكين صناعة الفضاء للتنمية الوطنية في العصر الجديد.