تكنولوجيا الاستشعار عن بعد البصرية – تساعد على ترسيخ وتحسين نظام الأقمار الصناعية للاستشعار عن بعد في بلدي تدريجياً

في 24 أبريل 1970، أطلقت بلادي بنجاح أول قمر صناعي لها، "دونغ فانغ هونغ-1"، لتصبح بذلك خامس دولة في العالم تُطوّر وتُطلق قمراً صناعياً بشكل مستقل. ومنذ ذلك الحين، شهدت صناعة الفضاء في بلادي تطوراً مطرداً على مدى عقود، وأصبح الاستشعار عن بُعد بالأقمار الصناعية أحد أكثر الطرق فعاليةً ومباشرةً لتحويل تكنولوجيا الفضاء إلى إنتاجية.

في 26 أكتوبر 2015، أصدرت بلادي "الخطة الوطنية لتطوير البنية التحتية المدنية الفضائية متوسطة وطويلة الأجل (2015-2025)"، والتي تركز على تطوير ثلاث سلاسل من أنظمة الاستشعار عن بُعد بالأقمار الصناعية: رصد الأرض، ورصد المحيطات، ورصد الغلاف الجوي. ومن خلال إنشاء نظام استشعار عن بُعد بالأقمار الصناعية يتألف من سبع مجموعات وثلاثة أنواع من الأقمار الصناعية المتخصصة، سيتم بناء قدرة عالمية على الرصد وجمع البيانات بتكوينات متعددة الدقة ومجموعات متنوعة من تقنيات الرصد.

مع التطور المطرد لنظام الأقمار الصناعية للاستشعار عن بُعد ضمن الخطة الوطنية للبنية التحتية الفضائية المدنية، أصبح الاستشعار البصري عن بُعد أحد المكونات الأساسية لتطويره، ويتميز بتطبيقاته الواسعة النطاق. منذ القرن العشرين، انقسمت أقمار الاستشعار البصري عن بُعد في بلادنا بشكل رئيسي إلى أقمار قابلة للاسترداد، وأقمار للأرصاد الجوية، وأقمار لرصد موارد الأرض، وأقمار بحرية، وأقمار لرصد البيئة والكوارث. ويمكن تقسيم أجهزة الاستشعار عن بُعد التي تحملها هذه الأقمار إلى فئتين رئيسيتين: أجهزة استشعار بصرية فضائية، وأجهزة استشعار ميكروويف فضائية. وقد لعبت الأولى، والمعروفة أيضًا بالكاميرات الفضائية، دورًا بالغ الأهمية في استكشاف الأرض عبر الأقمار الصناعية.

قمر صناعي لمراقبة الأرض

في مجال تخطيط البنية التحتية الفضائية، تشمل أقمار مراقبة الأرض بشكل رئيسي الأقمار الصناعية عالية الدقة، وأقمار الموارد، والأقمار البيئية، وأقمار المسح ورسم الخرائط.

سلسلة أقمار غاوفين الصناعية

من بينها، تُعد سلسلة أقمار غاوفين الصناعية الأشهر، والتي تُعرف رسميًا باسم المشروع الرئيسي لنظام رصد الأرض عالي الدقة. وهي واحدة من 16 مشروعًا علميًا وتقنيًا رئيسيًا تم تحديدها في "الخطة الوطنية لتطوير العلوم والتكنولوجيا على المديين المتوسط ​​والطويل (2006-2020)"، وقد أُطلقت في عام 2010. وكان الهدف الأولي لهذا المشروع هو إنشاء مجموعة كاملة من الأقمار الصناعية التي يمكن التحكم بها بشكل مستقل، وتتميز بدقة زمنية ومكانية وطيفية عالية.

▲التسلسل الزمني لسلسلة أقمار غاوفين الصناعية في بلدي

تتألف سلسلة أقمار غاوفين الصناعية من عدة أقمار. وتشمل الأقمار المدنية الموجودة حاليًا في المدار غاوفين-1، وغاوفين-2، وغاوفين-12، وهي مزودة بمستشعرات تشمل مستشعرات بصرية ومتعددة الأطياف، ومستشعرات رادار الفتحة التركيبية (SAR)، ومستشعرات الأشعة تحت الحمراء متوسطة الموجة. وقد حققت هذه الأقمار دقة مكانية عالية (غاوفين-2 أحادي اللون بدقة 0.8 متر)، ودقة زمنية عالية (غاوفين-4 بدقة 20 ثانية)، ودقة طيفية عالية (غاوفين-5 بدقة 330 نطاقًا) لرصد الأرض.

▲ مدار القمر الصناعي Environment-1

قمر صناعي للكوارث البيئية

بلادي، بمساحتها الشاسعة وتضاريسها المعقدة ومناخها المتقلب، تُعدّ من أكثر دول العالم تضرراً من الكوارث الطبيعية وتكبّداً خسائر فادحة جراءها. وقد طوّرت بلادي خصيصاً منظومة الأقمار الصناعية الصغيرة للتخفيف من آثار الكوارث البيئية، وذلك لمواجهة الكوارث الطبيعية المتكررة ورصد البيئة. تتألف هذه المنظومة من ثلاثة أقمار صناعية: HJ-1A وHJ-1B وHJ-1C. منذ إطلاق القمر الصناعي HJ-1A عام 2008، ساهمت دقته المكانية والزمانية العالية ونطاق تغطيته الواسع في انتشاره الواسع في رصد الكوارث وتقييم صحة البيئة. يتكون حمولة القمر الصناعي HJ-1A من كاميرتين ضوئيتين متعددتي الأطياف واسعتي التغطية وكاميرا تصوير طيفي فائق، بينما يتكون حمولة القمر الصناعي HJ-1B من كاميرتين ضوئيتين متعددتي الأطياف واسعتي التغطية وكاميرا تعمل بالأشعة تحت الحمراء. ويمكن للقمرين الصناعيين HJ-1A وHJ-1B، اللذين يعملان ضمن شبكة ثنائية الأقمار، إعادة زيارة المواقع بسرعة خلال يومين. حمولة طائرة HJ-1C عبارة عن رادار ذي فتحة اصطناعية من نوع S-band.

قمر صناعي للموارد

تشمل الأقمار الصناعية التي أطلقتها بلادي لاستكشاف موارد الأرض القمر الصناعي الصيني البرازيلي لموارد الأرض (CBERS)، وهو مشروع مشترك بين الصين والبرازيل، والقمر الصناعي ZY-1 الذي طورته بلادي بشكل مستقل. يتألف مشروع CBERS من الأقمار الصناعية CBERS-01 و02 و02B التي خرجت من الخدمة، والأقمار الصناعية العاملة حاليًا CBERS-02C و04. يحمل القمر الصناعي ZY-1-04، الذي أُطلق عام 2014، أربع كاميرات: كاميرا بانكروماتية متعددة الأطياف (PAN) بدقة 5/10 أمتار، وماسح ضوئي بالأشعة تحت الحمراء متعدد الأطياف (IRS) بدقة 40/80 مترًا، طورتها الصين؛ وكاميرا متعددة الأطياف (MUX) بدقة 20 مترًا، وجهاز تصوير واسع المجال (WFI) بدقة 73 مترًا، طورتها البرازيل. أما القمر الصناعي ZY-1-02D، الذي أُطلق في سبتمبر 2019، فيحمل كاميرتين، ويمكنه التقاط صور بصرية بدقة 2.5/10 أمتار، وصور طيفية فائقة بدقة 30 مترًا ذات 166 نطاقًا.

قمر صناعي لرسم الخرائط

القمر الصناعي ZY-3 هو قمر صناعي مدني عالي الدقة لرسم الخرائط المجسمة، طُوّر بشكل مستقل في الصين. تستطيع كاميراته الأمامية والخلفية والجانبية التقاط صور مجسمة من ثلاث زوايا رصد مختلفة لنفس المنطقة، مما يوفر معلومات هندسية ثلاثية الأبعاد غنية. في عام 2016، أُطلق القمر الصناعي ZY-3 02 بنجاح وبدأ العمل بالتزامن مع ZY-3 01. يتميز ZY-3 02 بقدرته على التقاط صور مجسمة عالية الدقة (بدقة مترين) باستخدام مصفوفة من ثلاثة خطوط، مما يوفر بيانات تدعم رسم الخرائط المجسمة بمقياس 1:50,000 و1:25,000.

قمر صناعي لرصد المحيطات

في مجال تخطيط البنية التحتية الفضائية، تتألف سلسلة أقمار الرصد البحري من مجموعتين (مجموعة أقمار رصد لون المحيط ومجموعة أقمار رصد ديناميكيات المحيط) ونوع واحد من الأقمار الصناعية المتخصصة (أقمار رصد البيئة البحرية). تُعرف أقمار الرصد البحري في بلادي باسم سلسلة أوشن (HY). في 15 مايو/أيار 2002، أُطلق أول قمر صناعي من سلسلة أوشن-1A (HY-1A). يرصد هذا القمر الخصائص البصرية لمياه البحر، وتركيز الكلوروفيل، ودرجة حرارة سطح البحر، ومحتوى الرواسب العالقة، والمواد العضوية الذائبة، والملوثات البحرية، بالإضافة إلى رصد تضاريس المياه الضحلة، وخصائص تيارات المحيط، والهباء الجوي فوق سطح البحر. وقد سدّ إطلاق هذا القمر الصناعي ثغرةً في مجال الأقمار الصناعية البحرية في بلادي، ودشّن حقبةً جديدةً في تطوير سلسلة أقمار "أوشن-1".

حتى الآن، أطلقت بلادي سلسلة من الأقمار الصناعية الخاصة بلون المحيط (أي سلسلة "هايانغ-1")، وسلسلة من الأقمار الصناعية الخاصة بالبيئة الديناميكية للمحيط (بما في ذلك سلسلة "هايانغ-2" والقمر الصناعي الصيني الفرنسي للمحيطات)، وأقمار صناعية لمراقبة المحيطات (أي سلسلة "هايانغ-3").

قمر صناعي لرصد الغلاف الجوي

في تخطيط البنية التحتية الفضائية، تتألف أقمار رصد الغلاف الجوي من مجموعتين (مجموعة أقمار رصد الطقس ومجموعة أقمار رصد المناخ) ونوع واحد من الأقمار المتخصصة (أقمار رصد تركيب الغلاف الجوي). تُسمى أقمار رصد الغلاف الجوي في بلدي باسم "فينغيون" (FY). منذ عام 1970، تطورت "فينغيون" إلى فئتين وأربع سلاسل من الأقمار الصناعية: أقمار الأرصاد الجوية الثابتة بالنسبة للأرض، بما في ذلك "فينغيون-2" و"فينغيون-4" (تم إطلاق ثمانية أقمار من طراز "فينغيون-2" وقمر واحد من طراز "فينغيون-4" بنجاح)؛ وأقمار الأرصاد الجوية ذات المدار القطبي، بما في ذلك "فينغيون-1" و"فينغيون-3" (تم إطلاق أربعة أقمار من طراز "فينغيون-1" وأربعة أقمار من طراز "فينغيون-3" بنجاح). على مدى العشرين عامًا الماضية، أكملت أقمار فنغيون للأرصاد الجوية تحولها من التطبيقات التجريبية إلى الخدمات التشغيلية، ومن الجيل الأول إلى الجيل الثاني، ومن الكشف الفردي إلى الكشف الشامل، ومن التحليل النوعي إلى التحليل الكمي، محققةً بذلك أهداف التطوير المتمثلة في التشغيل والتسلسل والقياس الكمي. وقد أُحرز تقدم شامل في تقنيات معالجة بيانات أقمار فنغيون، وإنتاج المنتجات، وتطبيقات البيانات. وكانت أقمار الأرصاد الجوية الصينية من أوائل الأقمار التي وصلت إلى المعايير المعترف بها دوليًا، وهي في طليعة المنظمات الدولية للأرصاد الجوية.

تشهد تقنية الاستشعار البصري عن بُعد عبر الأقمار الصناعية حاليًا تطورًا سريعًا غير مسبوق. وتشهد دقة صور الاستشعار البصري عن بُعد، من حيث المكان والنطاق الطيفي والزمني، تطورات متواصلة. ويتزايد عدد أقمار الاستشعار عن بُعد التي أُطلقت في بلادي بشكلٍ هائل، كما تشهد القدرة على جمع بيانات الاستشعار عن بُعد عبر الأقمار الصناعية تحسنًا مطردًا في الجودة.

يُعتقد أنه في المستقبل القريب، ستتمتع تقنية الاستشعار البصري عن بعد عبر الأقمار الصناعية بنطاق أوسع من التطبيقات، وستحقق هدف التطوير المتمثل في تطبيقات أسرع وأكثر دقة وكفاءة، وستتجه نحو مسار تطوير أكثر شيوعًا وتجارية.