لن يكون متاهة... نظام ملاحة لتحديد المواقع على القمر

تخيل أن تتمدد خدمة تحديد المواقع العالمية (GPS)، وهو نظام الملاحة عبر الأقمار الاصطناعية الأكثر شهرة، إلى خارج كوكب الأرض، هل كنت تظن أن هذا ممكناً أو أنه في متناول العلماء؟

في الحقيقة ما نتحدث عنه هنا بات قريباً وتعمل عليه وكالات فضاء مشاركة في حملة جديدة لإنشاء كوكبة تشبه نظام تحديد المواقع العالمي حول القمر، إذ تعمل وكالة الفضاء الأميركية "ناسا" وشركاؤها في أوروبا واليابان على تطوير مفاهيم الملاحة عبر الأقمار الاصطناعية القمرية التي يمكن نشرها بحلول نهاية عشرينيات القرن الـ21، فيما كشفت إدارة الفضاء الوطنية الصينية في يوليو (تموز) من هذا العام عن خططها لإنشاء كوكبة من 21 قمراً اصطناعياً للاتصالات والملاحة لدعم تطلعاتها القمرية.

وتأتي أهمية هذا المشروع كونه يوفر خدمات تحديد مواقع عالية الدقة للعلماء على مستوى أقل من متر، ويحسن دقة الملاحة وتحديد المواقع، ويمكن تطبيقه على نطاق واسع في مجالات متعددة كالنقل والمسح والرسم الخرائطي ومراقبة التشوه وما إلى ذلك.

استكشاف القمر

هذه القفزة التكنولوجية مدفوعة بزيادة في النشاط المخطط والاستكشاف على القمر الذي سيحدث في الأعوام المقبلة وسيتطلب لوجستيات متطورة، بما في ذلك نوع أنظمة تحديد المواقع والملاحة والتوقيت التي تدعم عملياً كل بنيتنا الأساسية على الأرض، فمثلاً يهدف برنامج "أرتميس" الذي تقوده وكالة الفضاء الأميركية إلى إرسال رواد فضاء في مهمات سطحية عند القطب الجنوبي للقمر، وهو الهدف الذي يتطلب خطوط اتصال موثوقة وخدمات تحديد المواقع الدقيقة. بينما على المقلب الآخر تخطط الصين لإرسال أطقم إلى القمر في الأعوام القليلة المقبلة، وستقوم مجموعة من الكيانات الحكومية والشركات الأخرى بإرسال مستكشفين آليين إلى سطح القمر في المستقبل القريب.

ويحدث هذا الأمر مع مراقبة قطاع الفضاء التجاري الفرص التي قد تنشأ في الاقتصاد القمري الناشئ، مثل استخراج الموارد والتصنيع منخفض الجاذبية والبحث العلمي أو السياحة. وفي حين اعتمدت بعثات القمر السابقة على مرحلات أساسية للتواصل والتنقل، فإن مستقبل استكشاف القمر يتطلب نظام أقمار اصطناعية مناسب لتغطية قمرنا الطبيعي أو في الأقل أجزاء منه.

وبينما يعد نظام تحديد المواقع العالمي العمود الفقري لاقتصادنا على الأرض، لا سيما أن الزراعة والسلامة وعمليات الإنقاذ والتمويل والتعدين كلها تعتمد عليه، فإننا نحتاج إلى هذا النوع من البنية الأساسية على القمر لبناء اقتصاد قمري، وهكذا سيساعد نظام تحديد المواقع القمري في أنظمة الهبوط، واستخدام الموارد في الموقع، وتخطيط المسار وغيرها من المهمات.

"لونانت"

إلى ذلك تشرف وكالتا الفضاء الأميركية والأوروبية ووكالة استكشاف الفضاء اليابانية حالياً على مشاريع شقيقة لمجموعات أقمار تشبه نظام تحديد المواقع العالمي، وهذه المشاريع تشمل نظام نقل الاتصالات والملاحة القمري التابع لوكالة الفضاء الأميركية، ومبادرة "مونلايت" التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية، ونظام الأقمار الاصطناعية للملاحة القمرية التابع لوكالة استكشاف الفضاء اليابانية، وجميعها تندرج تحت إطار قابل للتشغيل المتبادل يسمى "لونانت".

ويصف العلماء "لونانت" على أنها مظلة كبيرة وهيكل يحدد المعايير التي سيتم استخدامها للاتصالات المتوافقة وخدمات تحديد المواقع والملاحة والتوقيت، وهناك جهد كبير جار لتحديد هذه المعايير وتوثيقها في مواصفات قابلية التشغيل المتبادل، وبعبارة أخرى بينما تعمل وكالات الفضاء الأميركية والأوروبية واليابانية على مشاريعها المنفصلة في الوقت الحالي، فإنها تخطط في النهاية لدمج هذه الأفكار في نظام تشغيل واحد.

مبادرة "مونلايت"

توازياً تساعد الخطط التفصيلية لمبادرة "مونلايت" التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية، في تصور كيف قد تنجح مجموعة الأقمار الاصطناعية للملاحة القمرية في نهاية المطاف.

وبحسب تصور وكالة الفضاء الأوروبية ستتكون "مونلايت" من خمسة أقمار اصطناعية في الأقل، بما في ذلك قمر اصطناعي كبير للاتصالات وأربعة أقمار اصطناعية مخصصة للملاحة، توضع في مدارات خاصة لتحسين التغطية عند القطب الجنوبي للقمر. وسيوفر هذا الإعداد الأولي 15 ساعة موثوقة يمكن التنبؤ بها من خدمات تحديد المواقع والملاحة والتوقيت في منطقة التغطية كل 24 ساعة، كما أن "مونلايت" مصممة أيضاً لتكون قابلة للتطوير، مما يعني أنه يمكن إضافة مزيد من الأقمار الاصطناعية لتوسيع منطقة الخدمة أو لدعم مهمات أكثر تعقيداً.

وستوفر "مونلايت" تحولاً نموذجياً في مجال الاستكشاف، وبدلاً من أن تتطلب كل مهمة قمرية أنظمة اتصالات وملاحة معقدة خاصة بها مع الاعتماد بصورة كبيرة على الدعم القائم على الأرض، ستتمكن البعثات المستقبلية بفضل "مونلايت" من الوصول إلى خدمات الاتصالات ذات النطاق العريض وأنظمة الملاحة الشبيهة بنظام "جي بي إس" مباشرة من مدار القمر، وكل ذلك بموجب عقد خدمة مع مزود تجاري.

الجهود الصينية

وعلى الضفة المقابلة يخطط العلماء الصينيون لإرسال أكثر من 10 أقمار اصطناعية حول القمر للحصول على بيانات ملاحية دقيقة، واقترح معهد "بكين لهندسة أنظمة المركبات الفضائية" بناء 21 قمراً اصطناعياً حول القمر لتوفير الخدمات الأساسية للأنشطة البشرية في الفضاء القمري، بما فيها اتصالات البيانات والملاحة والتوقيت.

ووفق الخطة الصينية فإن بناء هذه الأقمار الاصطناعية سيلبي حاجات مشاريع استكشاف القمر الوطنية الكبرى، ومن المقرر تنفيذها على ثلاث مراحل بحيث يتم نشر الأقمار الاصطناعية في أربعة أنواع من المدارات للحفاظ على تصميم مستدام وفعال من حيث الكلفة.

من جهته شرح نائب كبير مصممي مهمة "تشانغ إي-5" الجهود الصينية الحالية بينغ جينغ، بقوله "يمكن لمجموعة أقمار اصطناعية في الفضاء القريب من القمر أن توفر الملاحة والتحديد الدقيق في الوقت الفعلي لحركة سطح القمر والهبوط والإقلاع، ودعم الاستكشاف البشري عالي التردد للقمر على المدى الطويل، وقدمت دراستنا خريطة طريق لتحقيق هذه الأهداف خطوة بخطوة، وتوسيع نطاق التغطية من منطقة القطب الجنوبي للقمر إلى كامل مساحته".

وكانت الصين أعربت عن اهتمامها بتطوير البنية التحتية للملاحة القمرية في عدد من المنتديات الدولية، وأطلقت بالفعل هذا العام القمر الاصطناعي "كيكياو 2" لتفعيل الاتصالات القمرية، وعلى غرار وكالات الفضاء الأوروبية والأميركية واليابانية، أشارت الصين في بعض المنتديات الدولية إلى اهتمامها بالتعاون الدولي في هذا الاتجاه.