تستعد الولايات المتحدة والهند لإطلاق مهمة رائدة أطلق عليها "نيسار" (NISAR)، تهدف إلى مراقبة كوكب الأرض بطرق غير مسبوقة.
تجمع هذه المهمة بين جهود وكالة "ناسا" الأميركية ومنظمة أبحاث الفضاء الهندية "إسرو"، في تعاون يعتبر الأول من نوعه لتطوير تقنيات رادارية مزدوجة النطاق لمراقبة التغيرات الديناميكية التي تشهدها الأرض.
من خلال استخدام تقنيات متطورة تجمع رادارات استشعار عن بعد، ستتيح "نيسار" مراقبة التغيرات التي تحدث في الغطاء الجليدي، والأراضي الرطبة، والغابات.
وتتبع أيضا تأثيرات الكوارث الطبيعية مثل الزلازل والبراكين والانهيارات الأرضية.
وستوفر البيانات الناتجة عن هذه المهمة معلومات دقيقة تُسهم في تعزيز الفهم العلمي واستجابة العالم للكوارث الطبيعية.
الدكتور بول روزن، عالم المشروع في مختبر الدفع النفاث التابع لناسا، والذي كان جزءا من الرحلة الطويلة لتطوير هذه المهمة منذ عام 2011، يصف "نيسار" بأنها منصة غير مسبوقة ستعيد رسم خريطة التفاعل بين الإنسان والطبيعة.
كيف سيحسن "نيسار" فهمنا للأرض؟
يقول روزن، الذي تابع تنفيذ المشروع خطوة بخطوة، إن سطح كوكب الأرض لا يتوقف عن التغير أبدا، أحيانا بطرق صغيرة ودقيقة، وأحيانا بطرق هائلة وفجائية.
ويضيف أنه مع "نيسار"، سنقوم بقياس هذه التغيرات تقريبا كل أسبوع، مع تصوير كل بكسل (أصغر وحدة في الصورة أو الشاشة الرقمية) لمنطقة بحجم ملعب التنس تقريبًا.
وتصوير جميع أسطح الأرض من اليابسة والجليد بهذه الترددات وبمثل هذه الدقة - حتى السنتيمتر - سيساعدنا في تجميع القطع معًا في صورة متكاملة، لإنشاء قصة عن كوكب الأرض كنظام حي.
ما الذي يميز "نيسار" عن المهمات الأرضية الأخرى؟
يقول روزن إن "نيسار" أول قمر صناعي لرصد الأرض مزود بنوعين من الرادارات، نظام لفرق الموجات L-band الذي يبلغ طوله 10 بوصات (25 سم)، ونظام S-band الذي يبلغ طوله 4 بوصات (10 سم).
تعتمد قدرة الموجات الدقيقة على انعكاس أو اختراق جسم ما على طول موجاتها.
الموجات الأقصر تكون أكثر حساسية للأشياء الصغيرة مثل الأوراق والأسطح الخشنة، بينما الموجات الأطول تتفاعل بشكل أكبر مع الهياكل الأكبر مثل الصخور وأشجار الجذوع.
لذلك، ستتفاعل إشارات الرادار من "نيسار" بشكل مختلف مع بعض الميزات على سطح الأرض.
من خلال الاستفادة من حساسية كل إشارة أو عدم حساسيتها، يمكن للباحثين دراسة مجموعة أوسع من الميزات مقارنة باستخدام أي من الرادارين بمفرده، مما يتيح لهم مراقبة نفس الميزات باستخدام أطوال موجية مختلفة.
هل هذه تقنية جديدة؟
يكشف روزن أن مفهوم رادار الفتحة الاصطناعية الفضائية (SAR) لدراسة عمليات الأرض بدأ في السبعينات، عندما أطلقت ناسا قمر Seasat.
وعلى الرغم من أن المهمة استمرت لبضعة أشهر فقط، فإنها أنتجت صورًا مبتكرة غيّرت مشهد الاستشعار عن بعد لعقود قادمة.
التقنية التي وفرها قمر Seasat أدت إلى برنامج ناسا لرادار تصوير المكوك، ثم إلى مهمة رادار طبوغرافيا المكوك.
ماذا سيحدث للبيانات الناتجة عن هذه المهمة؟
يقول روزن إن البيانات ستلبي احتياجات المستخدمين في مجالات واختصاصات علمية مختلفة مثل النظم البيئية، والغطاء الجليدي، والأرض الصلبة.
البيانات ستستخدم في مجالات أخرى تتجاوز البحث الأساسي مثل مراقبة رطوبة التربة والموارد المائية.
سنجعل البيانات سهلة الوصول، ونظرًا لحجم البيانات الكبير، قررت ناسا أنه سيتم معالجتها وتخزينها في السحابة، حيث ستكون متاحة للوصول بشكل مجاني.
كيف نشأت الشراكة بين ناسا ومنظمة أبحاث الفضاء الهندية ISRO؟
يقول روزن: قمنا باقتراح مهمة DESDynI (تشوهات الأرض، هيكل النظم البيئية، وديناميكيات الجليد)، وهي قمر صناعي بنظام L-band، بعد مسح العقد الذي أجرته الأكاديمية الوطنية للعلوم عام 2007.
في ذلك الوقت، كانت ISRO تستكشف إطلاق قمر صناعي بنظام S-band. اقترح الفريقان العلميان مهمة مزدوجة النطاق، وفي عام 2014، اتفقت ناسا و ISRO على التعاون في مهمة NISAR.
منذ ذلك الحين، تعاونت الوكالات عبر أكثر من 9,000 ميل (14,500 كيلومتر) و13 منطقة زمنية.
تم بناء الأجهزة على قارات مختلفة قبل أن يتم تجميعها في الهند لإكمال القمر الصناعي. كانت رحلة طويلة - حرفيًا.
حقائق عن "نيسار"
مهمة "نيسار" هي تعاون متساوٍ بين ناسا و ISRO وتعد المرة الأولى التي تتعاون فيها الوكالتان في تطوير الأجهزة لمهمة رصد الأرض.
وتدير المهمة وكالة ناسا عبر معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا، ويقود مختبر الدفع النفاث (JPL) الجزء الأميركي من المشروع ويوفر رادار L-band للمهمة.
كما تقدم ناسا أيضًا هوائي الانعكاس الراداري، والذراع القابلة للنشر، ونظام الاتصال عالي المعدل لبيانات العلوم، وأجهزة استقبال GPS، ومسجل الحالة الصلبة، ونظام البيانات الحمولات.
ومركز التطبيقات الفضائية في أحمد آباد، المركز الرائد في ISRO لتطوير الحمولات، هو المسؤول عن جهاز SAR بنظام S-band للمهمة ويعنى بمعايرته ومعالجة البيانات وتطوير الخوارزميات العلمية لتحقيق أهداف المهمة العلمية.
ومركز U R Rao للأقمار الصناعية في بنغالور، الذي يقود مكونات ISRO في المهمة، هو المسؤول عن توفير هيكل المركبة الفضائية.
أما المركبة الصاروخية فهي من مركز فيكرام ساراتبهاي الفضائي التابع لـ ISRO، وتتم خدمات الإطلاق عبر مركز ساتيش داوان الفضائي التابع لـ ISRO، وتدير شبكة تتبع وتحكم في الأقمار الصناعية التابعة لـ ISRO عمليات المهمة.
كما يتحمل مركز الاستشعار عن بعد الوطني في حيدر أباد المسؤولية الرئيسية عن استقبال بيانات S-band وتوليد المنتجات التشغيلية ونشرها.
