تم تطوير بديل مضاد للتشويش لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS).

يؤدي التشويش على إشارات نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) وانتحالها إلى تعطيل ملاحة السفن والطائرات والطائرات بدون طيار بشكل متزايد. يقوم العلماء بتطوير بديل لتحديد المواقع عبر نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) استنادًا إلى المجال المغناطيسي للأرض، والذي لا يمكن حجبه.

أحد هذه الأنظمة هو MagNav، أو الملاحة المغناطيسية. هذا تطوير الجامعة التقنية الدنماركية (DTU) المقدمة في مؤتمر التحكم الأوروبي ECC 25.

“لا يمكن إغراق المجال المغناطيسي للأرض”

قد يكون الحل لمعالجة نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) تحت أقدامنا مباشرة، وهو يعتمد على طريقة قديمة استخدمت منذ القرن الحادي عشر: وهي الملاحة باستخدام المجال المغناطيسي للأرض، كما حدث منذ قرون باستخدام البوصلة. الجديد هو أن المجال المغناطيسي يستخدم الآن ليس فقط لتحديد المسار فحسب، بل أيضًا الموقع.

“تكمن خصوصية MagNav في أنه، على عكس نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، لا ينبعث منه أي شيء – وبالتالي لا يمكن خداعه أو التشويش عليه. ولا يمكن قمع المجال المغناطيسي للأرض،” يوضح البروفيسور نيلس أولسن، أحد مطوري هذه الطريقة في جامعة DTU.

وعلى عكس نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، الذي يتطلب اتصالات عبر الأقمار الصناعية، يعتمد نظام MagNav على القياسات المحلية لقوة المجال المغناطيسي وتغيراته، مما يجعله محصنًا ضد الحرب الإلكترونية التي تهدف إلى تعطيل أنظمة الإشارات.

رسم خريطة للمناظر الطبيعية غير المرئية

يتكون الجزء الأكبر من المجال المغناطيسي للأرض على عمق حوالي 2900 كيلومتر تحت السطح، ويحيط بالكوكب بأكمله. تساهم أيضًا الصخور القريبة من السطح، ويمكن استخدام مجالها المغناطيسي لتحديد المواقع.

فالمجال أبعد ما يكون عن التجانس، بل على العكس، فهو يختلف من مكان إلى آخر، مثل منظر طبيعي غير مرئي يشبه الجبال والوديان على الخرائط. هذه هي الاختلافات الصغيرة التي يستخدمها MagNav. وباستخدام مقياس المغناطيسية، الذي يتم تركيبه عادةً على طائرة أو طائرة بدون طيار، يتم قياس الاختلافات بدقة عالية. ولكن بما أن المجال المغناطيسي يمكن أن يكون متشابهًا في نقاط مختلفة، فإن قياسًا واحدًا لا يكفي. وبدلاً من ذلك، يتتبع النظام كيفية تغير المجال أثناء تحركك، ومن خلال مقارنة هذا النمط بخريطة المجال المغناطيسي، يحسب الموقع.

لإنشاء خريطة للمجال المغناطيسي، يلزم عمل منهجي، أي التحليق حول المنطقة محل الاهتمام بأكملها. كلما انخفض ارتفاع الرحلة، أصبحت الخرائط أكثر تفصيلاً ودقة. بمجرد رسم خريطة للمنطقة، يمكن استخدام البيانات لسنوات عديدة لأن الاختلافات في جزء المجال المغناطيسي المستخدم في MagNav تتغير ببطء شديد.

“بطبيعة الحال، لن يكون نظام MagNav دقيقًا مثل نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، لكن هذا ليس ضروريًا حقًا. يقول الطيارون الذين تحدثت معهم إن الدقة في نطاق 5 كيلومترات تكفيهم. وبهذه الطريقة، يمكنهم مقارنة الموقع من نظام MagNav مع موقع نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) واكتشاف الانتحال بسهولة”، كما يقول أولسن.

الأقمار الصناعية في مدار الأرض

في الدنمارك، ينصب تركيز MagNav على جرينلاند وشمال المحيط الأطلسي، وهما منطقتان مهمتان استراتيجيًا ولا تغطيهما الخرائط المغناطيسية بشكل جيد. ويعمل البروفيسور أولسن حاليًا على رسم خرائط مغناطيسية دقيقة لجرينلاند باستخدام طائرات بدون طيار على ارتفاعات عالية.

هناك أيضًا اهتمام عالمي كبير بتطوير MagNav إلى تقنية مناسبة للاستخدام العالمي.

الفكرة هي تجميع خريطة المجال المغناطيسي اللازمة باستخدام الأقمار الصناعية في مدارات طويلة تصل نقطة الحضيض فيها إلى 180-200 كم. وهذا منخفض بما يكفي لالتقاط أدنى الاختلافات في المجال المغناطيسي الذي يحتاجه MagNav.

“لقد سُئلنا عما إذا كان من الممكن إنشاء خريطة عالمية دقيقة للمجال المغناطيسي. يبدو ذلك، بشرط أن يكون هناك ما يكفي من الأقمار الصناعية التي تحلق على ارتفاع منخفض بدرجة كافية. أستطيع أن أتخيل أننا سنبدأ في المستقبل في رسم خرائط لمناطق واسعة لاستخدام MagNav كبديل موثوق أو مكمل لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS)،” كما يأمل الباحث.

وفقًا للتقديرات الأولية، يمكن أن تصل دقة MagNav إلى 20-50 مترًا في المناطق ذات الخرائط المغناطيسية التفصيلية وحوالي 5 كيلومترات عالميًا عند استخدام الأقمار الصناعية. وهذا أكثر من كافٍ لنظام النسخ الاحتياطي في حالة فشل نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، كما يعتقد المطورون.