التصوير الفضائي بالرادار SAR، كيف يرى الرادار عبر السحب

يستخدم التصوير الفضائي SAR الرادار بدلاً من الضوء، فيستطيع قمر على ارتفاع 500 إلى 600 km تصوير الأرض عبر السحب والظلام، وتحل أفضل المنظومات التجارية حالياً أجساماً أصغر بكثير من متر واحد. وهذا المدى في كل الأحوال الجوية ليلاً ونهاراً هو ما نقل الرادار ذي الفتحة التركيبية من أداة حكومية متخصصة إلى مصدر رئيسي للاستخبارات العسكرية والتجارية.

كيف يعمل التصوير بالرادار SAR

يحمل قمر SAR هوائياً يرسل نبضات ميكروية نحو الأرض بزاوية ويسجل الأصداء المرتدة. ويخبر كل صدى المنظومة بمدى بُعد السطح، من زمن الذهاب والإياب، وبقوة الانعكاس. ولو استُخدم هوائي صغير واحد لأنتج صورة ضبابية، لذلك يستفيد SAR من حركة القمر نفسه. فخلال انتقاله يجمع مئات الأصداء المتراكبة من الموضع ذاته ويدمجها بمعالجة الإشارة، فيخلق أثر هوائي «تركيبي» ضخم يمتد مئات الأمتار.

تلك الفتحة التركيبية هي ما يمكّن رادار صغيراً من بلوغ دقة حادة. وتستخدم المعالجة أيضاً الانزياحات الدقيقة في التردد الناتجة عن الحركة النسبية، وتسمى انزياحات دوبلر، لتحديد موضع كل صدى بدقة على امتداد مسار الطيران. وتُظهر الصورة النهائية السطوع بحسب الانعكاسية، فالماء المسطح يبدو داكناً لأنه يعكس الإشارة بعيداً، والمنشآت المعدنية والزوايا والسفن تبدو ساطعة.

SAR مقابل الصور الفضائية البصرية

تظل الصور البصرية أسهل قراءة، وعادة ما يُدمج المصدران معاً. ويسد SAR الفجوات حين تخفي السحب هدفاً أو حين لا يحتمل القرار الانتظار حتى شروق الشمس. كما يتجاوز جزءاً كبيراً من مشكلة التمويه بالظلام والدخان، وإن كان لا يخترق المعدن السميك ولا المنشآت تحت الأرض.

نطاقات وأنماط الأقمار SAR

يوازن المشغلون بين التغطية والحدة. فنمط المسح الواسع يغطي مئات الكيلومترات بدقة أخشن، وهو مناسب لإيجاد السفن. أما نمط التسليط فيوجّه الحزمة لتبقى فترة أطول على منطقة واحدة وينتج أحد الصور، لكن على مساحة أصغر بكثير. وتعلن بعض الشركات دقة تبلغ نحو 25 cm أو أفضل في هذه الأنماط، وهي أرقام تمثل ادعاءات الشركة المصنّعة.

فيم يُستخدم SAR عسكرياً

يقدّر المستخدمون العسكريون SAR للمراقبة المستمرة. وتشمل المهام المعتادة تتبع السفن في البحر ورصد الطائرات والمركبات في القواعد ومراقبة نشاط الموانئ أو المطارات بصرف النظر عن الطقس. ويقارن كشف التغيّر المترابط بين صورتين للمكان نفسه، ويحدد الآثار والمواضع المحفورة أو التربة المضطربة التي تفوتها المقارنة البصرية. أما قياس التداخل، المعروف بـ InSAR، فيقيس تشوه الأرض وقد يكشف الهبوط أو البناء أو الحفر.

وقد أوصلت الحرب في أوكرانيا هذه التقنية إلى جمهور أوسع. فقد استخدمت الحكومات والمحللون صور SAR التجارية من مشغلي الأقمار الصغيرة لمراقبة تحركات القوات وأضرار الضربات حين كانت السماء ملبدة بالغيوم، ما يبين كيف تكمّل الكوكبات الخاصة المنظومات الحكومية. ولمطالعة ملف شركة أحد هؤلاء المشغلين، راجع مقالنا عن ICEYE.

ما أقمار SAR الموجودة في المدار

تشمل المنظومات الحكومية سلسلة Copernicus Sentinel-1 الأوروبية، وCOSMO-SkyMed الإيطالية، وSARah الألمانية خليفة SAR-Lupe، وكوكبة RADARSAT الكندية، وALOS-2 اليابانية، والأقمار السرية لمكتب الاستطلاع الوطني الأمريكي. وتطلق البرامج الحكومية الصينية عدداً متزايداً من الأقمار الرادارية من سلسلة Yaogan، وتُوصف القدرات الصينية في الغالب عبر وسائل الإعلام الرسمية، لذا فأرقام أدائها هي ادعاءات من الشركة المصنّعة أو من جهات رسمية.

وأطلقت شركات تجارية مثل ICEYE وCapella Space وUmbra عشرات الأقمار الرادارية الصغيرة، فخفضت أزمنة إعادة الزيارة من أيام إلى ساعات. ويندرج هذا الاتجاه ضمن تحول أكبر نحو شبكات المدار الأرضي المنخفض المتكاثرة، وهو ما نشرحه في دليلنا عن كوكبات LEO العسكرية. كما ترتبط معالجة الرادار بالفيزياء الكامنة وراء رادار AESA الذي يستخدم عناصر إرسال واستقبال صغيرة كثيرة لتوجيه الحزمة إلكترونياً.

أسئلة شائعة حول أقمار SAR

ماذا يعني SAR في الأقمار الصناعية؟

الرادار ذو الفتحة التركيبية، وهي تقنية تستخدم حركة القمر لمحاكاة هوائي رادار أكبر بكثير.

هل يستطيع SAR الرؤية عبر السحب؟

نعم. فالموجات الميكروية تخترق السحب والمطر والدخان، فيصوّر SAR السطح في أي طقس تقريباً.

هل تستطيع أقمار SAR الرؤية تحت الأرض؟

ليس بصورة ذات معنى. فالأطوال الموجية الأطول مثل نطاق L تخترق التربة الجافة والأوراق قليلاً، لكن SAR ليس أداة لرؤية الأجسام المدفونة بعمق.

ما مدى حدة صور SAR؟

تصل أنماط التسليط الحكومية والتجارية إلى تفاصيل دون المتر، ويزعم بعض المشغلين نحو 25 cm.

لماذا تبدو صور SAR محببة؟

تتداخل أصداء الرادار المترابطة فيما بينها منتجة نمطاً رقطياً يخففه المحللون بالترشيح وبالنظرات المتعددة.