↑↑↑ تم إطلاق النجمة النهائية لنظام بيدو بنجاح! "كوكبة بيدو" تتألق بحكمة شنغهاي

في صباح يوم 23 يونيو، تم إطلاق آخر قمر صناعي للشبكات العالمية من طراز بيدو-3 بنجاح.

منذ إطلاقه في عام 2009 وحتى إطلاق القمر الصناعي الثلاثين اليوم، يمثل اكتمال نظام بيدو-3 خاتمة ناجحة لاستراتيجية التطوير "ذات الخطوات الثلاث" لتطوير أنظمة الملاحة عبر الأقمار الصناعية المناسبة للظروف الوطنية والتي استكشفتها بلادنا منذ ثمانينيات القرن الماضي.

يوجد 24 قمراً صناعياً من أقمار نظام بيدو في مدار أرضي متوسط، و3 في مدار ثابت بالنسبة للأرض، و3 في مدار متزامن مع الأرض مائل. ويمثل كل قمر صناعي تقريباً من أقمار بيدو المتلألئة في السماء ثمرة جهود وإسهامات الباحثين العلميين في شنغهاي.

"النجم الواحد متصل، وكل النجوم متصلة"

دع الأقمار الصناعية أيضاً "تتحدث إلى السماء"

أنجز فريق تطوير نظام بيدو للملاحة عبر الأقمار الصناعية التابع للأكاديمية الصينية للعلوم في تشانغجيانغ، بودونغ، تطوير وإطلاق 12 قمراً صناعياً ضمن نظام بيدو-3. وسيبدأ الفريق ببناء النظام الأساسي لنظام بيدو للملاحة في عام 2018، ليقدم خدمات عالمية. وسيُكمل بناء النظام بالكامل في عام 2020، ليُقدم بذلك حلاً جديداً لبناء نظام بيدو العالمي للملاحة عبر الأقمار الصناعية في الصين.

هذا العام، لم يمضِ على تأسيس الفريق سوى عشر سنوات. يبلغ متوسط ​​أعمار أعضائه ما يزيد قليلاً عن 30 عامًا، ما يجعله فريقًا حديث العهد في مجال الفضاء. هذه القوة الجبارة هي التي تضخ المزيد من الإبداع والابتكار في أبحاث وتطوير الأقمار الصناعية الرائدة والمستقرة. خلال عملية تطوير نظام بيدو-3، أنجز الفريق مئات المشاريع البحثية التقنية الأساسية لتطبيقات الأقمار الصناعية.

▲يجري الباحثون قياسات دقيقة على القمر الصناعي بيدو-3 (صورة مقدمة من معهد ابتكار الأقمار الصناعية الصغيرة التابع للأكاديمية الصينية للعلوم)

هناك قاعدة غير مكتوبة في مجال الفضاء الجوي مفادها أن التكنولوجيا الجديدة المستخدمة في كل نجم لا تتجاوز عمومًا 30٪، لكن هذا الفريق استخدم ما يقرب من 80٪ من التكنولوجيا الجديدة في أول نجم اختبار.

انطلاقاً من روح الابتكار، يسعى هذا الفريق الشاب بجرأة إلى إحداث ثورة في تصميم الأقمار الصناعية وأساليب إدارتها. ويستخدم الفريق تقنيات متطورة، مثل هيكل اللوحة الإطارية، وتحديد المواقع باستخدام مستشعرات النجوم المستقلة، والبنية الإلكترونية المتكاملة عالية الكثافة الوظيفية، لإنشاء "منصة الأقمار الصناعية المخصصة للملاحة التابعة للأكاديمية الصينية للعلوم"، مما يعزز بشكل فعال قدرة الأقمار الصناعية على التكيف والتوسع.

اقترحوا مفهومًا تصميميًا مبتكرًا لـ"السلسلة الوظيفية" لتحسين ودمج الموارد الداخلية للقمر الصناعي إلى أقصى حد. واستبدلوا أكثر من 20 جهاز كمبيوتر كانت تُستخدم في الأصل للتحكم بجهاز كمبيوتر واحد عالي الأداء، مما أدى إلى خفض التكاليف بشكل كبير مع زيادة الكثافة الوظيفية.

والأهم من ذلك هو أنلقد حققوا إنجازات كبيرة في تكنولوجيا الربط بين الأقمار الصناعية، حيث حققوا "اتصالًا بين النجوم، واتصالًا بين النجوم"، مما يسمح للأقمار الصناعية "بالتحدث مع بعضها البعض في السماء" وحل مشكلة الاختناق التي كانت تقيد شبكة بيدو العالمية.

▲ يخضع القمر الصناعي بيدو-3 للتجميع النهائي في موقع الإطلاق (صورة مقدمة من معهد ابتكار الأقمار الصناعية الصغيرة، الأكاديمية الصينية للعلوم)

بعد إطلاق أول قمر صناعي تجريبي، حقق الفريق إنجازاتٍ بارزة في مجال تقنية التشخيص الذاتي واستعادة الخدمة للأقمار الصناعية، وذلك خلال تطوير قمر بيدو-3 العالمي للشبكات، مما أتاح للقمر الصناعي إمكانية "التشخيص الذاتي واستعادة الخدمة". وبذلك، تستطيع الأقمار الصناعية إجراء تشخيص ذاتي لحالة النظام، وعزل الأعطال، واستعادة الخدمة دون أي تدخل أرضي، مما يُحسّن بشكلٍ كبير من جاهزية الأقمار الصناعية للعمل.

بالإضافة إلى ذلك، استخدم نظام بيدو-3 لأول مرة مضخمًا عالي الطاقة قائمًا على نتريد الغاليوم لتحسين جودة الإشارة بشكل فعال؛ وقد حقق تقنية التبديل السلس عالي الدقة بين الوقت والتردد، مما وضع الأساس لتحقيق استمرارية عالية لإشارات النظام العالمي؛ واعتمد بنية Loongson + FLASH المحلية، مما سد الفجوة في معالجات الفضاء الجوي المحلية، وحقق توطين جميع الأجهزة الأساسية، مما دفع تطوير سلسلة الصناعة بأكملها.

بينما نشاهد إطلاق قمر بيدو-3 العالمي للشبكات بنجاح إلى مداره، بدأ هذا الفريق رحلة جديدة. فبحسب الاحتياجات الاستراتيجية للملاحة في بلادي، سيتم بناء نظام متكامل لتحديد المواقع والملاحة والتوقيت أكثر انتشارًا وتكاملًا وذكاءً بحلول عام 2035. وسيواصلون العمل على تطوير الجيل القادم من أقمار الملاحة الصناعية.

إنشاء "قلب" قوي لنظام بيدو

يستغرق الأمر 6 ملايين سنة للوصول إلى خطأ قدره ثانية واحدة

تُعدّ معلومات الموقع الزمني والمكاني موارد استراتيجية هامة لأي دولة. ويُعتبر الحصول على معلومات الموقع عبر الأقمار الصناعية ومعلومات التوقيت الدقيقة من أهمّ المعايير الأساسية لأقمار الملاحة، حيث يؤدي فرق زمني قدره جزء من مليار من الثانية (نانو ثانية واحدة) إلى خطأ في تحديد المسافة يصل إلى 0.3 متر.

لتحقيق دقة الملاحة وتحديد المواقع على مستوى الديسيمتر والسنتيمتر، يجب أن تمتلك أقمار بيدو الصناعية "قلبًا" قويًا وموثوقًا به - ساعة ذرية محمولة في الفضاء، و"دماغًا" حادًا وواضحًا - نظام معالجة المعلومات.

في عام ٢٠٠٢، بدأ مرصد شنغهاي التابع للأكاديمية الصينية للعلوم أبحاثًا حول الساعات الذرية الهيدروجينية الفضائية السلبية، استنادًا إلى سنوات من تطوير الساعات الذرية الهيدروجينية الأرضية النشطة. وفي عام ٢٠١٥، أُطلقت أول ساعة ذرية هيدروجينية فضائية لبلادي، والتي أنجزها المرصد، مع الجيل الجديد من أقمار بيدو للملاحة.

▲ نموذج أولي لساعة الهيدروجين الذرية المحمولة على متن القمر الصناعي بيدو-3 (الصورة مقدمة من مرصد شنغهاي)

على مدى السنوات الخمس الماضية، تم تحسين أداء الساعات الهيدروجينية التي رافقت أقمار بيدو الصناعية إلى الفضاء بشكل مستمر، وتم التحكم بشكل مستقل تمامًا في المكونات والمواد الخام والتقنيات الأساسية.هذه المرة، رافقت ساعة هيدروجينية من مرصد شنغهاي النجم الأخير إلى الفضاء. وقد بلغت دقتها خطأً أقل من نانوثانية واحدة في اليوم، أي ما يعادل خطأ ثانية واحدة في ستة ملايين سنة. وهي حاليًا من أفضل الساعات الذرية أداءً في السماء.

مع اقتراب نهاية نظام بيدو، طوّر باحثون علميون في مرصد شنغهاي "قلباً" أخف وزناً للنظام، حيث نجحوا في تقليل وزن ساعة الهيدروجين من 23 كيلوغراماً إلى 13 كيلوغراماً. وسيتم تسليم ثلاث وحدات للمستخدمين بحلول نهاية العام لاستخدامها في أقمار شبكة بيدو الصناعية العام المقبل.

▲يقوم باحثون علميون من مرصد شنغهاي باختبار ساعة الهيدروجين قيد التطوير (صورة مقدمة من مرصد شنغهاي)

إلى جانب "القلب" القوي، أنت بحاجة أيضاً إلى "عقل" حاد. وقد طوّر مرصد شنغهاي "أقوى عقل" لنظام بيدو، قادر على تصحيح الأخطاء في الوقت الفعلي، ويحتوي على نسخ احتياطية متعددة لتحقيق متطلبات تحديد المواقع "السريعة والدقيقة والمستقرة".

من أجل بناء "أقوى عقل"، قاد هو شياوغونغ، المدير الفني لنظام معالجة المعلومات في مرصد شنغهاي التابع للأكاديمية الصينية للعلوم، الفريق خلال تحول مؤلم "من علماء إلى مهندسين".

عند محاولة تطبيق الصيغ التي وضعها نيوتن وأينشتاين لحساب مدارات الأجرام السماوية الطبيعية على حسابات مدارات الأجرام السماوية التي صنعها الإنسان، مثل الأقمار الصناعية، واجهوا العديد من المواقف غير المتوقعة.لقد تغلبوا على العديد من الظروف الصعبة، واقترحوا ونفذوا لأول مرة في العالم تقنية تحديد المدار الدقيق المشترك بين الأقمار الصناعية والمحطات الأرضية، والتي تعتمد على "شبكة مراقبة إقليمية + وصلة بين الأقمار الصناعية". كما صمموا خوارزمية خاصة، وحققوا في النهاية مؤشرات أداء تحديد المواقع الدقيقة لنظام بيدو-3.

لزيادة دقة نظام بيدو، طوّر مرصد شنغهاي جهاز قياس ليزري خاصًا - وهو أول نظام متحرك لقياس المسافة بالليزر عبر الأقمار الصناعية يعمل على مدار الساعة في الصين، بمدى أقصى يصل إلى 38,800 كيلومتر، وقد استُخدم بنجاح في قياس المسافة بالليزر بدقة تصل إلى مستوى السنتيمتر لأقمار بيدو الصناعية. وقد أسهم هذا الجهاز إسهامًا جوهريًا لا غنى عنه في تحقيق خدمات الملاحة عبر الأقمار الصناعية بيدو في الصين على مستوى العالم.

تعزيز الأساس

اجعل خدمات تحديد المواقع سهلة الاستخدام مثل الإنترنت

إذا كان معهد أبحاث مايكروستار ومرصد شنغهاي يعملان بجد لبناء نظام الملاحة بيدو، فإن شركة تشيانكسون بوزيشن، وهي شركة تكنولوجيا عالية في شنغهاي، تستخدم الحوسبة السحابية ومعالجة البيانات الضخمة وخوارزمياتها المتقنة لتحويل "إشارات بيدو" إلى تجربة خدمة مريحة مثل استخدام الإنترنت عبر الهاتف المحمول.

تحديد المواقع على مستوى السنتيمتر، والاستشعار على مستوى المليمتر، والتوقيت على مستوى النانوثانية هي النتائج التي حققها النظام الجديد الذي بنته شركة Qianxun Positioning لمجال الملاحة عبر الأقمار الصناعية العالمية في السنوات الخمس الماضية.اعتبارًا من عام 2019، يمكن للخدمات عالية الدقة لهذا النظام أن تغطي معظم المناطق في البلاد باستثناء المناطق غير المأهولة بالسكان.

▲ صورة توضيحية لعملية تشغيل طائرة بدون طيار لحماية النباتات الزراعية، معروضة بواسطة نظام تحديد المواقع Qianxun Position. تصل دقة تحديد المواقع إلى مستوى السنتيمتر، مما يقلل بشكل فعال من كمية رش المبيدات (الصورة مقدمة من Qianxun Position).

"أكملت شركة بيدو شبكتها العالمية. وسنقدم خدمات عالمية محسّنة خلال هذا العام، وسيدعم الربط بالكامل أحدث إشارات بيدو-3." صرّح تشن جينبي، الرئيس التنفيذي لشركة تشيانشون بوزيشن، بأن كلا المنتجين الأساسيين للشركة يدعمان حاليًا أحدث الإشارات.

ابتداءً من نوفمبر 2019، استبدلت شركة تشيانكسون بوزيشن المعدات الأساسية في محطة تعزيز نظام بيدو الأرضي للأقمار الصناعية بخادم الفضاء والزمن "تشيانلونغ" الذي تم تطويره بشكل مستقل لتحسين قدرات معالجة جميع إشارات الخدمة العامة للملاحة عبر الأقمار الصناعية بما في ذلك بيدو-3. وقد شارفت أعمال الاستبدال على الانتهاء.

مع الإطلاق الناجح لقمر شبكة بيدو العالمية، يعتقد تشن جينبي أن سوقًا أوسع ستظهر قريبًا. "خلال السنوات الثلاث المقبلة، ستعزز بيدو مكانتها وتخدم أكثر من مليار مستخدم."

على مدى السنوات الخمس الماضية، تعاونت شركة تشيانكسون لتحديد المواقع بشكل وثيق مع كبرى شركات تصنيع الرقائق الإلكترونية العالمية وشركاء الصناعة لدمج تقنية تحديد المواقع عالية الدقة "بيدو" مع تقنيات الجيل الخامس والذكاء الاصطناعي في مجالات مثل القيادة الذاتية، وتطوير الصناعات، والمسح ورسم الخرائط، والمدن الذكية، والخدمات العامة، وذلك بهدف تعزيز تطبيقات "بيدو". ومن المتوقع أن يتم هذا العام الإنتاج الكمي الرسمي لستة طرازات من المركبات ذاتية القيادة المجهزة بتقنية تحديد المواقع عالية الدقة "بيدو".

▲ صورة توضيحية لنظام تحديد المواقع Qianxun. في المستقبل، سيتم تحديد موقع كل مركبة بدقة من حيث الزمان والمكان لتحسين التعاون بين المركبة والطريق (الصورة مقدمة من Qianxun Position).

فتح نظام بيدو للملاحة آفاقًا واسعة. في عام 2019، أطلقت شركة تشيانشون لتحديد المواقع مسابقة "صانع بيدو الذكي"، مما أتاح منصات تكنولوجية متخصصة وسمح لشركات وأفراد مبتكرين بالمشاركة في تطوير تطبيقات تحديد المواقع عالية الدقة. ونتيجة لذلك، كان 40% من المتسابقين من مواليد ما بعد عام 1995، و70% منهم دون سن 35 عامًا.

يمثل يوم 23 يونيو اليوم الأخير لشبكة نظام بيدو العالمية، وهو أيضاً اليوم الذي يبدأ فيه عصر جديد من تطبيقات الملاحة بنظام بيدو.

هذه المقالة مقتبسة من "شو كيمين شنغهاي للعلوم والتكنولوجياندعم حماية حقوق الملكية الفكرية، لذا يُرجى ذكر المصدر الأصلي والمؤلف عند إعادة النشر. في حال وجود أي انتهاك، يُرجى التواصل معنا لحذف المحتوى.