احتمالية كونتوم سونار استكشاف أعماق البحار في المستقبل

سطو أكبر مع الحفاظ على الجائزة

ويمكن أن تخترق موجات الصوت المنخفضة التردد (مثلاً 1-10 كيلوهرتز) آلاف الأمتار التي تقل فيها كثافة منخفضة، ولكن موجاتها الطويلة (نحو 1.5 متر في 1 كيلوهرتز) تؤدي إلى حل مكاني ضعيف.

حصانة الضوضاء وعلامات من نوع إلى آخر

فالمحيط مُزعج بشكل واضح: فالتيارات والحياة البحرية والموجات السطحية والشحن يخلقان مركباً يدفن صدى ضعيفاً، ويستخدم السونار الكلاسيكي الشعاع والتصفير، ولكن هذه الحدود، ولا يمكن أن يُستخدم أي حساسات كمية تستخدم ] القياسات القائمة على التزحلق إلا أن تُرفض الضوضاء غير ذي صلة بالتسجيل.

تحديد الأهداف المسماة " Elusive " أو أهداف الطاعون

ومن الصعب اكتشاف الأجسام المكبوتة بمواد خلوية (المصممة لاستيعاب الصوت) أو ذات الأشكال المعقدة التي تتردد صدى الارتداد بشكل عام، ويمكن أن تلتقط القياسات الكمية للمرحلة المحسّنة تحولات في مرحلة دقيقة ناجمة عن حتى صدى مضلل، أو أهداف يمكن أن تكشف عن امتصاص أو تحطيم معظم طاقة الحوادث، كما أن تطبيقات الدفاع البحري واضحة، ولكن الحساسية نفسها تنطبق على تتبع الحيوانات البحرية التي تتجنب

التطبيقات المحتملة: من علم الأحياء إلى الحرب

وتمتد القيمة العملية للسونار الكمي عبر تخصصات متعددة، وهي أكثر المجالات واعدة حيث يمكن أن تسفر عن نتائج تحولية.

البيولوجيا البحرية: المراقبة غير التدخلية للنظم الإيكولوجية العميقة

إن الأساليب الحالية لدراسة الحياة في أعماق البحار كثيرا ما تنطوي على أخذ عينات من الناموسيات أو الشراك أو المركبات التي تعمل عن بعد والتي تزعج الموائل، ويمكن لباحثي الحي أن يقدموا صورة دقيقة للنظم الإيكولوجية الهشة (الشقق المرجانية في المياه الباردة، ومجتمعات التهوية المائية، والباحثين في أعماق البحار الذين يُمكنون من الاتصال بهم).

بالإضافة إلى ذلك، قدرة السونار الكمي على التمييز بين التوقيعات الصوتية الصغيرة يمكن أن تساعد على تحديد الأنواع من خلال خصائصها الصدرية الفريدة، أقرب إلى "بصمة مُصطنعة" هذا سيقلل من الاعتماد على الصيد في تقديرات الكتلة الحيوية، يساعد على الإدارة المستدامة لمصائد الأسماك.

الدفاع البحري: غواصة وكشف الألغام

قد تكون الغواصات أكثر هدوءاً وأجهزة الديزل قادرة على العمل بصمت تقريباً على طاقة البطارية مما يجعلها صعبة الاكتشاف بسونار

كما أن التدابير المضادة للألغام المضادة للأفراد تعود بالفائدة، ويمكن أن يصنف كوانتوم سونار الألغام المدفونة أو المدفونة جزئياً بأعجوبة أكبر بكثير، مما يقلل معدلات الأسلحة الكاذبة ويتيح عمليات إزالة الألغام الأكثر أماناً، وقد قام مركز القوات البحرية الأمريكية لتدفقات الحرب البحرية البحرية البحرية البحرية البحرية البحرية البحرية بتمويل البحوث في المراحل المبكرة في مجال تطبيقات الصواريخ المتعددة الكلور.

علم الآثار تحت سطح الماء: إعادة مسح التاريخ المشمس

وأغلب ما تكون مراكب السفن القديمة والمستوطنات المغمورة مغمورة بالرواسب أو مشمولة بالنمو البحري، مما يجعلها غير مرئية للكاميرات البصرية ويصعب حلها بـعدة سونار، وقدرة السونار الكوميون على اختراق المياه الدوارة، ورؤية طبقات رقيقة من الاكتشافات التي تستخدمها الرواسب من الهياكل المدفونة والتي يمكن أن تثبط في مواقع البحث عن طريق صمامات المائية.

ويمكن مسح المناظر الطبيعية التي تدور قبل التاريخ (مثلا، غرقت غرقت غرقت أرض دوغر في بحر الشمال) على جزء من الوقت والتكلفة، مما يكشف عن المستوطنات والغابات وطرق هجرة الحيوانات التي أصبحت الآن مغمورة، ويمكن أن تستفيد مباشرة من هذه التصويرات ذات الوجه العالي الاستبانة.

الجيولوجيا واستكشاف الموارد

فهم مناطق الاختزال الجيولوجي في قاع البحار، والهدر الحراري، والجبال البحرية، وأحواض الرواسب - وهي مجالات حاسمة لتقييم المخاطر (الزلازل، والزلازل)، والنمذج المناخي (احتجاز الكربون)، واستكشاف المعادن، ويمكن أن يوفر السونار الكمي قياسات قياسية على نطاق المقياس المركزي، وتشخيصات شبه عتيقة حتى في أعماق سطحية، مما سيحسن نماذج حركة التسونامي.

وبالنسبة لتعدين العقيدات المتعددة الفلزات والودائع ذات العجلات النادرة، يمكن أن يرسم السونار الكمي رواسب ذات دقة عالية مع التقليل إلى أدنى حد من الاضطرابات البيئية، كما يمكن أن يرصد الانكماش من عمليات التعدين، ويكفل الامتثال للأنظمة، وترى السلطة الدولية لقاع البحار أن الاستشعار المعزز هو عامل تمكين رئيسي من التعدين المستدام في أعماق البحار.

التحديات التي تواجه الانتقال من مسار إلى الانتشار

وعلى الرغم من مزاياه النظرية، يواجه السونار الكمي عقبات تقنية هائلة قبل نشره في أعماق المحيط، وهذه التحديات تشمل الهندسة الكميّة، والفيزياء البيئية، والتكامل العملي في النظام.

التلاحم الكمي في بيئة المحيط

(أ) إن الربط الكمي [المسبب للثدي] في المختبر، يمكن الحفاظ على التشابك في الفراغ المتحكم فيه بعناية وفي ظروف التبريد، فالمحيط العميق هو الآخر: الدفء (المسبب للبكاء)، والاضطرابات، وكاملة الجسيمات، والمصاب بالصدمات الكهرومغناطيسية، وأي تفاعل مع رموز البيئة التي تبعث على الستار، أو تدمرها الجسيمات المائية.

السلطة وضبط الحجم للنشر الفرعي

أجهزة الاستشعار الكمي اليوم غالبا ما تحتاج الى طاولات بصرية كبيرة غرف مُحدّدة بترددات كهربية، وتبريد واسع، وتصوير هذه المعدات الى داخل مكتبة أو صفيفة سونار مُطلية هو تحد هندسي كبير، التقدم في المُعدات المتكاملة للصور وساعات الذرة ذات النطاق الرقائقي يشير الى أن التصغير ممكن، لكن جهازاً للقراءة الميدانية لا يزال بعيداً عن الزمن

تجهيز البيانات وتفسيرها

وسينتج السونار الكمي مجموعات بيانات ضخمة تتطلب تجهيزاً في الوقت الحقيقي، ويولد نظام الكشف المتشابك عداً للمصادفة تحتاج إلى إلكترونيات ذات صلة عالية السرعة، وعلاوة على ذلك، فإن تفسير القياسات الكمية المعززة لتشكيل صور مفيدة أو تصنيفات مستهدفة يتطلب خطوطاً جديدة لتجهيز إشارات السونار موجودة لا تصمم من أجل بيانات كمية.

الأثر البيئي والبيولوجي

وحتى وإن كان الهدف من السونار الكمي هو أن يكون أقل تدخلاً، فإن أي مصدر صوتي نشط يمكن أن يزعج الحياة البحرية، ولكن الأصوات المنخفضة التردد يمكن أن تسافر بعيداً وتؤثر على الحيتانيات والأسماك واللافقاريات، وقد يتيح تحسين حساسية السونار الكهون تقل قدرة النقل عن أداء الكشف نفسه، مما يقلل من الأثر البيئي، غير أنه يجب التحقق من ذلك من خلال تقييمات الأثر البيئي قبل السماح باستخدام الغلاف الجوي الكبير.

البحث الحالي والتوقعات المستقبلية

العديد من مجموعات البحث الأكاديمية والعسكرية تتقدم بنشاط في السونار الكمي في أوروبا، برنامج الشعلة الكويتية الذي يُوجد فيه الباحثون في مجال الاستشعار الكمي للتطبيقات البحرية، في الولايات المتحدة، قامت وكالة مشاريع البحوث المتقدمة للدفاع ومكتب البحوث البحرية بتمويل جهود لتطوير نماذج الباحثين في مجال الأشعة الكميائية

كما أن اهتمام القطاع الخاص آخذ في الازدياد، إذ تقوم عدة عمليات ابتدائية باستكشاف الكمي للأمن البحري وفحص خط أنابيب النفط والغاز، ورغم أن أيا منها لم يتاجر بعد في منتج ما، فإن وتيرة التقدم توحي بأنه يمكن اختبار نظام السونار الجيل الأول في المياه الضحلة في غضون خمس سنوات والوصول إلى مرحلة النضج التشغيلي خلال عقد من الزمن.

وفي الوقت نفسه، فإن التكنولوجيات الكميائية التكميلية مثل أجهزة المغناطيس الكمي لكشف الحقول المغناطيسية للغواصات، ومواصفات التسارع الكمي للملاحة غير المباشرة، هي أيضاً مضاربة، يمكن أن تجمع مع السونار الكمي لإنشاء جناح استشعار تحت الماء قابل للطياف تماماً.

الاستنتاج: نوافذ جديدة في الهاوية

إن النجمة الخادمية ليست رصاصة سحرية، ولن تحل محل السونار الكلاسيكي بين عشية وضحاها، ولكن الفيزياء الأساسية تخبرنا أن الميكانيكيات الكميّة يمكن أن ترفع القيود التي ربطت الاستشعار الصوتي بالأجيال، حيث أن التحلل هو الذي يُحدّد التقدم الكمي في مجال حماية الخرافات، وتتطور الخوارزمات الكميّة لتكشف عن المحيط العميق بوضوحة