نظام تحديد موقع اصطدام الصواريخ

نظام تحديد موقع اصطدام الصواريخ ( MILS ) [ ^{ملاحظة 1 ]} هو نظام كشف صوتي في المحيطات مصمم لتحديد موقع اصطدام رؤوس الصواريخ التجريبية بسطح المحيط، ثم تحديد موقع الرأس نفسه لاستعادته من قاع المحيط. وقد تم تركيب هذه الأنظمة في ميادين اختبار الصواريخ التي تديرها القوات الجوية الأمريكية . ^{[ 1 ]}

تم تركيب الأنظمة أولاً في النطاق الشرقي ، الذي كان يُعرف آنذاك بنطاق صواريخ المحيط الأطلسي، ثم في المحيط الهادئ، الذي كان يُعرف آنذاك بنطاق صواريخ المحيط الهادئ . وتم تركيب نظام تحديد موقع اصطدام صواريخ المحيط الأطلسي ونظام تحديد موقع اصطدام صواريخ المحيط الهادئ بين عامي 1958 و1960. وقد تولت شركة الاتصالات الأمريكية (AT&T)، بالتعاون مع مختبرات بيل للأبحاث ووحدات التصنيع التابعة لها في شركة ويسترن إلكتريك، تصميم وتطوير هذه الأنظمة، واستندت إلى حد ما إلى تقنية الشركة وخبرتها في تطوير ونشر نظام المراقبة الصوتية (SOSUS) التابع للبحرية الأمريكية، والذي كان مصنفًا آنذاك. وقد أجرت دراسات مبكرة في قسم تطوير الأنظمة تحت الماء التابع لمختبرات بيل بحثًا حول هذه المشكلة، ثم بدأت منظمات أخرى تابعة لنظام بيل بتنفيذها. وكانت أصول الشركة والبحرية التي قامت بتركيب المرحلة الأولى من نظام SOSUS، بدءًا من عام 1951، تعمل على تركيب وتفعيل نظام MILS. ^{[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]}

اتخذت أنظمة المسح الصوتي متعدد القنوات (MILS) أشكالًا متعددة، ولكل منها تصميم فريد يعتمد على الغرض وظروف عمود الماء وقاع البحر المحلية. كانت المصفوفات المستهدفة عبارة عن ميكروفونات مائية مثبتة في القاع وموصولة بكابلات إلى المحطات الشاطئية. أما النوع الآخر، وهو نظام المسح الصوتي متعدد القنوات باستخدام عوامات السونار (SMILS)، فكان يتألف من ميكروفونات مائية مثبتة في القاع، معززة بعوامات سونار تُسقط من الجو عند الاستخدام. أما النوع الثالث، الذي يغطي مساحات واسعة من المحيط بميكروفونات مائية ثابتة في مواقع شاطئية بعيدة، فقد سُمي بنظام المسح الصوتي متعدد القنوات لمنطقة المحيط الواسعة (BOA MILS). استغلت جميع الأنظمة قناة SOFAR ، المعروفة أيضًا بقناة الصوت العميق، لنشر الصوت لمسافات طويلة في المحيط. ^{[ 1 ] [ 2 ] [ ملاحظة 2 ]}

استقبلت مصفوفات الأهداف التأثير الصوتي الناتج عن اصطدام جسم ما بسطح المحيط، ثم تأثير شحنة متفجرة، حيث حُسب الموقع من خلال الفرق في أوقات وصول الموجات الصوتية إلى الهيدروفونات المرتبة على شكل خماسي غير منتظم، مع وجود هيدروفون سادس في المركز. ^{[ 5 ]} تمثلت إحدى المزايا الخاصة لتكوين الخماسي في إمكانية حساب موقع تقريبي سريع بناءً على تسلسل زمني بسيط للموجة الصوتية عند الهيدروفونات، مع إمكانية الحصول على موقع أكثر دقة من خلال تحليل مفصل. ^{[ 6 ]} اعتمدت الفعالية على وضع الهيدروفون في قناة الصوت العميقة. ولأن الجزر الواقعة في نطاق الهدف لم توفر قاع محيط على ذلك العمق بالتكوين المطلوب، فقد استُخدم نظام من الهيدروفونات المعلقة. ^{[ 7 ] [ ملاحظة 3 ]} أدت صعوبة حساب نتائج المعايرة لأنظمة المحيط الأطلسي إلى تطوير برامج حاسوبية أصبحت المعيار لحلول بيانات التشغيل لأنظمة MILS. كشف التوزيع المتباعد للأنظمة عن قصور النظام الجيوديسي العالمي الحالي، الذي يعتمد على أنظمة مرجعية متعددة تستند إلى الجيود المحلي، وهو أمر كان من الممكن حله بواسطة أنظمة الأقمار الصناعية التي ستطور الوسائل اللازمة لربط كل شيء معًا. ^{[ 8 ]} كانت مصفوفات الأهداف أنظمة عالية الدقة تغطي عادةً منطقة مستهدفة بنصف قطر يبلغ حوالي 10 أميال بحرية (12 ميلًا؛ 19 كيلومترًا) . ^{[ 5 ]}   

تم وضع مصفوفات أهداف نظام MILS الأطلسي في نطاق بعيد من كيب كانافيرال على بعد حوالي 700 ميل بحري (810 ميل؛ 1300 كم) في جزيرة غراند ترك ، و1300 ميل بحري (1500 ميل؛ 2400 كم) في أنتيغوا، و 4400 ميل بحري (5100 ميل؛ 8100 كم) في جزيرة أسنسيون . ^{[ 1 ]}         

كان ميدان صواريخ المحيط الهادئ (PMR)، الذي كان يُدار آنذاك من قِبل البحرية الأمريكية كمجمع ميادين، أحد ميادين الصواريخ الوطنية الثلاثة. بدأ ميدان صواريخ المحيط الهادئ بتركيب نظام مراقبة متعدد الأهداف (MILS) لدعم اختبارات الصواريخ الباليستية متوسطة المدى (IRBM) التي تقع مناطق تأثيرها شمال شرق هاواي. انتهى هذا النظام عند قاعدة كانيوهي باي الجوية التابعة لسلاح مشاة البحرية . دخلت منظومة الصواريخ الباليستية متوسطة المدى حيز التشغيل في نوفمبر 1958. تطلبت اختبارات الصواريخ الباليستية العابرة للقارات (ICBM) استخدام نظام مراقبة متعدد الأهداف لرصد مواقع التأثير بين جزيرة ميدواي وجزيرة ويك ، وبين جزيرة ويك وإنيويتوك . دخل ميدان الصواريخ الباليستية العابرة للقارات حيز التشغيل في مايو 1959 بمصفوفتين للأهداف. تقع إحداهما على بُعد حوالي 70 ميلًا بحريًا (81 ميلًا؛ 130 كيلومترًا) شمال شرق ويك، والأخرى في الممر بين ويك وإنيويتوك. كانت المرافق الساحلية موجودة في كانيوهي وفي كل جزيرة من الجزر. ^{[ 9 ] [ 10 ]}   

يتميز هذا النظام بدقة أقل، ولكنه يغطي مساحة واسعة تشمل أحواض المحيطات بأكملها. ويشمل تغطية المركبات التجريبية التي لم تصل إلى الهدف، بالإضافة إلى الأحداث الأخرى غير المرتبطة مباشرةً باختبارات الدقة. وقد تحسنت الدقة من خلال معايرة مسبقة للاختبار بواسطة سفينة محددة الموقع بدقة بواسطة حقل أجهزة إرسال واستقبال ثابتة تُطلق قنابل SOFAR . وُضعت أجهزة الاستماع المائية BOA بالقرب من محور قناة الصوت العميقة، وتحديدًا في كيب هاتيراس ، وبرمودا ، وإليوثيرا ( جزر البهاما )، وجراند ترك ، وبورتوريكو ، وأنتيغوا، وبربادوس ، وأسنسيون. ^{[ 11 ] [ ملاحظة 4 ]} وفي المحيط الهادئ، تم تركيب نظام BOA لتغطية منطقة تأثير ويك-إنيويتوك-ميدواي. ^{[ 9 ]}

الاستخدامات التجريبية وغيرها

شاركت مواقع نظام مراقبة الصوت التابع لمكتب الشؤون البحرية في أحداثٍ تتجاوز اختبارات الصواريخ. وشملت هذه الأحداث تجارب مُتعمّدة وحوادث صوتية كُلّفت فيها المواقع بفحص التسجيلات بعد وقوعها. في بعض التجارب، كان نظام مراقبة الصوت مشاركًا رئيسيًا، بينما اقتصرت مشاركته في تجارب أخرى على المراقبة وجمع البيانات.

من الأمثلة على دور المراقبة هذا، تجربة إطلاق النار النووي "سورد فيش" في عملية دومينيك ، حيث عمل كل من نظامي MILS وSOSUS بشكل طبيعي، مسجلين البيانات ومخططات بيانية لفترة ما قبل الانفجار وحتى عدة ساعات بعده. ^{[ 12 ]} كما تم توفير البيانات لدعم الأبحاث ودعم نظام المراقبة الدولي لتجارب الأسلحة النووية، والذي يرصد أيضاً الزلازل. ^{[ 13 ]}

أبحاث انتشار الصوت

استُخدمت مصفوفة كانيوهي BOA، التي كانت آنذاك جزءًا من نطاق صواريخ المحيط الهادئ ، في سلسلة تجارب مشروع انتشار الصوت بعيد المدى (LRAPP) التي عُرفت باسم أبحاث الصوتيات في المحيط الهادئ كانيوهي - ألاسكا (PARKA). ^{[ 14 ] [ 15 ]} وكانت التجربة ضرورية لتطوير نماذج محسّنة للتنبؤ بأداء أنظمة الكشف عن الغواصات، وتفسير نطاقات الكشف الطويلة التي تتراوح بين ألفين وثلاثة آلاف ميل والتي رصدها نظام SOSUS. ^{[ 16 ]}

كان مرفق كانيوهي الساحلي مركز التحكم التشغيلي لمشروع باركا 1، حيث تم تركيب ميكروفون مائي في قاع البحر على عمق 630.9 مترًا (2070 قدمًا) ، ليكون بمثابة موقع استقبال ثانوي. أما موقع الاستقبال الرئيسي فكان منصة الأبحاث فليب، المزودة بميكروفونات مائية معلقة على أعماق 91.4 مترًا (300 قدم) ، و 762.0 مترًا (2500 قدم) ، و 3291.8 مترًا (10800 قدم) . ^{[ 15 ]} كما استُخدمت في التجربة ميكروفونات MILS المائية في ميدواي، ومصفوفة SOSUS في بوينت سور . ^{[ 17 ]}        

كان من المقرر أن تكون مصفوفة معلقة تُسمى "سي سبايدر" جزءًا من تجربة "باركا 1". وكان الهدف هو وضع مرساة ثلاثية النقاط فائقة الاستقرار على بُعد 650 كيلومترًا (400 ميل بحري ) شمال هاواي في مياه عميقة تبلغ 5791.2 مترًا (19000 قدم) ذات تيار قوي. وكان من المقرر أن تحتوي عوامة تحت السطح على ثلاثة مولدات نظائر حرارية كهربائية بقدرة 25 واط، بالإضافة إلى أجهزة اتصال. وكانت أرجل المصفوفة عبارة عن كابلات محورية بقطر 0.75 بوصة، مثبتة بـ 3400 عوامة زجاجية، تُوزع عليها أجهزة صوتية ومجسات بحرية. وقد شكل تركيب هذه المصفوفة تحديًا للتكنولوجيا الحالية، كما أن متطلبات المرحلة المتأخرة الإضافية مجتمعة كانت من بين أسباب فشل عملية الزرع. ^{[ 18 ] [ ملاحظة 5 ]}     

اختبار جدوى جزيرة هيرد

كان موقع أسينشن التابع لمنظمة BOA يضم اثني عشر ميكروفونًا مائيًا موزعة على ستة أزواج موصولة بكابلات إلى الجزيرة. وتم تعليق جميع الأزواج باستثناء زوجين بالقرب من قناة الصوت العميقة. وبعد تضخيم الإشارات، تم إدخالها إلى نظام معالجة الإشارات.

كانت جزيرة أسنسيون إحدى مواقع الرصد لاختبار جدوى جزيرة هيرد، الذي أُجري لرصد قوة وجودة الإشارات المنتقلة عبر المحيطات، ومدى إمكانية استخدامها في التصوير المقطعي الصوتي للمحيطات . وقد أطلقت سفينة كوري تشويست ، بالقرب من جزيرة هيرد في المحيط الهندي ، إشارات استُقبلت في أسنسيون على بُعد حوالي 9200 كيلومتر (5700 ميل؛ 5000 ميل بحري) بعد مرورها حول أفريقيا. ^{[ 19 ] [ 20 ]} ووصلت هذه الإشارات إلى مواقع وسفن استقبال على الساحلين الشرقي والغربي لأمريكا الشمالية. ^{[ 21 ]}   

حادثة فيلا

كانت مصفوفة أسينشن إحدى الأنظمة المشاركة في الإشارة الصوتية لحادثة فيلا . ربطت ثلاثة ميكروفونات مائية وصول الإشارات الصوتية بوقت وموقع الوميض المزدوج الذي رصده قمر فيلا الصناعي . وخلصت دراسة تفصيلية أجراها مختبر الأبحاث البحرية ، استنادًا إلى نماذج من التجارب النووية الفرنسية في المحيط الهادئ، إلى أن الرصد الصوتي كان لانفجار نووي قريب من السطح في محيط جزر الأمير إدوارد . ^{[ 22 ]}

استُخدم نظام SMILS حصريًا لدعم برامج الصواريخ الباليستية التابعة للبحرية الأمريكية تحت إشراف مكتب مشاريع الأنظمة الاستراتيجية، مع تصنيف جزء كبير من المعلومات سرية. وقد دعم نطاق الإطلاق مصفوفات أجهزة الإرسال والاستقبال الثابتة، التي تضم كل منها عشرة أجهزة، على أساس استرداد التكاليف. واحتوى نطاق الإطلاق الأطلسي على سبع مصفوفات لأجهزة الإرسال والاستقبال موزعة على مسافات تتراوح بين 550 ميلًا بحريًا (630 ميلًا؛ 1020 كيلومترًا) و 4700 ميلًا بحريًا (5400 ميلًا؛ 8700 كيلومترًا) في اتجاه الإطلاق. ^{[ 23 ]}      

استخدمت منطقة تأثير عوامات السونار حقلًا من عوامات السونار، يتألف عادةً من أربع حلقات تفصل بينها مسافة 3 أميال بحرية ( 5.6 كيلومتر) بقطر خارجي يبلغ 20 ميلًا بحريًا ( 37 كيلومترًا) ، تُزرع بواسطة الطائرات، بالإضافة إلى حقل أجهزة الإرسال والاستقبال المرجعية لتحديد الموقع الجيوديسي. لم يكن نظام SMILS معتمدًا على جزيرة في نطاق التأثير، وكان مصممًا للاستخدام في المناطق المحيطية النائية. تم تثبيت أجهزة الإرسال والاستقبال، ونُشر حقل عوامات السونار حسب الحاجة. ^{[ 24 ]} قامت الطائرة المجهزة خصيصًا بمعالجة البيانات فورًا، مع إجراء تحليل مفصل لاحقًا على الشاطئ. استجوبت عوامة سونار خاصة حقل أجهزة الإرسال والاستقبال لتحديد موقع نمط عوامات السونار بالنسبة لأجهزة الإرسال والاستقبال المرجعية الجيوديسية، بينما حددت عوامة سونار خاصة أخرى الموقع النسبي لعوامات السونار داخل النمط. قبل نشر عوامات السونار، جمعت عوامة خاصة البيانات لتحديد سرعة الصوت الفعلية على أعماق مختلفة وقت النشر. ^{[ ٢٥ ]} يمكن جمع البيانات بواسطة طائرات P-3 البحرية المعدلة خصيصًا أو طائرة قياس المدى المتقدمة . وقد تم تعديل طائرات P-3، التي تُشغلها سرب الاختبار والتقييم الجوي الأول من قاعدة باتوكسنت ريفر الجوية البحرية ، لاستقبال وتسجيل المزيد من عوامات السونار، ونظام توقيت خاص، وقدرة على المراقبة والمعاينة السريعة. أما عوامات السونار، فقد كانت من الأنواع القياسية المعدلة، لا سيما بزيادة عمر البطارية والترددات. ^{[ ٢٤ ] [ ٢٦ ]}      

• بيكر، إتش إتش (يونيو 1961). "نظام تحديد موقع اصطدام الصواريخ" (ملف PDF) . سجل مختبرات بيل . المجلد  39، العدد  6. تاريخ الاسترجاع: 12 سبتمبر 2020 .
• شركة بيل للاتصالات (يوليو 1961). "كيف نمت للمحيط "آذان" لتحديد مواقع إطلاق الصواريخ (إعلان)" . مجلة القوات الجوية والفضاء . المجلد  44، العدد  7. تاريخ الاطلاع: 12 سبتمبر 2020 .
• كون، بروس إي. (1 يوليو 1976). دليل أجهزة قياس المدى - نطاق الاختبار الشرقي التابع للقوات الجوية الأمريكية (ملف PDF) . قاعدة باتريك الجوية، فلوريدا: نطاق الاختبار الشرقي، مديرية عمليات المدى. مؤرشف (ملف PDF) من الأصل في 27 فبراير 2021. تم الاطلاع عليه في 12 سبتمبر 2020 .
• دي جير، لارس-إريك؛ رايت، كريستوفر (22 سبتمبر 2019). "من الأغنام إلى الموجات الصوتية، البيانات تؤكد إجراء تجربة نووية" . فورين بوليسي . واشنطن العاصمة: مجموعة فورين بوليسي، شركة غراهام القابضة . تاريخ الاسترجاع: 23 سبتمبر 2020 .
• هانسون، جيه إيه؛ جيفن، إتش كيه (مايو 1998). أداء محطة رصد زلزالي جزيرة لتسجيل أطوار الموجات الزلزالية (تقرير). مختبر لورانس ليفرمور الوطني . تم الاطلاع عليه بتاريخ 14 أكتوبر 2020 .
• ICAA (2010). "تاريخ نظام المراقبة المتكاملة تحت الماء (IUSS) 1950 - 2010" . رابطة خريجي IUSS/CAESAR . تاريخ الاطلاع: 12 سبتمبر 2020 .
• مركز موري لعلوم المحيطات (نوفمبر 1969). مشروع انتشار الصوت بعيد المدى - تجربة باركا 1 (ملف PDF) (تقرير). واشنطن العاصمة: وزارة البحرية، مركز موري لعلوم المحيطات. CiteSeerX 10.1.1.737.5743 . 
• ماكنتاير، جون دبليو. (1991). "نظام تحديد موقع اصطدام الصواريخ باستخدام أجهزة قياس المدى المتقدمة للطائرات/عوامات السونار" (ملف PDF) . ملخص جونز هوبكنز التقني لمختبر الفيزياء التطبيقية . 12 (4) . تاريخ الاسترجاع: 12 سبتمبر 2020 .
• مونك، والتر هـ.؛ سبينديل، روبرت س.؛ باغيروير، آرثر؛ بيردسال، ثيودور ج. (20 مايو 1994). "اختبار جدوى جزيرة هيرد" (ملف PDF) . مجلة الجمعية الصوتية الأمريكية . 96 (4). الجمعية الصوتية الأمريكية: 2330-2342. رمز Bibcode : 1994ASAJ...96.2330M . doi : 10.1121/1.410105 . تاريخ الاسترجاع: 13 أكتوبر 2020 .
• مختبر الإلكترونيات البحرية (1985). عملية دومينيك، إطلاق النار على سمكة السيف (مستخرج، رُفعت عنه السرية عام 1985 من تقارير ضابط المشروع عن اختبارات عام 1962) (ملف PDF) (تقرير). سان دييغو، كاليفورنيا: مختبر الإلكترونيات البحرية. مؤرشف (ملف PDF) من الأصل في 10 يوليو 2020. تم الاطلاع عليه في 14 أكتوبر 2020 .
• الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي، مختبر علوم المحيطات والأرصاد الجوية الأطلسي (فبراير 1993). "استقبال الإشارات في جزيرة أسنسيون، جنوب المحيط الأطلسي، من اختبار جدوى جزيرة هيرد (مذكرة فنية للإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي ERL AOML-73)" (ملف PDF) . الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي، مختبر علوم المحيطات والأرصاد الجوية الأطلسي ( FTP ). ميامي، فلوريدا . تاريخ الاطلاع: 12 سبتمبر 2020 .(للاطلاع على المستندات، انظر صفحة المساعدة: FTP )
• سولومون، لويس ب. (أبريل 2011). "مذكرة مشروع انتشار الصوت بعيد المدى (LRAPP)" (ملف PDF) . مجلة البحرية الأمريكية للصوتيات تحت الماء . 61 (2). واشنطن العاصمة: مختبر الأبحاث البحرية. مؤرشف (ملف PDF) من الأصل في 5 أغسطس 2021. تم الاطلاع عليه في 14 أكتوبر 2020 .
• اللجنة الفرعية المعنية بالإنشاءات العسكرية (مارس - أبريل) (29 أبريل 1959). مخصصات الإنشاءات العسكرية لعام 1960: جلسات الاستماع . تم الاطلاع بتاريخ 16 سبتمبر 2020 .
• اللجنة الفرعية المعنية بالإنشاءات العسكرية (مايو) (20 مايو 1959). مخصصات الإنشاءات العسكرية لعام 1960: جلسات الاستماع . تم الاطلاع بتاريخ 16 سبتمبر 2020 .