مشروع فيلا

كان مشروع فيلا مشروعًا تابعًا لوزارة الدفاع الأمريكية لمراقبة امتثال الاتحاد السوفيتي لمعاهدة الحظر الجزئي للتجارب النووية لعام 1963. ^{[ 1 ]} حظرت المعاهدة اختبار الأسلحة النووية في الغلاف الجوي ، وفي الفضاء الخارجي، وتحت الماء، لكنها سمحت بالاختبار تحت الأرض.

في أغسطس/آب 1959، أُنشئت عدة مجموعات داخل وزارة الدفاع الأمريكية تُعنى بالكشف عن التجارب النووية تحت الأرض؛ وفي 2 سبتمبر/أيلول 1959، أسند وزير الدفاع مسؤوليات البحث إلى وكالة مشاريع البحوث المتقدمة (ARPA). وشملت هذه المهمة الأولية سبع مهام: ^{[ 2 ]} إنشاء شبكة عالمية من محطات الرصد الزلزالي الموحدة؛ وإجراء بحوث تتعلق بالكشف عن التجارب تحت الأرض، ومحطات الرصد الزلزالي؛ وإجراء تجارب نووية وكيميائية تحت الأرض لتوسيع نطاق المعرفة بالبصمات الزلزالية؛ وثلاث مهام ذات طابع إداري. ومنذ البداية وحتى عام 1960، سعت وكالة مشاريع البحوث المتقدمة (ARPA) جاهدةً لإضافة بحوث لاختبار التفجيرات السطحية والجوية والفضائية، ودعت إلى استخدام الأقمار الصناعية كمنصة محتملة لمثل هذه الاكتشافات. ^{[ 3 ]}

بدأ مشروع فيلا كبرنامج بحثي بميزانية محدودة ضمن وكالات مشاريع داربا ^{[ 1 ]} حتى عام 1961، حين مُنح تمويلاً وموارد أكبر بموجب تفويض من نائب مساعد وزير الجيش . ^{[ 1 ]} ويُرجح أن يكون هذا مدفوعاً بتزايد الحذر بشأن الشؤون النووية المحلية نتيجة لحادث تحطم طائرة بي-52 في غولدزبورو عام 1961، فضلاً عن توقع معاهدة بيتسبرغ-بلودجيت لعام 1963 .

كان المشروع الأولي مقتصراً على تطوير أقمار فيلا الصناعية، ولكن تم توسيعه وإعادة تنظيمه لاحقاً إلى ثلاثة مستويات متميزة من المراقبة:

1. مشروع "فيلا يونيفورم" ، وهو جزء من المشروع مخصص لرصد الإشارات الزلزالية، من أجل الكشف عن التجارب النووية تحت الأرض وتحت الماء.
2. فندق فيلا ، الذي كان استمرارًا لبرنامج الأقمار الصناعية للكشف عن التجارب النووية حصريًا خارج الغلاف الجوي وعلى نطاق ممتد
3. فيلا سييرا ، وهي مجموعة من الأقمار الصناعية المتقدمة التي صُممت للكشف عن الاختبارات في المناطق القريبة من الفضاء الخارجي وداخل الغلاف الجوي للكوكب نفسه.

عملت أقسام الفضاء والغلاف الجوي في المشروع حتى إطلاق الأقمار الصناعية ضمن برنامج دعم الدفاع ، ثم دُمجت لاحقًا في مجموعة أقمار نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) . حاليًا، جميع الأقمار الصناعية التابعة لمشروع فيلا تحت إدارة معهد علوم الأرض والدفاع (IONDS) . ولا يزال قسم الرصد الزلزالي في مشروع فيلا يعمل حتى اليوم.

في عام 2020، نشرت مجلة "علوم الأمن القومي " مقالًا بعنوان "حراس الحرب الباردة" حول مشروع فيلا، تضمن وصفًا لتاريخ المشروع مع التركيز على إسهامات مختبر لوس ألاموس الوطني ، بالإضافة إلى تعليقات من علماء عملوا فيه. ^{[ 4 ]} وذكر عالم الفيزياء الفلكية إد فينيمور في المقال أن "فيلا كان المشروع النموذجي الذي جعل من لوس ألاموس المختبر العلمي الرائد في مجال الأمن القومي على مستوى العالم". ولا تزال بيانات مشروع فيلا تُستخدم في أعمال الأمن القومي، كما أن أجهزة الاستشعار، كتلك التي طُوّرت في المشروع، لا تزال تُشكّل جزءًا أساسيًا من أنظمة الكشف عن التفجيرات النووية.

لا تتوفر سوى وثائق قليلة تتناول موضوع مشروع فيلا الأولي بشكل مباشر، وذلك بسبب محدودية تمويله وموظفيه وموارده، فضلاً عن كونه غير ذي أولوية. أُطلقت أول حزمة استشعار إلى الفضاء، والتي حملت اسم تجربة "فندق فيلا"، على متن مسبار رينجر 1 القمري في أغسطس 1961، وأعادت بيانات قيّمة. ^{[ 5 ]} من المعروف أن معظم العمل الذي أُنجز في مشروع فيلا الأولي نُفِّذ في مشروع فندق فيلا ، الذي راقب الفضاء الخارجي بحثًا عن التجارب النووية. طُوِّر برنامج قمر فندق فيلا الصناعي بشكل أساسي في مختبر لوس ألاموس العلمي ، تحت إشراف القوات الجوية الأمريكية . وقد رصد نظامٌ للكشف عن الأشعة السينية والنيوترونات وأشعة غاما التجارب النووية خارج الغلاف الجوي.

تضمنت تجهيزات الأقمار الصناعية ^{[ 6 ]} 12 كاشفًا للأشعة السينية، و18 كاشفًا داخليًا للنيوترونات وأشعة غاما، ومعدات لنقل البيانات إلى الأرض، ومجموعة من الألواح الشمسية التي تولد 90 واطًا لتشغيل الأجهزة على كل قمر صناعي. تم تصنيع ستة أقمار صناعية من سلسلة "فيلا هوتيل"، وكان العمر الافتراضي لكل منها ستة أشهر، وتم إطلاقها بعد أسبوع من معاهدة "الحرب الشاملة" في 17 أكتوبر 1963. بعد إطلاقها، ظلت هذه الأقمار الصناعية تعمل وتتصل بالإنترنت لمدة خمس سنوات قبل إيقاف تشغيلها.

لم ترصد سلسلة أقمار "فيلا هوتيل" الصناعية أي أسلحة تُجرى تجاربها في الفضاء الخارجي، لكنها زودت المجتمع العلمي ببيانات قيّمة حول آليات النظام الشمسي . ومن الأهمية بمكان أن هذه السلسلة من الأقمار الصناعية كانت مسؤولة عن اكتشاف انفجارات أشعة غاما ^{[ 7 ]} ، وهي مؤشرات على انهيار النجوم والثقوب السوداء، والتي تُعرف الآن بأنها من أعنف الأحداث في الكون . وقد مكّن اكتشاف انفجارات أشعة غاما العلماء من رسم خريطة للكون بقدرة غير مسبوقة ، إذ عززوا بذلك أساليب قياس الضوء الحالية لتحديد الأجرام السماوية في أعماق الفضاء.

بعد إتمام تطوير المجموعة الأولى من أقمار فيلا الصناعية ضمن سلسلة هوتيل، بدأت وكالة مشاريع الأبحاث الدفاعية المتقدمة (DARPA) العمل على المرحلة التالية من برنامج أقمار فيلا الصناعية، وتحديدًا على قمر فيلا سييرا ، الذي كان يهدف إلى رصد الغلاف الجوي لرصد التجارب النووية السرية. بعد إطلاق سلسلة هوتيل، استأنف مختبر لوس ألاموس تطوير الأقمار الصناعية، هذه المرة للعمل على سلسلة فيلا المتقدمة. صُممت هذه الأقمار الصناعية الجديدة لتحل محل سلسلة هوتيل، بالإضافة إلى كونها الأقمار التي تُكمل أهداف مجموعة فيلا سييرا الفرعية.

زُوِّدت المجموعة الجديدة من أقمار "أدفانسد فيلا" الصناعية بنفس معدات الكشف الموجودة في سلسلة "هوتيل" ^{[ 6 ]} ، وهي 12 كاشفًا للأشعة السينية و18 كاشفًا داخليًا للنيوترونات وأشعة غاما، ولكنها زُوِّدت أيضًا بمجموعة جديدة من الأجهزة. فقد زُوِّدت سلسلة "أدفانسد فيلا" بمستشعرين ضوئيين غير تصويريين يُطلق عليهما اسم "مقياسا البانغ" . يقيس هذان المستشعران مستويات الضوء على فترات زمنية تقل عن جزء من الألف من الثانية، ويمكنهما رصد الانفجار النووي على مسافة تصل إلى 3000 ميل. كانت هذه الإضافة ضرورية نظرًا للتأثيرات الفريدة التي تُنتجها الانفجارات النووية في الغلاف الجوي، والتي تُعرف إما باسم "الوميض المزدوج" أو "المنحنى المزدوج"، وهو عبارة عن ومضتين ضوئيتين ناتجتين عن الانفجار، إحداهما تستمر لجزء من الألف من الثانية وتكون شديدة السطوع، والأخرى أطول بكثير وأقل شدة. هذا "الوميض المزدوج" هو ما يميز الانفجارات النووية الجوية عن أنواع الانفجارات الأخرى في الغلاف الجوي، إلى جانب الإشعاع، إذ أن الحدث الوحيد الممكن نظريًا لإنتاج حدث مزدوج مثل الانفجار النووي الجوي هو حدث نادر للغاية، مثل صاعقة برق هائلة ناتجة عن نيزك . ^{[ 8 ]} مع ذلك، يصعب حساب الإشعاع في الغلاف الجوي، لأن أحزمة فان ألين الإشعاعية قد تحجب الأطوال الموجية والبصمات الإشعاعية. زُوِّدت أقمار "فيلا" المتقدمة بألواح شمسية أكبر ، لأن التصميم الجديد يتطلب 120 واطًا مقارنةً بـ 90 واطًا في سلسلة "هوتيل"، بالإضافة إلى أجهزة استشعار كهرومغناطيسية لرصد النبضات الكهرومغناطيسية الناتجة عن انفجار في الغلاف الجوي. صُمِّمت المجموعة الجديدة من الأقمار الصناعية بعمر افتراضي يبلغ 18 شهرًا، لكنها استمرت في المتوسط ​​7 سنوات، وكان أطولها عمرًا (المركبة 9) قد أُغلق في عام 1984، بعد أن استمر حوالي 15 عامًا قبل إيقافه.

كان نظام "فيلا يونيفورم" الشق الثاني من مشروع "فيلا"، الذي بدأ تطويره بعد وقت قصير من دخول معاهدة الحظر الشامل للتجارب النووية حيز التنفيذ. صُمم "فيلا يونيفورم" بهدف رصد النشاط الزلزالي لتحديد حجم وموقع أي تجارب نووية سرية تحت سطح الأرض. تُعدّ التجارب تحت الأرض غير قانونية بموجب القانون الدولي منذ التصديق الواسع النطاق على معاهدة الحظر الشامل للتجارب النووية . كما يستطيع "فيلا يونيفورم" رصد التجارب تحت الماء التي تُجرى في أي نقطة على سطح الأرض. تضمنت الأساليب التي استخدمتها وكالة مشاريع الأبحاث الدفاعية المتقدمة ( DARPA ) لإنشاء نظام يمكّنها من التمييز بين حدث زلزالي عادي وتجربة نووية سرية تحت الأرض، قياسًا دقيقًا لسبع تجارب نووية في الولايات المتحدة القارية، بالإضافة إلى العديد من التجارب الأصغر حجمًا باستخدام متفجرات شديدة الانفجار تقليدية بدلًا من التفجيرات النووية. ^{[ 13 ] [ 14 ]}

بمرور الوقت، تطورت أساليب وتقنيات شركة "فيلا يونيفورم" لقياس النشاط الزلزالي لتحديد وجود ومواقع التجارب النووية السرية تحت الأرض، وأصبحت محطات الرصد الزلزالي منتشرة في جميع أنحاء العالم. وقد أتاح ذلك لعدد أكبر من الدول فهمًا أفضل لأنشطتها الزلزالية، ومكّن المزيد من الدول من الحصول على المساعدة في حالات الزلازل والتسونامي وغيرها من الكوارث ، فضلًا عن ضمان الكشف عن أي تجارب نووية سرية تحت الأرض في المستقبل.

^{[ 15 ]}