تستهدف Space Force أقمارًا صناعية لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS) بأسعار معقولة

تريد قوة الفضاء أن يكون أسطولها القادم من أقمار نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) أصغر حجمًا وأرخص وأكثر مرونة، وهي تتطلع إلى مزيج من الشركات التجارية والدفاعية للمساعدة في تصميم تلك المركبات الفضائية.

أربع شركات – Sierra Space، وL3Harris، وAstranis، وAxient، التي استحوذت عليها Astrion مؤخرًا – فاز بعقود الدراسة في أواخر سبتمبر لصياغة المفاهيم المبكرة لبرنامج GPS المرن التابع لقوة الفضاء، أو R-GPS. وفي غضون خمسة إلى ثمانية أشهر، تخطط الخدمة لاختيار شركتين على الأقل لوضع اللمسات الأخيرة على تصميماتهما وبناء النماذج الأولية. وستختار بعد ذلك شركة واحدة أو أكثر لبناء أول ثمانية أقمار صناعية، والتي تريد أن تكون جاهزة للإطلاق بحلول عام 2028.

ويأتي البرنامج، الذي من المتوقع أن يتكلف مليار دولار على مدى السنوات الخمس المقبلة، وسط قلق متزايد من البنتاغون وقادة حكوميين آخرين بشأن ضعف نظام تحديد المواقع العالمي (GPS). وكان النظام، الذي يوجه الأسلحة ويساعد الوحدات العسكرية على التنقل، هدفاً لروسيا في حربها مع أوكرانيا، وذلك باستخدام الحرب الإلكترونية للتشويش على الإشارات بشكل منتظم. المستخدمين لديهم أيضا تم الإبلاغ عن زيادة حوادث الانتحال، وهي طريقة لمعالجة بيانات نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) لإرباك جهاز الاستقبال بشأن موقعه. ويمكن القيام بذلك باستخدام أجهزة راديو معرفة بالبرمجيات رخيصة الثمن نسبيًا.

وتستهدف القوة الفضائية مبلغًا يتراوح بين 50 إلى 80 مليون دولار لكل قمر صناعي، وهو جزء من مبلغ 250 مليون دولار الذي تكلفه مركبة فضائية واحدة فقط من نوع GPS IIIF من إنتاج شركة لوكهيد مارتن. ستسمح تكلفة الوحدة المنخفضة هذه للخدمة بإطلاق عشرات الأقمار الصناعية المصممة للطيران لمدة خمس سنوات تقريبًا والتي يمكن ترقيتها بقدرات جديدة في دورة منتظمة.

تم تصميم هذا النهج استراتيجية وكالة تنمية الفضاء لإرسال مجموعات كبيرة من الأقمار الصناعية لتتبع الصواريخ الصغيرة ونقل البيانات، وهو ما تريد القوة الفضائية تطبيقه على مهام أخرى، مثل الوعي بالمجال الفضائي. إن الانتشار، وانخفاض تكاليف الوحدة التي تساعد على تمكينه، هو ما تأمل الخدمة أن يجلب المرونة لهذه المجموعات.

بالنسبة لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، فإن الأعداد الكبيرة من الأقمار الصناعية الصغيرة التي تزيد من المركبات الفضائية الأكبر التي تشكل الكوكبة الحالية من شأنها أن تجعل من الصعب على الأعداء استهداف الأسطول وستضمن وجود قدرة احتياطية عندما يفعلون ذلك، كما تقول قوة الفضاء. ستحتوي الأقمار الصناعية على مجموعة من الإشارات المدنية بالإضافة إلى رمز M، وهو إشارة عسكرية أكثر أمانًا مع قدرات مضادة للتشويش.

تصميم من أجل القدرة على تحمل التكاليف

أخبرت الشركات التي تم استغلالها لوضع مفاهيم للبرنامج لموقع Defense News أنها تحاول تحقيق التوازن بين القدرة على تحمل التكاليف والقدرات المعززة أثناء دراستها لخيارات تصميم الأقمار الصناعية.

وقال إريك دايهلر، نائب رئيس أنظمة الدفاع والأقمار الصناعية والمركبات الفضائية في شركة Sierra Space، إن نهج الشركة يتضمن تصميم مركبة فضائية معيارية بحمولات يمكن ترقيتها من خلال ترقيات البرامج الموجودة في المدار أو استبدالها في كتل التطوير المستقبلية.

وقال إن هذا النوع من التصميم المرن يمكن أن يسمح للقوة الفضائية بإطلاق مجموعات من الأقمار الصناعية تحمل حمولات مختلفة.

وقال دايلر: “الفكرة هي البقاء أمام تطور الخصم، وفي الواقع، التفوق عليه حتى لا يعرفوا ما الذي يتم إطلاقه على كل قمر صناعي نضعه”.

في برنامج التطوير الأكثر تقليدية، قد يستغرق الأمر سنوات لإضافة قدرة جديدة إلى خط إنتاج ساخن للأقمار الصناعية الأكثر تعقيدًا. تريد شركة Sierra Space أن تجعل هذه العملية أكثر سلاسة، الأمر الذي قال دايهلر إنه سيجعلها في نهاية المطاف أقل تكلفة.

وقال: “نريد أن نجعل هذه القدرة أقل تكلفة من المجموعة الحالية وأن نكون قادرين على الترقية في كل مرة يكون لديك فيها LEAP بأقل قدر من التأثيرات”.

أثناء تصميم القمر الصناعي من أجل المرونة، فإن الشركة أيضًا مستعدة لرسم خط متشدد بشأن ما يُعرف باسم “زحف المتطلبات” – وهو ميل وزارة الدفاع أو العملاء الآخرين إلى تغيير المتطلبات بطريقة تؤدي إلى تغييرات كبيرة في تصميم النظام.

وقال دايلر: “نحن لا نعيد تصميم المنصة بشكل كبير لتتناسب مع الحمولة”. “بدلاً من ذلك، نقول إن هذه هي سعة الحمولة التي يمكنك وضعها على المنصة.”

تخطط L3Harris، وهي لاعب رئيسي في برامج تحديد المواقع والملاحة والتوقيت في الولايات المتحدة على مدار الخمسين عامًا الماضية، للاستفادة من تلك الخبرة في تصميم R-GPS الخاص بها. الشركة هي المقاول الرئيسي لبرنامج PNT التجريبي لمختبر أبحاث القوات الجوية. تكنولوجيا الملاحة القمر الصناعي 3 أو NTS-3، والذي من المقرر إطلاقه خلال الأشهر المقبلة.

“نحن متحمسون حقًا لرؤية ذلك يصل إلى المدار والبدء في إظهار القدرات المتقدمة التي تأتي من قدرتنا على الاستفادة من تراثنا والتحول إلى شيء جديد ومبتكر،” أندرو بيلتا، نائب رئيس محفظة الحمولة الفضائية والكوكبة للشركة وقال لأخبار الدفاع. “مع نظام تحديد المواقع العالمي المرن (GPS)، هدفنا هو الجمع بين هذين الأمرين.”

لم تعلن L3Harris عن شركاء برنامجها، لكن Builda قالت إنها تتطلع إلى الموردين التجاريين لأشياء مثل حافلة الأقمار الصناعية الخاصة بها وتبحث عن طرق للحفاظ على جدولها الزمني ضيقًا قدر الإمكان.

وقال: “إحدى المهام الرئيسية التي يتعين علينا القيام بها في هذه المراحل المبكرة هي تقييم السوق من منظور الحافلات”. “ما هو الجدول الزمني الحقيقي بالنسبة لنا لنكون قادرين على الخروج وشراء المواد واجتياز الاختبار وكل الأشياء التي تحتاجها لتكون قادرًا على إطلاق النظام والتأكد من أنه يعمل في المدار بدلاً من العرض التجريبي أو التجريبي؟ تجربة؟”

وقال كينت نيكل، المدير التنفيذي لحلول الفضاء المتكاملة السريعة في شركة أستريون، إن الشركة تهدف إلى خفض التكلفة من خلال تطوير قمر صناعي معياري مصمم “للقيام بالقليل من كل شيء”.

في مرحلة الدراسة الأولية، تبحث شركة هندسة الأنظمة عن النهج الصحيح لتلبية المتطلبات الأساسية للبرنامج وربما البناء عليها بقدرات أكبر، مثل كود M المعزز والحماية العسكرية الإقليمية، التي توفر تقنية إضافية لمكافحة التشويش.

يضم فريق موردي R-GPS التابع لشركة Astrion شركة K2 Space، وهي شركة ناشئة ستوفر حافلة فضائية. ستقوم Radiance Technologies ببناء الحمولة وستساعد شركة STC في الهندسة والتكامل.

وقال نيكل، الذي عمل في مشروع الإطلاق الفضائي التابع للقوات الجوية لأكثر من 15 عامًا، إن النهج الذي تتبعه القوة الفضائية في نظام R-GPS يجعل من السهل على الشركات الصغيرة وغير التقليدية المشاركة في البرنامج.

وقال: “إذا كان الأمر تقليدياً، حيث يأخذ الفائز كل شيء، فإن الحكومة ستكون أقل ميلاً إلى المخاطرة”. “لقد سمحوا لشركات أخرى بالمشاركة، الأمر الذي، في النهاية، يفيد الصناعة بأكملها، ولكنه يفيد الحكومة أيضًا.”

Astranis هي واحدة من تلك الشركات الجديدة في مهمة PNT. تأسست الشركة في عام 2015، وتركز الشركة على بناء أقمار صناعية صغيرة قابلة للمناورة في مدارات أعلى، وتزويدها بقدرات معالجة رقمية من الدرجة الأولى.

صرح الرئيس التنفيذي جون جيدمارك لموقع Defense News أنه عندما بدأت قوة الفضاء في التماس أفكار لنظام R-GPS في وقت مبكر من هذا العام، استغرقت الشركة بعض الوقت للنظر فيما إذا كانت حافلة الأقمار الصناعية الحالية وعناصر حمولتها مناسبة للمهمة.

وقال جيدمارك: “بعد أن أمضينا بعض الوقت في البحث عنه، كانت الإجابة نعم”. “لذلك، نحن نميل إلى الأمام ونرى إمكانات هائلة هنا.”

تقترح شركة Astranis خطها الجديد من الأقمار الصناعية، Nexus، لنظام R-GPS. ولديها بالفعل طلبات من العملاء لأكثر من 10 أقمار صناعية، وقال جيدمارك إن الشركة تعد مرافق الإنتاج الخاصة بها لبناء “عشرات” من الأقمار الصناعية في السنوات القليلة المقبلة. دخلت الشركة في شراكة مع Xona Space Systems لتوفير خوارزميات PNT لحمولتها.

استقرار التمويل

تؤكد استراتيجية R-GPS الخاصة بالقوات الفضائية على السرعة، كما يتضح من خطتها لإطلاق أول أقمار صناعية في غضون أربع سنوات.

في أبريل، أعلنت القوات الجوية أنها ستستخدم سلطة الكونجرس لتحويل 40 مليون دولار من التمويل من أماكن أخرى في ميزانية القوة الفضائية لبدء تطوير نظام Resilient R-GPS قبل الموافقة عليه كجزء من دورة الميزانية المالية لعام 2025. تمت الموافقة على هذه السلطات، المعروفة باسم البداية السريعة، في قانون تفويض الدفاع الوطني للعام المالي 2024.

وقد شكك البعض في الكونجرس في هذه الجهود، التساؤل عما إذا كانت عملية البداية السريعة هي المسار الأفضل. اقترحت اللجنة الفرعية للدفاع للمخصصات بمجلس النواب خفض طلب ميزانية البرنامج في علامتها الخاصة بمشروع قانون الإنفاق الدفاعي للسنة المالية 25.

“على الرغم من أن الانتشار قد يوفر بعض المزايا، إلا أنه ليس من الواضح كيف تزيد هذه الأقمار الصناعية الإضافية من القدرة على مواجهة تهديد التشويش الأساسي لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، مقارنة بالمفاهيم البديلة لأنظمة الموقع والملاحة والتوقيت التي يتم اتباعها في أماكن أخرى في وزارة الدفاع”. جاء ذلك في تقرير مصاحب لمشروع القانون، صدر في 12 يونيو/حزيران.

وقال كورديل ديلابينا، المسؤول التنفيذي لبرنامج الاتصالات العسكرية وPNT في قيادة أنظمة الفضاء، للصحفيين الشهر الماضي إن الخدمة تعمل مع اللجنة الفرعية لمعالجة مخاوفهم. وقال إنه على الرغم من إحراز تقدم، لا تزال هناك العديد من القضايا المفتوحة، بما في ذلك المخاوف بشأن ما إذا كان هناك ما يكفي من المحطات المتاحة لدعم المزيد من الأقمار الصناعية لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS).

وقال: “في كل مرة نتحدث فيها مع (المشرعين)، نحرك الكرة قليلا”.