«رادار روزنه مصنوعی» ( سار) به ماهوارهها این امکان را می‌دهد که امواج رادیویی را به سطح زمین بتابانند و بازتاب آن را پردازش کنند. این رادار قادر است حتی از میان ابرها هم تصویربرداری کند.
ابرها بیشتر مواقع حدود دو سوم اطراف کره زمین را فراگرفته‌اند و به همین دلیل ماهوارههای معمولی نمی‌توانند بخش بزرگی از زمین را مشاهده کنند.
اما حالا با نصب یک فناوری از طبقه‌بندی خارج شده به نام «رادار روزنه مصنوعی» (SAR) روی ماهوارهها، می‌توان سطح زمین را در تاریکی و از میان ابرها (یا حتی دود ناشی از آتش‌سوزی جنگل‌ها) مشاهده و نمایی ثابت و واضح از آن را ثبت کرد. با کمک این فناوری ماهوارهها می‌توانند تغییرات سطح زمین را با جزئیات بسیار زیاد به نمایش بگذارند.
پیش از این تنها تعداد نسبتا کمی از ماهوارههای تجاری بزرگ به این فناوری مجهز بودند. اما حالا استارت‌آپ‌هایی مثل «آیسای» و «کاپلا اسپیس» شروع به تجهیز انواع نانو‌ماهواره‌های ارزان‌قیمت در مدار پایینی زمین با این فناوری کرده‌اند. هدف از این کار این است که همه، از سازمان‌های غیر دولتی گرفته تا مشتریان نظامی، در تمام ساعات شبانه روز و از هر نقطه بتوانند سیاره زمین را مشاهده کنند.
هالی جورج-ساموئلز، پژوهشگر شرکت « کینتیک» که در حوزه فناوری امنیتی و دفاعی فعالیت می‌کند، می‌گوید: «ماهوارههای سار در مقایسه با رقبای نوری خود، توانایی بالاتری برای پوشش گسترده‌تر و ارائه تصاویر با وضوح بالاتر دارند. با وجود این ماهوارهها، دیگر لازم نیست منتظر صاف شدن هوا یا توقف بارش باران باشید. اگر به اطلاعاتی نیاز دارید، همین الان می‌توانید آن را دریافت کنید و کیفیت تصاویر در مقایسه با نمونه‌های نوری بسیار بالاتر خواهد بود، به طوری که با وضوح سانتی‌متری حتی می‌توانید یک گوسفند را در میان علف‌ها ردیابی کنید.»
اریک جنسن، مدیر عامل شاخه آمریکایی استارت‌آپ فنلاندی آیسای، می‌گوید: «اوایل سال ۲۰۱۸ مردم به ما گفتند که ساختن نسخه کوچک ماهواره سار از نظر فناوری غیرممکن است. گفتند این کار عملی نیست و حتی اگر هم بشود وسیله‌ای که هم اندازه یک ماشین ظرفشویی آمریکایی است هرگز نمی‌تواند کارایی لازم را داشته باشد.»
«اما ما با رویکردی کاملا مبتنی بر کارآفرینی به آنها گفتیم: «از اظهار‌نظرتان بسیار متشکریم، اما به هر حال ما آن را امتحان خواهیم کرد.» حالا ما در حال ساخت ماهواره هایی هستیم که ۱۰۰ برابر ارزان‌تر از نمونه‌های ۲۰ سال پیش هستند و آنها را چهار تا پنج برابر سریعتر به فضا پرتاب می کنیم.»
«ما در نقطه اوج هستیم.» رادار روزنه مصنوعی آماده است تا روش‌های ما برای مشاهده سیاره زمین را دگرگون کند.
سال ۲۰۲۲، از ماهوارههای سار برای پرده برداشتن از ابعاد تهاجم روسیه به اوکراین همزمان با وقوع آن استفاده شد. سال بعد از آن هم این ماهوارهها برای ردیابی لحظه به لحظه گسترش آتش‌سوزی‌های هاوایی و ارزیابی آسیب‌های ناشی از آن به کار گرفته شدند.
امسال هم از آنها برای برآورد فوری خسارات ناشی از حادثه پل فرانسیس اسکات کی در بالتیمور استفاده شد.
اما قابلیت‌های این نوع از ماهواره به این‌جا ختم نمی‌شود. کاتلین جونز، پژوهشگر رصدخانه زمین ناسا و کارشناس رادارهای روزنه مصنوعی از این ماهوارهها برای « بررسی انواع شرایط مخاطره‌آمیز» استفاده می‌کند.
در حالی که بخش عمده آب کالیفرنیا در شمال این ایالت قرار دارد، بیشتر جمعیت آن در جنوب ساکن هستند و آب در واقع توسط کانال‌های آبی کالیفرنیا از شمال به جنوب این منطقه منتقل می‌شود. جونز می‌گوید: «اگر کانال آب در یک نقطه نشست کند، میزان آبی که از آن نقطه عبور می‌کند، کاهش می‌یابد. اما رادار سار به من این امکان را می‌دهد که حتی تغییرات سانتی‌متری این کانال‌ها را هم رصد کنم.»
به طور مشابه، او از این فناوری برای کشف دلایل شکل‌گیری فروچاله در مناطق ساحلی مانند نیواورلئان استفاده کرده است.
رادارهای روزنه مصنوعی می‌توانند در عملیات پاکسازی پس از طوفان در اقیانوس اطلس شمالی، خلیج مکزیک و دریای کارائیب نقشی تعیین کننده داشته باشند.
جونز می‌گوید: «ما تمام تصاویر ماهواره‌ای را زیر نظر می‌گیریم تا محل نشت نفت در دریا را پیدا کنیم. این کار به ویژه بعد از وقوع طوفان در خلیج مکزیک، که طی آن برخی دکل‌ها تخریب می‌شوند یا آسیب می‌بینند، اهمیت زیادی دارد.»
جونز این کار را با اندازه‌گیری میزان بازتاب نور انجام می دهد. وجود نفت باعث می‌شود که سطوح در تصاویر صاف‌تر و تیره‌تر به نظر برسند.
جونز می‌گوید: «ما می‌توانیم از این فناوری برای تشخیص محل نفت و مسیر حرکت آن استفاده کنیم و این کار را خیلی هم سریع انجام دهیم. وقتی یک لکه از دریا به سمت خشکی و به داخل اکوسیستم تالاب یا محل زندگی مردم حرکت کند، اوضاع بسیار خطرناک‌تر می‌شود.»
اما این ماهوارهها چگونه کار می‌کنند؟
در حالی که ماهوارههای نوری برای روشن کردن منطقه مورد نظر در سطح زمین به نور خورشید متکی هستند، ماهوارههای مجهز به رادار روزنه مصنوعی در واقع خودشان «نور خورشید» تولید می‌کنند و این کار را با ارسال امواج مایکروویو قدرتمند به زمین انجام می‌دهند، امواجی که شرایط آب و‌هوایی بر آنها اثر ندارد.
رادارهای روزنه مصنوعی با تجزیه و تحلیل دقیق امواج بازتاب‌یافته، تصویری بسیار دقیق و با جزئیات از منطقه مورد نظر تولید می‌کنند. عبور پی‌در‌پی امواج از یک منطقه به این معناست که این رادارها به ویژه در شناسایی تغییرات بسیار ریز و حتی به کوچکی یک ناخن، فوق‌العاده عمل می‌کنند. اما این تصاویر در مقایسه با تصاویری که در گوگل ارث می‌بینیم بسیار متفاوت به نظر می‌رسند.
جورج-ساموئلز می‌گوید: «فهم تصاویر رادارهای سار دشوارتر از تصاویر نوری است، به این دلیل که با یک نقشه با وضوح بالا از بازتاب صحنه روبرو هستید نه یک عکس. بنابراین تفسیر این تصاویر دشوار است و تحلیلگران باید آموزش ببینند تا بتوانند توضیحات درستی ارائه دهند. اما می‌توان هوش مصنوعی را آموزش داد تا این تصاویر را برای ما تفسیر کند.»
اما این فناوری در واقع جمع‌‌آوری داده‌ها است نه تصاویر. جورج- ساموئلز می‌گوید: «تحلیلگران نیازی به تصاویر رادارهای روزنه مصنوعی ندارند بلکه فقط به داده‌ها نگاه می‌کنند. من با یک دانشمند حوزه اقیانوس‌شناسی که در حال مدل‌سازی جریان‌های اقیانوسی است در این باره صحبت کردم. آنها از داده‌های تولید شده توسط رادارهای سار برای نشان دادن تغییر سطح آب دریا استفاده می‌کنند.»
بخش عمده جذابیت رادارهای سار به اختراعی که سال ۱۹۵۴ ثبت شد، برمی‌گردد. تصور می‌شود ماهواره پروژه از طبقه‌بندی خارج شده «کویل» که ۱۰ سال بعد از آن یعنی سال ۱۹۶۴ توسط آمریکا پرتاب شد، اولین ماهواره مجهز به این فناوری انقلابی بوده است.
اما رادار روزنه مصنوعی تازه حالا -یعنی چیزی حدود ۶۰ سال بعد- به تیتر اصلی خبرها تبدیل شده و آن چنان که شایسته است مورد توجه قرار گرفته است.
هفتاد سال پس از ثبت اولیه این اختراع، کاهش قیمت قطعات به پیشرفت‌های اخیر در روند تکامل این رادارها منجر شد. بو لگیر، مدیر تصویرسازی و سنجش از دور در شرکت نرم‌افزار اسری می‌گوید: «اولین – و مهم‌ترین – نکته توانایی در کوچک‌سازی اجزا برای تولید ماهوارههای کوچک و ارزان‌قیمت و سرعت در ساخت آنها برای کاهش هزینه‌هاست. در وهله بعد می‌توان به امکان پرتاب این ماهوارهها به شکلی آسان‌تر، ارزان‌تر و سریعتر از همیشه اشاره کرد، همین‌طور به در دسترس بودن سرمایه‌های ریسک‌پذیر برای تامین مالی استارت‌آپ‌ها و موفقیت اولیه رادار سار در نقش گسترده‌تر کنونی خود.»
یکی از قابلیت‌های حیرت‌انگیز رادار روزنه مصنوعی این است که تحت تاثیر عواملی نظیر زوایای مختلف خورشید و سایه‌ها که روی تصاویر نوری اثر می‌گذارند، قرار نمی‌گیرد و به همین دلیل یک منبع داده بسیار ثابت به حساب می‌آید که همچنین می‌تواند در برنامه‌های یادگیری ماشینی هوش مصنوعی عملکردی تاثیرگذار داشته باشد.»
به عقیده اریک جنسن، تغییر نگرش دولت آمریکا در شروع استفاده از رادارهای سار نقشی اساسی داشته است. او می‌گوید: « ایالات متحده اعتقاد داشت این فناوری باید تحت کنترل دولت باشد چون اگر به دست افراد فاقد صلاحیت می‌افتاد، کشورهای دشمن می‌توانستند همه تاسیسات نظامی متحدان را در طول روز یا شب با وضوح بالا زیر نظر بگیرند. پس از آن این فناوری به صورت عمده به کشورهای اروپایی و کانادا واگذار شد تا آن را از نظر تجاری توسعه دهند … با ماهواره‌هایی که ساخت هر کدام از آنها ۴ سال زمان و ۴۰۰ تا ۵۰۰ میلیون دلار هزینه برمی‌داشت و تنظیم موقعیت‌شان بعد از قرار گرفتن در مدار زمین به دو سال زمان نیاز داشت.»
«اما آمریکا به جای این که جلوی توسعه این فناوری جدید را بگیرد، تصمیم گرفت آن را به کار بگیرد و از آن استقبال کند. به این ترتیب ما شاهد این هستیم که ایالات متحده بسیار بیشتر از گذشته به همکاری با متحدان خود که قادر به توسعه تکنولوژی‌های بنیادین از این دست هستند، تمایل نشان می‌دهد.»
کاتلین جونز معتقد است «دلیل اصلی» که رادار سار امروزه تا این حد مورد توجه قرار گرفته، پیشرفت فناوری است. اما یک دلیل مهم دیگر هم وجود دارد و آن هم این که دستیابی به این داده‌ها قبلا هزینه زیادی برمی‌داشت اما پس از آن آژانس فضایی اروپا و ناسا داده‌های خود را رایگان در اختیار متقاضیان قرار دادند و مردم شروع به استفاده از آن کردند.»
به طور مشابه، «همه داده‌های ماهواره فوق مدرن نیسار برای استفاده رایگان خواهند بود.» نیسار، ماموریت مشترک ناسا و سازمان پژوهش‌های فضایی هند است.
اما در این رابطه دیدگاه‌های دیگری هم وجود دارد. بلدین بوون، نویسنده کتاب «گناه نخستین: قدرت، فناوری و جنگ در ماورای جو» می‌گوید: «راستش را بخواهید مطمئن نیستم انقلاب کلمه درستی باشد. این فناوری مدت‌هاست که در جوامع نظامی و اطلاعاتی وجود دارد و تازه حالا به تیتر خبرها تبدیل شده. به این دلیل که تامین‌کنندگان تجاری کمی دارد و داده‌های آن امروزه بیشتر از گذشته در دسترس دولت و صنایع خصوصی قرار دارند.»
با این وجود به نظر می‌رسد آینده رادارهای روزنه مصنوعی تا حد زیادی به حل یک معمای مهندسی پیچیده بستگی دارد؛ این که چگونه می‌توان اندازه ماهواره، به ویژه آنتن‌ها و پنل‌های خورشیدی مورد استفاده برای تامین انرژی آن را بزرگ‌تر کرد اما در عین حال آنها را تا حد ممکن کوچک نگه داشت تا پرتاب‌شان آسان‌تر باشد. فرانک بکس مدیر عامل کاپلا اسپیس می گوید: «یک آنتن بزرگ به افزایش وضوح تصویر کمک زیادی می‌کند. این یک مساله جالب در فیزیک است.»
نکته مهم دیگر در آینده این رادارها، توسعه شبکه‌های ارتباطی مداری نظیر پروژه «کویپر» آمازون است که فضاپیماهای دیگر در مدار پایینی زمین هم می توانند به آن متصل شوند. بکس می‌گوید: «این به ما امکان می‌دهد که داده‌های خود را مستقیماً به کاربر منتقل کنیم و زمان این فرایند را از یک یا دو ساعت به کمتر از ۱۵ دقیقه کاهش دهیم. قسمت خوب ماجرا هم این است که این شبکه‌ها در حال حاضر در حال افزایش هستند.»
اما استفاده از هوش مصنوعی در آینده رادارهای سار نقشی اساسی خواهد داشت. جورج -ساموئلز می‌گوید: «هوش مصنوعی در استخراج اطلاعات مفید به عنوان یک محصول داده و ارائه آن به یک فرد، فوق‌العاده عمل خواهد کرد.
دست آخر، طرفداران رادارهای روزنه مصنوعی معتقند که این فناوری به طور مستقیم بر جامعه تاثیر می‌گذارد چون در بهبود مدیریت زنجیره‌های تامین، قابل‌پیش‌بینی‌تر شدن بازده کشاورزی و – شاید مهم‌تر از آن- کاهش آسیب‌پذیری در هنگام سیل یا آتش‌سوزی‌های جنگلی نقش دارد.
جورج- ساموئلز معتقد است با کمک این رادارها فرایند پایش محیط‌‌زیست کارآمدتر خواهد شد. او می گوید: «با اطلاعات بیشتر می توانیم سریعتر عمل کنیم و این مساله زندگی‌های زیادی را نجات خواهد داد.»
اما بعضی‌ها افکاری حتی بزرگ‌تر از این دارند. بکس می گوید: «این به معنای شفافیت در مقیاس سیاره‌ای خواهد بود. به این ترتیب، در یک درگیری وقتی اطلاعات مربوط به تحولات به راحتی در دسترس عموم قرار بگیرد، غبار جنگ از بین خواهد رفت و ما چنین تجربه‌ای را در درگیری روسیه و اوکراین داشته‌ایم.»
با این حال همه چنین طرز فکری ندارند. برخی نگران خطرات این فناوری هستند که از جمله آنها می‌توان به پتانسیل این رادارها برای نفوذ به حریم خصوصی افراد، قابلیت استفاده از آنها در جاسوسی صنعتی و حتی برنامه ریزی حملات تروریستی اشاره کرد.
اما آیا تبلیغات نیز می‌تواند موثر باشد؟ بوون می گوید: «شرکت های تصویربرداری خصوصی همیشه می‌خواهند این تصور را ایجاد کنند که شفافیت دارند. ما قادر خواهیم بود هر اتفاقی را ببینیم و در مورد هر آنچه که در شرف وقوع است هشدار دریافت کنیم. اما هرگز شفافیت کامل نخواهیم داشت و اطلاعات‌مان بی‌عیب و نقض نخواهد بود چون تصاویر مثل تصاویر ویدیویی زنده نیستند و همه چیزهایی که نیاز است بدانیم را به ما نخواهند گفت.»
ژانویه ۲۰۲۲، همه می‌توانستند ببینند تعداد زیادی نیروی روس به مرز اوکراین اعزام شده‌اند، اما هیچ‌کس نمی‌توانست درون ذهن ولادیمیر پوتین، رهبر روسیه را ببیند تا بفهمد آیا قرار است جنگی رخ دهد یا نه. بوون می‌گوید: «ما همچنین هرگز هیچ تصویر یا اطلاعاتی از آنچه در سمت اوکراین در حال رخ دادن بود، به دست نیاوردیم چون کنترل آنها به طور کامل در دست ایالات متحده بود.»
