زمین حاصل‌خیز، مرگ پنهان؛ چرا اوکراین به فناوری مین‌روبی نیاز فوری دارد؟

به گزارش خبرنگار دانش و فناوری خبرگزاری دانشجو، در حالی که اوکراین به سمت بازسازی حرکت می‌کند، پاک‌سازی مین‌های زمینی به پیش‌شرطی اساسی برای احیا تبدیل شده و همین موضوع باعث تولد نسل جدیدی از فناوری‌های مین‌روبی مبتنی بر پهپاد، رادار و رباتیک شده است.

شرکت Broswarm در حال توسعه یک سامانه رادار دهانه مصنوعی نصب‌شده روی پهپاد برای شناسایی تهدید‌های مدفون است.

زمانی که درگیری‌های گسترده در اوکراین سرانجام فروکش کند، این کشور با نبردی متفاوت، کندتر و نه‌چندان کم‌خطر روبه‌رو خواهد شد: بازپس‌گیری زمین‌هایی که به مین‌های زمینی و مهمات منفجرنشده آلوده شده‌اند.

بخش‌های وسیعی از زمین‌های کشاورزی، مناطق مسکونی، جنگل‌ها و کریدور‌های حمل‌ونقل همچنان ناامن هستند؛ موضوعی که جان انسان‌ها را تهدید می‌کند و روند احیای اقتصادی را به تأخیر می‌اندازد. برخلاف بازسازی پل‌ها یا خطوط برق، مین‌روبی پیش‌شرط تقریباً تمام اشکال دیگر بازسازی است.

چالش اوکراین در اروپا‌ی مدرن بی‌سابقه است. مناطق کشاورزی که برای امنیت غذایی داخلی و بازار‌های جهانی غلات حیاتی هستند، امکان کشت ایمن ندارند. خانواده‌های آواره نمی‌توانند به خانه‌های خود بازگردند. تعمیر زیرساخت‌ها نیز به دلیل عدم اطمینان از آنچه زیر سطح زمین پنهان شده، با کندی پیش می‌رود.

به گفته سازمان‌های بشردوستانه، تأخیر در مین‌روبی به‌طور مستقیم به زیان اقتصادی، آوارگی بلندمدت و تلفات غیرنظامیان منجر می‌شود.

از پاک‌سازی دستی تا فناوری‌های بازسازی پس از جنگ

به‌طور تاریخی، پاک‌سازی مین فرایندی کند، پرزحمت و خطرناک بوده که عمدتاً بر کار دستی با فلزیاب‌ها و ابزار‌های کاوش متکی بوده است. اکنون مهندسان و فناوران در تلاش‌اند این معادله را تغییر دهند. دسته‌ای جدید از «فناوری‌های بازسازی پس از جنگ» در حال ظهور است که پهپادها، حسگر‌های پیشرفته، رباتیک و پردازش داده را ترکیب می‌کند تا عملیات شناسایی سریع‌تر، ایمن‌تر و نظام‌مندتر انجام شود.

یکی از شرکت‌هایی که برای این مرحله آماده می‌شود، Broswarm است؛ یک استارتاپ دفاعی و امنیتی لیتوانیایی که سامانه‌ای از رادار دهانه مصنوعی نصب‌شده روی پهپاد توسعه می‌دهد تا تهدید‌های مدفون، از جمله مین‌های پلاستیکی که ابزار‌های سنتی در شناسایی آنها مشکل دارند، را تشخیص دهد.

Broswarm به رهبری ارنستاس ژوایگزدیناس، مدیرعامل و هم‌بنیان‌گذار شرکت، فناوری خود را نه جایگزین متخصصان انسانی، بلکه ابزاری توانمندساز برای مین‌روبی در مقیاس وسیع معرفی می‌کند.

ژوایگزدیناس از ابتدا قصد ساخت یک شرکت مین‌روبی نداشت. او که کارآفرینی باتجربه با بیش از دو دهه سابقه در راه‌اندازی استارتاپ‌هاست، می‌گوید جنگ اوکراین حس فوریتی ایجاد کرد که دیگر نمی‌شد آن را نادیده گرفت.

او می‌گوید: «ما با این ایده شروع کردیم که به اوکراین کمک کنیم. این‌جا مکانی وحشتناک و به‌شدت آلوده است و همه‌چیز بسیار عقب‌تر از نیاز‌های واقعی است. این زمین‌ها بسیار حاصل‌خیزند. یکی از مهم‌ترین زمین‌های این منطقه‌اند.»

برخلاف بیابان‌ها یا جنگل‌های دورافتاده که می‌توان دسترسی به آنها را محدود کرد، زمین‌های آلوده اوکراین به‌طور فعال مورد استفاده قرار خواهند گرفت.

او تأکید می‌کند: «مردم خواهند رفت و سعی می‌کنند کشاورزی کنند. حتماً این کار را می‌کنند؛ و آن‌قدر مرگ و جراحت رخ خواهد داد که حتی تصورش را هم نمی‌کنیم.»

محدودیت ابزار‌های موجود خیلی زود آشکار شد.

او می‌گوید: «بخش غم‌انگیز ماجرا این است که هنوز هم امروز در اوکراین، تنها ابزار واقعاً کارآمد، فلزیاب است. هیچ‌چیز دیگری کار نمی‌کند.»

طی بیش از دو سال، تیم او طیف گسترده‌ای از روش‌ها را ارزیابی و آزمایش کرد؛ از فلزیاب‌های نصب‌شده روی پهپاد گرفته تا مغناطیس‌سنج‌ها و تصویربرداری حرارتی. هرکدام با محدودیت‌های اساسی همراه بودند.

او توضیح می‌دهد: قرار دادن فلزیاب روی پهپاد واضح است که جواب نمی‌دهد. پهپاد باید در ارتفاع نیم‌متری از زمین پرواز کند، نمی‌تواند بالاتر برود و نمی‌تواند پلاستیک را تشخیص دهد.»

مغناطیس‌سنجی امکان پرواز در ارتفاع کمی بالاتر را فراهم می‌کرد، اما در برابر مین‌های غیر فلزی ناکام بود. تصویربرداری حرارتی در شرایط کنترل‌شده امیدوارکننده به نظر می‌رسید، اما در پوشش گیاهی متراکم، محیط‌های زمستانی یا زمانی که مین‌ها کاملاً مدفون بودند، غیرقابل‌اعتماد از آب درآمد.

او می‌گوید: جالب است، اما فقط در شرایط بسیار خاص. مین‌های کاملاً مدفون را نمی‌بیند.»

حتی رادار نفوذی به زمین (GPR) که به‌طور گسترده بهترین فناوری موجود برای شناسایی زیرسطحی شناخته می‌شود، وقتی برای استفاده هوایی تطبیق داده شد، ناکارآمد بود.

او می‌گوید: «اگر آن را فقط در ارتفاع یک یا دو متری قرار دهید، موج رادیویی خود زمین را به‌عنوان یک شیء می‌بیند. مثل پیدا کردن سوزن در مه است.»

بازآفرینی رادار برای پهپاد‌ها

نقطه عطف زمانی رقم خورد که Broswarm بهبود‌های تدریجی را کنار گذاشت و به سراغ آنچه ژوایگزدیناس «رویکردی fundamentally جدید» می‌نامد، رفت.

او می‌گوید: «ما با ترکیب حسگر‌های موجود و یادگیری ماشین شروع کردیم. اما متوجه شدیم دنیا به چیزی متفاوت نیاز دارد.»

این درک به توسعه آنچه شرکت آن را کوچک‌ترین رادار دهانه مصنوعی جهان می‌نامد انجامید؛ راداری که به‌طور خاص برای پهپاد‌های پرواز در ارتفاع پایین طراحی شده است. به‌طور سنتی، سامانه‌های رادار دهانه مصنوعی روی ماهواره‌ها یا هواپیما‌ها نصب می‌شوند و ده‌ها کیلوگرم وزن دارند. سامانه Broswarm کمتر از نیم کیلوگرم وزن دارد و این موضوع مستلزم بازطراحی کامل سخت‌افزار و پردازش سیگنال بوده است.

ایده اصلی، ترکیب قابلیت نفوذ به زمین در GPR با تصویربرداری غنی از داده در رادار دهانه مصنوعی است.

او توضیح می‌دهد: ما در یک الگوی خاص اسکن می‌کنیم و از زوایای مختلف داده‌های زیادی جمع‌آوری می‌کنیم. سپس موتور منحصر‌به‌فرد ما این داده‌ها را بازسازی کرده و به تصویر تبدیل می‌کند.»

برخلاف ابزار‌های شناسایی نقطه‌ای، این سامانه یک نمای سه‌بعدی از زیرسطح زمین ایجاد می‌کند. Broswarm فوتوگرامتری را با تصویربرداری راداری ترکیب می‌کند تا اپراتور‌ها هم محیط واقعی و هم تهدید‌های پنهان زیر زمین را ببینند.

او می‌گوید: شما در محیط واقعی هستید، اما هم‌زمان می‌بینید زیر زمین چه چیزی قرار دارد.»

نکته حیاتی این است که این روش در برابر مین‌های پلاستیکی هم کار می‌کند.

ژوایگزدیناس می‌گوید: هیچ حسگر مبتنی بر پهپاد دیگری وجود ندارد که بتواند مین‌های پلاستیکی کاملاً مدفون را تشخیص دهد —، اما ما می‌توانیم.»

او توضیح می‌دهد که این سامانه همچنین در ارتفاعات بالاتری نسبت به راه‌حل‌های رقیب، معمولاً حدود دو متر بالاتر از سطح زمین، کار می‌کند؛ موضوعی که آن را برای پوشش گیاهی بلندِ رایج در زمین‌های کشاورزی اوکراین مناسب می‌سازد.

دقت، داده و چالش‌های استقرار

این جاه‌طلبی فنی بدون چالش نیست. رادار دهانه مصنوعی به داده‌های موقعیت‌یابی بسیار دقیق نیاز دارد.

او می‌گوید: رادار ما در هر ثانیه هزاران موج رادیویی ارسال می‌کند. ما باید دقیقاً بدانیم پهپاد در لحظه هر ارسال دقیقاً کجا قرار دارد.»

این نیاز، الزامات GPS را بسیار فراتر از چیزی می‌برد که بیشتر پهپاد‌های تجاری یا نظامی برای آن طراحی شده‌اند.

او توضیح می‌دهد: ما همه تولیدکنندگان پهپاد را بررسی کردیم. هیچ‌کس به GPS با دقت سانتی‌متری مثل ما نیاز ندارد.»

در نتیجه، Broswarm مجبور شده معماری پهپاد مخصوص به خود را توسعه دهد و به دنبال شرکایی در کشور‌هایی مانند ژاپن و تایوان بگردد؛ کشور‌هایی که تولیدکنندگان آنها بیشتر بر پهپاد‌های نقشه‌برداری تمرکز دارند تا پهپاد‌های تاکتیکی.

با وجود این موانع، شرکت پیشرفت سریعی داشته است.

او می‌گوید: در عرض یک سال و نیم، به بهترین نتایج در محیط‌های آزمایشگاهی رسیده‌ایم.»

آزمایش‌های میدانی نیز در حال انجام است، از جمله با همکاری شرکای اوکراینی. این رویکرد تاکنون توجه بین‌المللی را به خود جلب کرده و به دلیل تأثیر بالقوه‌اش، برنده چالش نوآوری ناتو شده است.

علاوه بر این، نقشه‌برداری با سطح اطمینان بالا می‌تواند به مقامات اجازه دهد زمین‌های کشاورزی و زیرساخت‌ها را به‌صورت مرحله‌ای بازگشایی کنند، نه اینکه منتظر پاک‌سازی کامل بمانند.

او می‌گوید: فقط با فلزیاب‌ها، پاک‌سازی اوکراین هزار سال طول می‌کشد؛ و هر درگیری جدید، مین‌های بیشتری اضافه می‌کند.»

زیست‌بوم گسترده‌تر فناوری‌های بازسازی پس از جنگ

Broswarm تنها بازیگر این عرصه نیست. در سطح جهانی، شمار فزاینده‌ای از استارتاپ‌ها و گروه‌های پژوهشی در حال بازاندیشی مین‌روبی هستند و بخش‌های مختلف این مشکل — از شناسایی گرفته تا حفاری و خنثی‌سازی — را هدف قرار داده‌اند.

در ژاپن، شرکت IOS یک ربات کوچک پشتیبان مین‌روبی به نام DMR توسعه داده که به‌طور خاص بر یکی از خطرناک‌ترین مراحل مین‌روبی، یعنی حفاری، تمرکز دارد. به‌جای کندن زمین با میله یا بیل، DMR از هوای فشرده برای کنار زدن خاک اطراف مین شناسایی‌شده استفاده می‌کند و خطر فعال شدن چاشنی را کاهش می‌دهد.

این ربات به‌صورت از راه دور کنترل می‌شود و لایه‌ای اضافی از ایمنی ایجاد می‌کند. پس از آزمایش‌های موفق در کامبوج، این سامانه در حال آماده‌سازی برای استقرار در اوکراین است.

رویکرد مکمل دیگری از دانمارک می‌آید؛ جایی که شرکت GLAZE Technologies، منشعب از دانشگاه فنی دانمارک، در حال توسعه حسگر‌های فوق‌فشرده تراهرتزی (THz) است. در قالب پروژه Terra Salva، پژوهشگران بررسی کرده‌اند که چگونه طیف‌سنجی تراهرتز می‌تواند «اثر انگشت» الکترومغناطیسی منحصر‌به‌فرد مواد منفجره را شناسایی کند.

در این بازه فرکانسی، ترکیباتی مانند TNT تابش را به شیوه‌ای خاص جذب و بازتاب می‌کنند؛ امری که امکان شناسایی آنها حتی از میان خاک یا مصالح ساختمانی را فراهم می‌سازد. این رویکرد یکی از مشکلات اصلی مین‌روبی مدرن را هدف می‌گیرد: مین‌هایی با محتوای فلزی اندک یا بدون فلز که از دید فلزیاب‌های سنتی پنهان می‌مانند.

در مجموع، این راه‌حل‌ها نشان می‌دهند که مین‌روبی در حال تبدیل شدن به فرایندی چندلایه و مبتنی بر فناوری است. سامانه‌های راداری مبتنی بر پهپاد می‌توانند مناطق آلوده را به‌سرعت پایش و نقشه‌برداری کنند. حسگر‌های تراهرتز می‌توانند وجود مواد منفجره را تأیید کنند. سامانه‌های حفاری رباتیک می‌توانند خطر مرحله حذف را کاهش دهند. متخصصان انسانی همچنان نقش مرکزی دارند، اما بیش از پیش با ابزار‌هایی پشتیبانی می‌شوند که حدس و گمان و میزان مواجهه با خطر را کاهش می‌دهد.

فناوری به‌عنوان پیش‌شرط بازسازی

برای ژوایگزدیناس، اوکراین هم یک هشدار است و هم یک نمونه آزمایشی.

او می‌گوید: مین‌های زمینی بسیار ارزان و بسیار مؤثرند. آنها اقتصاد پشت سر خود را نابود می‌کنند و در جنگ‌های آینده هم استفاده خواهند شد.»

او استدلال می‌کند که اروپا به‌شدت از درک این موضوع عقب مانده که فناوری چگونه در حال بازشکل‌دهی جنگ و پیامد‌های پس از آن است.

او می‌افزاید: «این‌ها جنگ‌های فناورانه‌اند، جنگ‌های بدون سرنشین. صنعت است که در این جنگ پیروز می‌شود.»

اینکه آیا رادار دهانه مصنوعی Broswarm به ابزاری استاندارد در اوکراین پس از جنگ تبدیل خواهد شد یا نه، هنوز مشخص نیست. اعتبارسنجی میدانی، شراکت‌ها و تأمین مالی تعیین خواهند کرد که این فناوری با چه سرعتی می‌تواند مقیاس‌پذیر شود. اما جهت‌گیری روشن است: بدون مین‌روبی سریع‌تر، ایمن‌تر و نظام‌مندتر، بازسازی اوکراین پیش از آغاز، متوقف خواهد شد؛ و در حالی که مهندسان، استارتاپ‌ها و پژوهشگران به این حوزه وارد می‌شوند، مین‌روبی به‌تدریج از یک فعالیت صرفاً دستی به عملیاتی داده‌محور و مبتنی بر فناوری تبدیل می‌شود. در کشوری که میلیون‌ها هکتار زمین باید دوباره ایمن شود، این تغییر می‌تواند به‌اندازه هر پروژه بازسازی دیگری که در پی آن می‌آید، حیاتی باشد.