تخيل عالماً يمكن فيه لهاتفك، وسيارتك، وحتى سفينة في وسط المحيط أن تعرف مكانها بدقة، وصولاً إلى بضعة أمتار، دون الحاجة أبداً إلى النظر في خريطة. هذا هو الوعد الذي يقدمه نظام الملاحة العالمي عبر الأقمار الصناعية، وهو نظام حيث تقوم كوكبة من الأقمار الصناعية التي تدور عالياً فوق الأرض ببث إشارات باستمرار إلى المستقبلات على الأرض، والتي تستخدمها لحساب موقعها. لعقود من الزمن، كان هذا التكنولوجيا بمثابة العمود الفقري الصامت للحياة الحديثة، لكنها تواجه تحدياً مستمراً وغير مرئي: الشمس. فكل بضع سنوات، تدخل الشمس فترة من النشاط المكثف تُعرف باسم "الذروة الشمسية"، حيث تطلق المزيد من الإشعاع والجسيمات المشحونة. وعندما يحدث هذا، تصبح الطبقة من الغلاف الجوي التي يجب أن تمر من خلالها إشارات الأقمار الصناعية — وهي الأيونوسفير — مضطربة وغير متوقعة، مثل بحر هائج يمكنه تشويه الموجات الراديوية وإرباك حسابات الملاحة. إن فهم كيفية صمود هذه الأنظمة عندما تكون الشمس في ذروة نشاطها أمر بالغ الأهمية لأي شخص يعتمد عليها من أجل السلامة أو الدقة.

في هذا السياق، سعى الباحثون يونغ شينغ تشو، وشياولين جيا، وتشي غانغ هو، إلى فحص أداء نظام الملاحة عبر الأقمار الصناعية "بيدو" من الجيل الثالث، المعروف باسم (BDS-3)، خلال بداية الذروة الشمسية الخامسة والعشرين في عام 2024. يعد نظام "بيدو" أحد الأنظمة الأربعة الرئيسية للملاحة العالمية المعترف بها من قبل الأمم المتحدة، وبخلاف أسلافه، فقد صُمم ليس فقط ليخبرك بمكانك، بل لتقديم خدمات متخصصة مثل الاتصالات عبر الرسائل القصيرة والملاحة عالية الدقة. قام الفريق بتحليل البيانات التي تم جمعها طوال عام 2024، وهو العام الذي كان فيه النشاط الشمسي يتصاعد نحو ذروته، لمعرفة ما إذا كانت إشارات النظام ستظل موثوقة. لقد بحثوا في الأخطاء الخام في إشارات الأقمار الصناعية، ودقة تحديد المواقع للمستخدمين العاديين، وأداء الخدمات المتقدمة المصممة للطيران والإنقاذ في حالات الطوارئ. كان هدفهم هو تحديد ما إذا كان بإمكان النظام الحفاظ على دقته الموعودة حتى عندما يكون الطقس الفضائي في أسوأ حالاته.

بدأ الباحثون بقياس الجودة الأساسية للإشارات التي تبثها الأقمار الصناعية، وهو مقياس يُعرف باسم "خطأ قياس المسافة في الفضاء". هذا في الأساس مقياس لمدى احتمال كون ساعة القمر الصناعي وموقعه المُبلغ عنه غير دقيقين قليلاً، مما قد يترجم إلى خطأ في موقع المستخدم. ووجدوا أنه على الرغم من زيادة النشاط الشمسي في عام 2024، استمرت أقمار (BDS-3) في العمل باستقرار ملحوظ. ظل الخطأ في الإشارات عموماً أفضل من ثلاثة أمتار، وهو رقم أعلى قليلاً مما كان عليه في السنوات السابقة الأكثر هدوءاً، ولكنه لا يزال ضمن حدود تصميم النظام. وأشارت الدراسة إلى أن الأقمار الصناعية المزودة بأكثر الساعات الذرية تقدماً وتلك المتصلة بشبكة من الروابط الشبيهة بالليزر بين الأقمار الصناعية نفسها كانت الأكثر صموداً، مما حافظ على قوة النظام حتى عندما كانت الشمس تفرض ثقلها.

بالنسبة للمستخدم العادي الذي يعتمد على نظام ملاحة قياسي في هاتف ذكي أو سيارة، كانت النتائج مطمئنة بنفس القدر. قام الفريق بحساب دقة تحديد المواقع لشبكة من محطات المراقبة المنتشرة في جميع أنحاء العالم، من القطب الشمالي إلى القطب الجنوبي. ووجدوا أن خدمة تحديد المواقع القياسية للنظام، والتي تستخدم تردداً واحداً، قدمت دقة أفقية أفضل من 3.78 متراً ودقة رأسية أفضل من 6.81 متراً. هذه الأرقام أفضل بكثير من المعايير الدنيا التي وعد بها النظام للجمهور. وحتى مع اضطراب الأيونوسفير، نجحت نماذج التصحيح المدمجة في النظام، والمصممة لمراعاة التأخيرات الجوية، في إبقاء الأخطاء تحت السيطرة. لاحظ الباحثون أنه بينما أصبحت نماذج التصحيح أقل كمالاً قليلاً مع زيادة النشاط الشمسي، إلا أنها نجحت في تقليل الضوضاء الجوية الكبيرة، مما يضمن عدم وجود المستخدم على الأرض بعيداً عن مساره بأميال فجأة.

كما بحثت الدراسة في خدمات النظام عالية الدقة، والتي تُستخدم في تطبيقات مثل هبوط الطائات والمسح الجيوديسي. إحدى هذه الخدمات هي "خدمة بيدو لتعزيز الملاحة عبر الأقمار الصناعية"، والتي تعمل بمثابة بث تصحيح في الوقت الفعلي يخبر المستقبل بدقة بكيفية إصلاح حسابه. في النصف الأول من عام 2024، حققت هذه الخدمة دقة أفقية أفضل من 0.96 متراً ودقة رأسية أفضل من 1.6 متراً لمستخدمي التردد المزدوج، مع سجل مثالي من الموثوقية. ميزة متقدمة أخرى، وهي خدمة "تحديد الموقع الدقيق"، تسمح لمستقبل واحد بتحقيق دقة بمستوى السنتيمتر دون الحاجة إلى محطة مرجعية قريبة. وجد الباحثون أن هذه الخدمة يمكنها الوصول إلى حل دقيق في حوالي 20 دقيقة، مما يلبي جميع المتطلبات الصارمة للتطبيقات الحرجة للسلامة. وقد ظل هذا الأداء قائماً حتى مع اشتداد الدورة الشمسية، مما يشير إلى أن بنية النظام مهيأة جيداً للتعامل مع سنوات النشاط الشمسي القادمة.

بعيداً عن مجرد إخبار الناس بمكانهم، سلطت الورقة الضوء على قدرات الاتصال الفريدة لنظام "بيدو"، والذي يمكنه إرسال رسائل نصية قصيرة حتى في المناطق التي لا تغطيها شبكات الهاتف المحمول. راجع الباحثون أداء كل من خدمات الرسائل القصيرة الإقليمية والعالمية. وأشاروا إلى أن النظام يستخدم شبكة من الأقمار الصناعية لنقل الرسائل، مما يسم يسمح بالاتصال في المحيطات البعيدة والمناطق القطبية. أظهرت الخدمة العالمية، التي تعتمد على ترتيب محدد من الأقمار الصناعية والروابط بين الأقمار الصناعية، معدل نجاح يبلغ حوالي 96.46%، مما يثبت أن النظام يمكنه الحفاظ على خط حياة للاتصالات حتى عندما تكون البيئة الشمسية صعبة. هذه القدرة المزدوجة للملاحة والاتصال هي ميزة مميزة لـ "بيدو"، حيث توفر شبكة أمان للسفن والطائرات والأفراد في مناطق الكوارث حيث قد تفشل الشبكات الأخرى.

أخيراً، تطرقت الورقة إلى دور النظام في البحث والإنقاذ الدولي. تحمل أقمار "بيدو" حمولات متخصصة يمكنها اكتشاف إشارات الاستغاثة من أجهزة الطوارف في أي مكان على الأرض. أكدت الدراسة أن النظام يستوفي المعايير الدولية الصارمة لتحديد مواقع هذه الأجهزة، بدقة تحديد مواقع تقل عن خمسة كيلومترات وزمن إرسال تنبيه سريع يقل عن ثلاث دقائق. كما أشار الباحثون إلى أن النظام يمكنه إرسال رسالة رابط عودة إلى الشخص المستغيث، لإعلامه بأن المساعدة في طريقها إليه. هذه الميزة، جنباً إلى جنب مع قدرة النظام على العمل أثناء العواصف الشمسية، تؤكد قيمته كأداة حاسمة لإنقاذ الأرواح.

باخت ملخص، يكشف تحليل بيانات عام 2024 أن نظام الملاحة عبر الأقمار الصناعية "بيدو" يصمد بقوة أمام خلفية الذروة الشمسية المتصاعدة. تظل إشارات النظام دقيقة، وخدمات الدقة العالية تعمل كما هو مخطط لها، وميزات الاتصال والإنقاذ الفريدة تعمل بموثوقية. وبينما تسبب زيادة النشاط الشمسي في زيادة طفيفة في أخطاء الإشارة مقارنة بالسنوات الأكثر هدوءاً، فإن تصميم النظام وتقنيات التصحيح المتقدمة ضمنت بقاء الأداء ضمن الحدود الآمنة والقابلة للاستخدام. بالنسبة للملايين من الأشخاص والآلات الذين يعتمدون على الملاحة عبر الأقمار الصناعية، فإن هذا يعني أنه حتى مع وصول الشمس إلى ذروة غضبها، فإن الشبكة غير المرئية من الإشارات التي توجههم تظل ثابتة وموثوقة.