إعادة صيد النيازك باستخدام تقنية الطائرات بدون طيار

لطالما أثارت النيازك، تلك البقايا الغامضة من نظامنا الشمسي المبكر، فضول العلماء بالأسرار التي تحملها حول السنوات التكوينية للكون. ومع ذلك، كان البحث عن هذه الكنوز السماوية تقليدياً جهداً شاقاً ويستغرق وقتاً طويلاً. غالباً ما لجأ الباحثون إلى المسح اليدوي للمناظر الطبيعية الشاسعة، وهو ما يمكن أن يستغرق جهداً كبيراً ويؤدي إلى نتائج محدودة. لحسن الحظ، فإن تقارب التكنولوجيا والابتكار يحول الآن عملية البحث عن النيازك. يميل العلماء بشكل متزايد إلى الاعتماد على قوة الطائرات بدون طيار وتعلم الآلة لإحداث ثورة في طريقة تحديد مواقع النيازك التي سقطت حديثاً.

يلاحظ شيموس أندرسون، العالم الكوكبي في جامعة كورتين في بيرث، أستراليا، أن فريق البحث عن النيازك المكون من ستة أفراد يمكنه البحث في مساحة تقارب 200,000 متر مربع في يوم واحد. ومع ذلك، تكمن التحدي في الموقع غير الدقيق لتجمعات النيازك، والتي غالباً ما تغطي ملايين الأمتار المربعة. ونتيجة لذلك، تثبت طريقة البحث التقليدية أنها عملية بطيئة ومجهدة للغاية.

حوالي عام 2016، بدأ أندرسون في استكشاف مفهوم استخدام الطائرات بدون طيار كأداة لتسريع اكتشاف النيازك. ما بدأ كفكرة تطور في النهاية إلى مشروع دكتوراه. في عام 2022، احتفل أندرسون وزملاؤه بنجاحهم الأول في استعادة نيزك تم رصده بواسطة طائرة بدون طيار. وبعدها، اكتشفوا أربعة نيازك أخرى في موقع مختلف، وقدموا نتائجهم في اجتماع للجمعية النيزكية في لوس أنجلوس في 17 أغسطس.

أدى دمج الطائرات بدون طيار في عمليات البحث عن النيازك إلى تسريع العملية بشكل كبير. يشرح أندرسون أن التحول من الجهود البشرية إلى عمليات البحث التي تقودها الطائرات بدون طيار يقلل الوقت المطلوب من حوالي 300 يوم إلى بضعة أسابيع فقط. لا يعزز هذا النهج الكفاءة فحسب، بل يضيف أيضاً عنصرًا من الإثارة والمغامرة إلى العمل.

تحديات البحث عن النيازك بمساعدة الطائرات بدون طيار

ومع ذلك، هناك تحديات مرتبطة بهذا النهج المبتكر. يقوم فريق أندرسون بإجراء عمليات البحث عن النيازك بمساعدة الطائرات بدون طيار في مناطق نائية في غرب أستراليا وجنوب أستراليا. تبدأ العملية بمعلومات من الكاميرات الأرضية التي ترصد الأجرام السماوية الداخلة إلى الغلاف الجوي للأرض، مما يوفر بيانات حيوية حول مواقع السقوط. بمجرد التنبيه، ينطلق الباحثون في رحلة صعبة، غالباً ما يعبرون طرقاً وعرة أو غير موجودة قد تستغرق أكثر من يوم للتنقل.

عند الوصول إلى موقع السقوط، ينشر الفريق الطائرة بدون طيار الرئيسية، ويحلّق على ارتفاع حوالي 20 متراً. تلتقط كاميرا الطائرة صورة للأرض كل ثانية، مع تنزيل البيانات كل 40 دقيقة تقريباً عندما تهبط الطائرة لتغيير البطارية. يمكن ليوم طيران نموذجي أن يولد أكثر من 10,000 صورة، والتي يتم تقسيمها رقمياً لاحقاً إلى ملايين الأقسام الأصغر، كل منها يقيس 2 متر على جانب.

العنصر الحاسم في هذه العملية هو خوارزمية تعلم الآلة المدربة خصيصاً للتعرف على النيازك بناءً على صور النيازك الحقيقية أو الصخور الأرضية الملوثة باللون الأسود اصطناعياً لمحاكاة النيازك. بينما تثبت الخوارزمية فعاليتها، إلا أنها ليست معصومة من الخطأ. فهي ترفض تلقائياً معظم الأقسام (عادة أكثر من 99 في المائة) التي لا تظهر خصائص تشبه النيازك. ومع ذلك، لا يزال هذا يترك حوالي 50,000 قسم للمراجعة اليدوية البشرية.

تحتوي العديد من هذه الأقسام على عناصر ذات طبيعة غير نيزكية بوضوح، مثل فضلات الحيوانات، والعلب المعدنية المهملة، والثعابين، أو حتى الكنغور النائم. يوضح أندرسون أن هذه الأشياء تثير إيجابيات كاذبة لأن الخوارزمية غير مألوفة معها. وبالتالي، يقع على عاتق فريق البحث مهمة التنقيب بعناية من خلال هذه المرشحين المحتملين للنيازك.

بالنسبة للأقسام التي لا تزال تبدو واعدة للعين البشرية، يتم نشر طائرة بدون طيار أصغر للتحقيق على ارتفاع أقل بكثير يبلغ حوالي متر واحد فوق الأرض. وأخيراً، يزور فريق البحث الموقع فعلياً لفحص والتحقق من النتائج المحتملة للنيازك.

توسيع الإمكانيات: مستقبل اكتشاف النيازك

يلتزم الباحثون بتحسين خوارزميتهم لتقليل احتمالية تحديد العناصر مثل فضلات الحيوانات أو الكنغور بشكل خاطئ على أنها نيازك. بالإضافة إلى ذلك، يهدفون إلى جعل كود الكمبيوتر الخاص بهم مفتوح المصدر، مما يسهل استخدامه من قبل باحثين آخرين مهتمين بهذا النهج الرائد.

يتخيل أندرسون إمكانية استخدام الطائرات المسيرة في عمليات البحث عن النيازك في القارة القطبية الجنوبية، وهي منطقة تشتهر بترسباتها الغنية من النيازك. ومع ذلك، يدرك أن القارة القطبية الجنوبية تطرح مجموعة جديدة تماماً من التحديات، بما في ذلك ضمان متانة الأجهزة الإلكترونية الحساسة في الظروف القاسية والمتجمدة، والتغلب على العقبات اللوجستية المرتبطة بالعمل في مثل هذا البيئة النائية والصعبة. وكما يقول بشكل لائق: "القارة القطبية الجنوبية كيان مختلف تماماً".