Airborne Real-time Cueing Hyperspectral Enhanced Reconnaissance
ایئر بورن ریئل ٹائم کیونگ ہائپر سپیکٹرل انہانسڈ ریکونیسنس، جسے آرچر کے مخفف سے بھی جانا جاتا ہے، ایک فضائی امیجنگ سسٹم ہے جو سادہ نظر یا عام فضائی فوٹو گرافی سے کہیں زیادہ تفصیلی زمینی تصاویر تیار کرتا ہے۔ امریکی حکومت کے عہدیداروں کے مطابق یہ دستیاب سب سے نفیس غیر درجہ بند ہائپر سپیکٹرل امیجنگ سسٹم ہے۔ آرچر خود بخود مطلوبہ شے کے دیئے گئے دستخط (جیسے لاپتہ ہوائی جہاز)، آس پاس کے علاقے میں غیر معمولی چیزوں، یا پچھلے ریکارڈ شدہ سپیکٹرم کے دستخطوں سے ہونے والی تبدیلیوں کے لیے تفصیلی امیجنگ کو اسکین کر سکتا ہے۔ اس میں سرچ اینڈ ریسکیو، کاؤنٹر ڈرگ، ڈیزاسٹر ریلیف اینڈ امپیکٹ اسسمنٹ، اور ہوم لینڈ سیکیورٹی کے لیے براہ راست ایپلی کیشنز ہیں، اور اسے امریکہ میں سول ایئر پٹرول (سی اے پی) نے آسٹریلیا میں بنے گپس لینڈ جی اے 8 ایرون فکسڈ ونگ طیارے پر تعینات کیا ہے۔ سی اے پی، ریاستہائے متحدہ کی فضائیہ کا سویلین معاون، ایک رضاکارانہ تعلیم اور عوامی خدمت غیر منافع بخش تنظیم ہے جو امریکہ میں طیاروں کی تلاش اور بچاؤ کا کام کرتی ہے۔ آرچر ایک دن کی غیر حملہ آور ٹیکنالوجی ہے، جو کسی شے کی عکاسی شدہ روشنی کا تجزیہ کرکے کام کرتی ہے۔ یہ رات کے وقت، پانی کے اندر، گھنے ڈھکن کے نیچے، زیر زمین، برف کے نیچے یا عمارتوں کے اندر اشیاء کا پتہ نہیں لگا سکتا۔ یہ نظام ہوائی جہاز کے پیٹ میں کوارٹج گلاس پورٹل کے ذریعے نیچے کی طرف رخ کرنے والے ایک خصوصی کیمرے کا استعمال کرتا ہے، جو عام طور پر 100 ناٹ (50 میٹر/سیکنڈ) کی معیاری مشن اونچائی پر اڑایا جاتا ہے۔ سسٹم سافٹ ویئر لاس اینجلس کے اسپیس کمپیوٹر کارپوریشن نے تیار کیا تھا اور سسٹم ہارڈ ویئر کو ہونولولو، ہوائی کے نووا سول کارپوریشن نے خاص طور پر سی اے پی کے لیے فراہم کیا ہے۔ آرچر نظام ہائپر سپیکٹرل ٹیکنالوجی کی تحقیق اور جانچ پر مبنی ہے جو پہلے یونائیٹڈ سٹیٹس نیول ریسرچ لیبارٹری (این آر ایل) اور ایئر فورس ریسرچ لیبارٹری (اے ایف آر ایل) نے کی تھی۔ سی اے پی نے آرچر کو این آر ایل، اے ایف آر ایل اور یونائیٹڈ سٹیٹس کوسٹ گارڈ ریسرچ اینڈ ڈویلپمنٹ سینٹر کے تعاون سے تیار کیا جو کہ سی اے پی نے اپنی 74 سالہ تاریخ میں شروع کیے گئے سب سے بڑے انٹر ایجنسی پروجیکٹ میں شامل ہے۔ 2003 سے، 2002 کے دفاعی تخصیصات ایکٹ کے تحت مجاز تقریبا 5 ملین امریکی ڈالر ترقی اور تعیناتی پر خرچ کیے گئے ہیں۔ سی اے پی نے پورے امریکہ میں 16 طیاروں کی ابتدائی تعیناتی مکمل کرنے اور 100 سے زیادہ آپریٹرز کو تربیت دینے کی اطلاع دی، لیکن اس نے صرف چند تلاش اور بچاؤ کے مشنوں پر اس نظام کا استعمال کیا تھا، اور اسے کسی بھی ملبے کو تلاش کرنے والا پہلا شخص ہونے کا سہرا نہیں دیا تھا۔ 2007 کے دوران جارجیا اور میری لینڈ میں تلاشی کے دوران، آرچر نے طیارے کے ملبے کا پتہ لگایا، لیکن دونوں حادثات میں کوئی زندہ نہیں بچا، کرنل ڈریو الیکسا، جدید ٹیکنالوجی کے ڈائریکٹر، اور سی اے پی میں آرچر پروگرام منیجر کے مطابق۔ سول ایئر پٹرول کے یوٹاہ ونگ سے آرچر سے لیس ایک طیارہ ستمبر 2007 میں مہم جو اسٹیو فوسیٹ کی تلاش میں استعمال کیا گیا تھا۔ آرچر نے مسٹر فوسیٹ کا پتہ نہیں لگایا، لیکن نیواڈا کے اونچے صحرا کے علاقے میں پہلے سے نامعلوم آٹھ حادثاتی مقامات کو بے نقاب کرنے میں اہم کردار ادا کیا، جو کچھ دہائیاں پرانی تھیں۔ کرنل الیکسا نے 2007 میں پریس کو اس نظام کے بارے میں بتایا: "انسانی آنکھ بنیادی طور پر روشنی کے تین بینڈ دیکھتی ہے۔ آرچر سینسر 50 دیکھتا ہے۔ یہ ایسی چیزوں کو دیکھ سکتا ہے جو پودوں میں غیر معمولی ہیں جیسے دھات یا ہوائی جہاز کے ملبے سے کچھ۔ " نیواڈا سول ایئر پٹرول کی میجر سنتھیا ریان نے 2007 میں پریس کو اس نظام کی وضاحت کرتے ہوئے کہا، "آرچر بنیادی طور پر جیو سائنسز کے ذریعہ استعمال ہونے والی چیز ہے۔ یہ کافی نفیس چیزیں ہیں۔ اس سے آگے جو انسانی آنکھ عام طور پر دیکھ سکتی ہے، "اس نے مزید وضاحت کرتے ہوئے کہا،" یہ پتھر دیکھ سکتی ہے، یہ درخت دیکھ سکتی ہے، یہ پہاڑ، سیج برش، جو کچھ بھی دیکھ سکتی ہے، لیکن یہ 'ایسا نہیں' یا 'ہاں، وہ' ہے۔ اس کا حیرت انگیز حصہ یہ ہے کہ یہ ہدف کا 10 فیصد تک ہی دیکھ سکتا ہے، اور وہاں سے خلاصہ کر سکتا ہے۔ " ابتدائی تلاش اور بچاؤ مشن کے علاوہ، سی اے پی نے آرچر کے لیے اضافی استعمال کا تجربہ کیا ہے۔ مثال کے طور پر، اگست 2005 میں میسوری میں ایک پائلٹ پروجیکٹ میں آرچر سے لیس کیپ جی اے 8 کا استعمال ماحول میں خطرناک مواد کے اخراج پر نظر رکھنے کے لیے نظام کی موزونیت کا اندازہ لگانے کے لیے کیا گیا تھا، اور ستمبر 2005 کے دوران ٹیکساس میں سمندری طوفان ریٹا کے نتیجے میں تیل کے بہاؤ کو ٹریک کرنے کے لیے ایک کو تعینات کیا گیا تھا۔ تب سے، میسوری سے شروع ہونے والی پرواز کے معاملے میں، آرچر سسٹم نے اکتوبر 2006 میں اپنی افادیت ثابت کی، جب اسے اینٹلرز، اوکلا میں ملبہ ملا۔ نیشنل ٹرانسپورٹیشن اینڈ سیفٹی بورڈ آرچر کے فراہم کردہ اعداد و شمار سے انتہائی خوش تھا، جسے بعد میں کھردرے، جنگلی خطوں کے میلوں پر پھیلے ہوائی جہاز کے ملبے کا پتہ لگانے کے لیے استعمال کیا گیا۔ جولائی 2007 میں، آرچر سسٹم نے کینساس آئل ریفائنری میں شروع ہونے والے سیلاب سے پیدا ہونے والے تیل کے پھیلنے کی نشاندہی کی، جو نیچے کی طرف پھیل گیا تھا اور اس نے پہلے کے غیر مشکوک ذخائر والے علاقوں پر حملہ کیا تھا۔ کلائنٹ ایجنسیوں (ای پی اے، کوسٹ گارڈ، اور دیگر وفاقی اور ریاستی ایجنسیوں) نے ڈیٹا کو فوری تدارک کے لیے ضروری پایا۔ ستمبر 2008 میں، ٹیکساس ونگ سے سول ایئر پٹرول جی اے-8 نے آرکنساس سے لاپتہ طیارے کی تلاش کی۔ یہ اوکلاہوما میں پایا گیا تھا، جس کی شناخت بیک وقت زمینی تلاش کرنے والوں اور اوپر سے اڑنے والے آرچر سسٹم نے کی تھی۔ براہ راست تلاش کے بجائے، یہ نظام کی درستگی اور افادیت کی توثیق تھی۔ بعد کی بازیابی میں، یہ پایا گیا کہ آرچر نے ملبے کے علاقے کو بڑی درستگی کے ساتھ پلاٹ کیا۔ تکنیکی تفصیل آرچر سب سسٹم کے بڑے اجزاء میں شامل ہیں: ایک مربع میٹر فی پکسل کے ریزولوشن کے ساتھ ایڈوانسڈ ہائپر سپیکٹرل امیجنگ (ایچ ایس آئی) سسٹم۔ پینکرومیٹک ہائی ریزولوشن امیجنگ (ایچ آر آئی) کیمرا جس کی ریزولوشن فی پکسل ہے۔ گلوبل پوزیشننگ سسٹم (جی پی ایس) ایک انیرٹیل نیویگیشن سسٹم (آئی این ایس) ہائپر سپیکٹرل امیجر کے ساتھ مربوط غیر فعال ہائپر سپیکٹرل امیجنگ سپیکٹروسکوپی ریموٹ سینسر ملٹی سپیکٹرل بینڈ میں ہدف کا مشاہدہ کرتا ہے۔ ایچ ایس آئی کیمرہ امیج سپیکٹرم کو 52 "ڈبوں" میں تقسیم کرتا ہے جو کہ مرئی سپیکٹرم کے نیلے سرے پر 500 نینو میٹر (این ایم) طول موج سے اور اورکت میں 1100 این ایم تک ہوتا ہے، جس سے کیمرے کو 11.5 این ایم کی سپیکٹرم ریزولوشن ملتی ہے۔ اگرچہ آرچر تمام 52 بینڈوں میں ڈیٹا ریکارڈ کرتا ہے، کمپیوٹیشنل الگورتھم صرف پہلے 40 بینڈ استعمال کرتے ہیں، 500 این ایم سے 960 این ایم تک کیونکہ 960 این ایم سے اوپر کے بینڈ مفید ہونے کے لیے بہت شور والے ہوتے ہیں۔ موازنہ کے لیے، عام انسانی آنکھ تقریبا 400 سے 700 این ایم تک کی طول موج کا جواب دے گی، اور سہ رخی ہے، جس کا مطلب ہے کہ آنکھ کے شنک خلیات صرف تین سپیکٹرم بینڈ میں روشنی محسوس کرتے ہیں۔ جیسے ہی آرچر طیارہ سرچ ایریا پر اڑتا ہے، ایچ ایس آئی کیمرا لینس کے ذریعے عکاسی شدہ سورج کی روشنی جمع کی جاتی ہے۔ جمع شدہ روشنی لینس کے ایک سیٹ سے گزرتی ہے جو روشنی کو زمین کی تصویر بنانے کے لیے مرکوز کرتی ہے۔ امیجنگ سسٹم امیج کے حصول کے لیے پش بروم اپروچ کا استعمال کرتا ہے۔ پش بروم اپروچ کے ساتھ، فوکسنگ سلٹ تصویر کی اونچائی کو ایک عمودی پکسل کے برابر کر دیتا ہے، جس سے افقی لائن امیج بن جاتی ہے۔ اس کے بعد افقی لکیر کی تصویر کو ایک ڈفریکشن گریٹنگ پر پیش کیا جاتا ہے، جو ایک بہت باریک نقاشی والی عکاسی کرنے والی سطح ہے جو روشنی کو اپنے سپیکٹرم میں منتشر کرتی ہے۔ ڈفریکشن گریٹنگ خاص طور پر تعمیر کی گئی ہے اور افقی لائن امیج سے دو جہتی (2 ڈی) سپیکٹرم امیج بنانے کے لیے پوزیشن میں ہے۔ سپیکٹرا کو عمودی طور پر پیش کیا جاتا ہے، یعنی لائن امیج پر عمودی طور پر، ڈفریکشن گریٹنگ کے ڈیزائن اور ترتیب کے ذریعے۔ 2 ڈی سپیکٹرم امیج ایک چارج جوڑے والے ڈیوائس (سی سی ڈی) دو جہتی امیج سینسر پر پیش کرتا ہے، جو اس طرح سیدھا ہوتا ہے کہ افقی پکسلز امیج کے افقی کے متوازی ہوں۔ نتیجے کے طور پر، عمودی پکسلز ڈفریکشن گریٹنگ سے پیدا ہونے والے سپیکٹرے سے مطابقت رکھتے ہیں۔ پکسلز کا ہر کالم اصل تصویر سے ایک افقی پکسل کا سپیکٹرم وصول کرتا ہے۔ سی سی ڈی میں عمودی پکسل سینسرز کا انتظام سپیکٹرم کو الگ الگ اور غیر اوور لیپنگ وقفوں میں تقسیم کرتا ہے۔ سی سی ڈی آؤٹ پٹ 504 افقی تصویری پکسلز میں سے ہر ایک کے لیے 52 سپیکٹرم بینڈ کے لیے برقی اشاروں پر مشتمل ہوتا ہے۔ آن بورڈ کمپیوٹر سی سی ڈی آؤٹ پٹ سگنل کو ہر سیکنڈ میں ساٹھ بار فریم ریٹ پر ریکارڈ کرتا ہے۔ 2, 500 فٹ اے جی ایل کی ہوائی جہاز کی اونچائی اور 100 ناٹ کی رفتار پر، 60 ہرٹز فریم ریٹ تقریبا ایک مربع میٹر فی پکسل کی گراؤنڈ امیج ریزولوشن کے برابر ہے۔ اس طرح، سی سی ڈی سے پکڑے گئے ہر فریم میں زمین کی پٹی کے لیے سپیکٹرم ڈیٹا ہوتا ہے جو تقریبا ایک میٹر لمبا اور 500 میٹر چوڑا ہوتا ہے۔ ہائی ریزولوشن امیجر ایک ہائی ریزولوشن امیجنگ (ایچ آر آئی) بلیک اینڈ وائٹ، یا پینکرومیٹک، کیمرہ ایچ ایس آئی کیمرے سے متصل نصب کیا جاتا ہے تاکہ دونوں کیمرے ایک ہی عکاسی شدہ روشنی کو پکڑ سکیں۔ ایچ آر آئی کیمرہ ایچ ایس آئی کیمرے کی طرح ایک پش بروم اپروچ کا استعمال کرتا ہے جس میں اسی طرح کے لینس اور سلٹ انتظامات ہوتے ہیں تاکہ آنے والی روشنی کو پتلی، چوڑی بیم تک محدود کیا جا سکے۔ تاہم، ایچ آر آئی کیمرے میں آنے والی عکاسی شدہ روشنی کو منتشر کرنے کے لیے ڈفریکشن گریٹنگ نہیں ہوتی ہے۔ اس کے بجائے، مزید تصویری ڈیٹا حاصل کرنے کے لیے روشنی کو وسیع تر سی سی ڈی کی طرف بھیج دیا جاتا ہے۔ چونکہ یہ فی فریم گراؤنڈ امیج کی ایک لائن پر قبضہ کرتا ہے، اس لیے اسے لائن اسکین کیمرا کہا جاتا ہے۔ ایچ آر آئی سی سی ڈی 6,144 پکسلز چوڑا اور ایک پکسل اونچا ہے۔ یہ 720 ہرٹز کے فریم ریٹ پر کام کرتا ہے۔ آرچر کی تلاش کی رفتار اور اونچائی پر (2,500 فٹ اے جی ایل پر زمین پر 100 ناٹ) سیاہ اور سفید تصویر میں ہر پکسل زمین کے 3 انچ اور 3 انچ کے رقبے کی نمائندگی کرتا ہے۔ یہ اعلی ریزولوشن کچھ اشیاء کی شناخت کرنے کی صلاحیت میں اضافہ کرتا ہے۔ پروسیسنگ کاک پٹ میں ایک مانیٹر حقیقی وقت میں تفصیلی تصاویر دکھاتا ہے، اور یہ نظام بعد میں تجزیہ کے لیے 30 گیگا بائٹس (جی بی) فی گھنٹہ کی شرح سے تصویر اور گلوبل پوزیشننگ سسٹم کے ڈیٹا کو بھی لاگ ان کرتا ہے۔ آن بورڈ ڈیٹا پروسیسنگ سسٹم متعدد ریئل ٹائم پروسیسنگ افعال انجام دیتا ہے جن میں ڈیٹا کے حصول اور ریکارڈنگ، خام ڈیٹا کی اصلاح، ہدف کا پتہ لگانا، کیونگ اور چپنگ، صحت سے متعلق امیج جیو رجسٹریشن، اور تصویری مصنوعات اور ہدف کیو کی معلومات کی نمائش اور پھیلاؤ شامل ہیں۔ اہداف کا پتہ لگانے کے لیے آرچر کے پاس تین طریقے ہیں: دستخطی ملاپ جہاں عکاسی شدہ روشنی کو سپیکٹرم کے دستخطوں کی بے ضابطگی کا پتہ لگانے کے لیے تصویر میں پکسلز کے شماریاتی ماڈل کا استعمال کرتے ہوئے اس امکان کا تعین کرنے کے لیے کہ پکسل پروفائل سے میل نہیں کھاتا، اور پتہ لگانے کو تبدیل کرتا ہے جو موجودہ تصویر کے پکسل بہ پکسل موازنہ کو زمینی حالات کے خلاف انجام دیتا ہے جو اسی علاقے پر پچھلے مشن میں حاصل کیے گئے تھے۔ تبدیلی کا پتہ لگانے میں، منظر کی تبدیلیوں کی نشاندہی کی جاتی ہے، اور تشخیص کے لیے نئے، منتقل یا روانہ شدہ اہداف کو نمایاں کیا جاتا ہے۔ سپیکٹرم سگنیچر میچنگ میں، سسٹم کو لاپتہ طیارے کے پیرامیٹرز کے ساتھ پروگرام کیا جا سکتا ہے، جیسے کہ پینٹ کے رنگ، تاکہ آپریٹرز کو ممکنہ ملبے سے آگاہ کیا جا سکے۔ اسے مخصوص مواد تلاش کرنے کے لیے بھی استعمال کیا جا سکتا ہے، جیسے پیٹرولیم مصنوعات یا ماحول میں خارج ہونے والے دیگر کیمیکل، یا یہاں تک کہ عام اشیاء جیسے عام طور پر دستیاب نیلے پولی تھیلین ترپال۔ اثرات کی تشخیص کے کردار میں، طوفان میں تباہ شدہ عمارتوں کی عارضی طور پر مرمت کے لیے استعمال ہونے والے نیلے ٹارپس کے مقام کے بارے میں معلومات براہ راست آفات سے متعلق امدادی کوششوں میں مدد کر سکتی ہیں۔ انسداد منشیات کے کردار میں، دور دراز علاقے میں واقع نیلے ٹارپ کو غیر قانونی سرگرمی سے منسلک کیا جا سکتا ہے۔ حوالہ جات بیرونی روابط نووا سول کارپوریشن اسپیس کمپیوٹر کارپوریشن سول ایئر پٹرول سپیکٹروسکوپی ارتھ آبزرویشن ریموٹ سینسر