أدى تطور التكنولوجيا الحديثة إلى صنع طائرات مسيرة “Drones” بأنواع مختلفة حسب التطبيق مع استخدام خاصية التحكم من بعد أو التحكم الذاتي، حيث تحتل طائرات بدون طيار اهتمامًا واسعًا وخاصة من هواة التصوير والإخراج المرئي؛ فقد أتاحت لهم هذه الطائرات الصغيرة بالتقاط مقاطع مرئية متحركة لم يكونوا يحلمون بها في السابق، لأن التصوير الجوي لم يكن أمرًا ممكنًا".

مبدأ عملها

مبدأ عملها كمبدأ عمل الطائرات ولكن دون وجود طيار، وتتبع القوانين الفيزيائية نفسها في التصميم ولكن بحجم وتكاليف منخفضة جدًّا. وتستخدم هذه الطائرات المسيرة أنظمة الملاحة الجوية مثل ( GPSو GLONASS) في عملها عن طريق الأقمار الصناعية التي توفر المعلومات عن الأهداف (الموقع والوقت) في جميع الأحوال الجوية في أي مكان على الأرض أو بالقرب منها. أما التحكم فيجري عن طريق شبكة لاسلكية WiFi.

 تعتمد طائرات الدرون أساسًا على الشبكات اللاسلكية واي فاي، وعلى أنظمة تحديد المواقع (GPS) التي تعطي بيانات دقيقة للإحداثيات الجغرافية، وعلى جهاز استشعار المسافة بالموجات فوق الصوتية لتجنب العقبات في الهواء أثناء الطيران، وهو يتميز بأنه ذاتي التحكم يعمل بكود برمجي قوي وقابل للتطوير. وتتأثر هذه الطائرات بحالة الطقس والظروف المناخية إلى حدٍّ بعيد.

تتصل طائرة الدرون بجهاز التحكم أو بالهاتف الذكي لاسلكيًّا، وبذلك يمكن التحكم فيها بإرسال الإشارات والأوامر وباستقبال الصور المتحركة التي تُنقل مباشرة من الطائرة إلى شاشة العرض المتصلة بجهاز التحكم، وذلك لمعرفة موقع الطائرة ورؤية العوائق (لأنها تطير بعيدًا عن مجال الرؤية) وللبدء في تسجيل الفيديو في اللحظة المناسبة.

غير أن المشكلة تكمن في أن الاتصال بالطائرة عن طريق إشارات WIFI يسمح لها بالتحليق لمسافة تصل إلى 2Km فقط، ثم تفقد استقبال الإشارات (وهذه مسافة جيدة في شبكة WIFI).

مكوناتها

الإطار (الهيكل): يُصنع من ألياف الكربون، وهو الخيار الأفضل لأن هذه الألياف خفيفة نسبيًّا وقوية ومستقرة لحمل جميع أجزاء الدرون.

المحرك: صُمِّم بحيث تكون قوة دفع المراوح الأربع مساوية ضعف وزن الطائرة، كي يتيح لها التحليق إلى ارتفاعات محددة كلما زادت سرعة المحركات.

يتحقق عمل الطائرة بما يلي:

• مقياس التسارع الرقمي Accelerometer: للكشف عن تغير ضغط الجاذبية أثناء التحرك إلى الأمام والخلف فقط، بقطع النظر عن حركة الميلان.
• الجيروسكوب الرقمي Digital gyro: يعمل باستشعار ثلاثة محاور X Y Z، ويكتشف طريقة الدوران في جميع الاتجاهات، واتجاه حركة الطائرة، وهل هي مائلة إلى إحدى الجهات، أم أنها مقلوبة رأسًا على عقب.
• المقياس المغنطيسي الرقمي Magnetometer: لمعرفة درجة الدوران. وحساسيته أشد من الجيروسكوب الرقمي؛ فهو يعمل عن طريق استشعار المجال المغنطيسي للأرض.
• البوصلة: لتحديد موقع الطائرة بالإحداثيات الجغرافية.
• البطاريات، وبطاقة تحكم موصولة ببطاقة .GPS

إحدى الخصائص المهمة لطائرات الدرون الحديثة

أنها قادرة على العودة من تلقاء نفسها إلى نقطة انطلاقها، أو إلى حيث يقف مرسلها، وذلك بمساعدة أقمار الـGPS . يمكن الاستفادة من هذه الخاصية يدويًّا بواسطة جهاز تحكم، أو آليًّا في حال انقطاع الإشارة وعدم التحكم بها، أو في حال ضعف البطارية، حيث تقوم الطائرة الذكية بتقدير المسافة والطاقة اللازمة لعودتها.

تكنولوجيا الحماية من الدرون

أصبحت الطائرات من دون طيار الثورة الثالثة في الحروب للقرن الحالي، وهي من أهم الأسلحة المستعملة في الحروب الحديثة. وتختلف هذه الطائرات عادة في أحجامها باختلاف استعمالاتها؛ كالتصوير وحمل القذائف وأغراض المراقبة والهجوم.

فطائرات الدرونز تعتمد اعتمادًا رئيسيًّا على شبكات WIFI وعلى أنظمة تحديد المواقع، وسيكون إسقاطها في منطقة سكنية أو توجيه ضربة لها بواسطة "جهاز توجيه حركي" أمرًا محفوفًا بالمخاطر، لأن من شأن ذلك أن تتناثر شظاياها، وأن تُلحق الأذى بالناس أثناء سقوطها على الأرض.

ودفعًا لهذا الاحتمال تُستعمل أجهزة التوجيه غير الحركية التي تجبر طائرة الدرون على الهبوط كتلةً واحدة، أو تشوِّش عليها لتعطيلها بدل تفجيرها.

ويكمن الخيار الأمثل لتحقيق ذلك في تقنيتين: أشعة الليزر والأمواج المكروية العالية الاستطاعة.

أما أشعة الليزر المضادة لطائرات الدرونز، فهي حزم ضوئية شديدة القوة وغير مرئية ويمكنها حرق أي شيء تقع عليه، وتتسم بسرعتها ودقة إصابتها، ويمكن الاستمرار في إطلاقها مادام مصدر طاقتها مستمرًّا في مدِّها بالطاقة.

وأما أنظمة الأمواج الميكروية العالية الطاقة ففعاليتها هي نفس فعالية أشعة الليزر تقريبًا، ولكنها تعمل بطريقة مختلفة، فبدلًا من تحديد نقطة ضعف الطائرة وضربها، ترسل هذه الأمواج ذبذبات قادرة على تعطيل آليات التحكم في الدرونز وإسقاطها أرضًا.

تعد أجهزة الرادار في المطارات جيدة لاستكشاف الطائرات المحلقة ورصدها، ولكن هناك فرق كبير بين الطائرات العادية وطائرات الدرونز؛ ففي حين لا يمكن تفادي الرادار التقليدي الخاص بمراقبة الحركة الجوية والقادر على تتبع الطائرات على بعد عدة أميال، تكمن المشكلة في رصد طائرات الدرونز، حيث إنها تحلق على ارتفاع أقل من 3500 قدم، وهذا ارتفاع لا يمكن لرادارات مراقبة الحركة الجوية رصد الطائرات فيه.

أبرز مخاطر طائرة الدرون

التجسس وخصوصًا على المناطق العسكرية والحيوية، وتهريب الأسلحة والممنوعات للسجون وعبر الحدود، وتهديد المجال الجوي وحركة الملاحة خصوصًا قرب المطارات، والأذى الذي تُلحقه في حال اصطدامها وسقوطها في أماكن مأهولة بالسكان، وأخيرًا استعمالها منصة اختراق (Snoopy Drone).

بعض التطبيقات الحديثة للدرون

الطائرة الطفيلية (طائرة اللوحات الإعلانية)

طوَّرت شركة NAS-DRA للتصميم والأبحاث فكرة جديدة لطائرات طفيلية صغيرة بدون طيار قادرة على أن تكون جزءًا هامًا في برامج مكافحة التلوث، وخاصة في المدن الكبيرة الممتلئة بالإعلانات المضيئة.

تحمل الطائرة الطفيلية على أجنحتها نباتات وتطوف نهارًا حول المدن على ارتفاع متوسط وتستفيد من ضوء الشمس لتغذية هذه النباتات، وفي الوقت نفسه تمتص الكربون من الجو عن طريق مادة بوليمرية ماصة للكربون.

وفي الليل، تطوي الطائرة الطفيلية المتصلة باللوحات الإعلانية أجنحتها، وتطلق الكربون الموجود في المادة البوليمرية مستفيدة من الحرارة المنطلقة من مصابيح لوحات الإعلان لتغذية النباتات الموجودة على الجناح، ويمكن تجميع الكربون وتحويله إلى وقود.

إن هذه الفكرة وإن بدت طموحة أكثر من اللازم، إلا إنها إن نُفذت فستكون قادرة على تنقية الهواء ومن ثَم تقليل التلوث وخاصة في الأماكن العامة المزدحمة.

المصور المحترف

أعلنت شركة DJI أنها طورت طائرة تصوير بدون طيار هي الأدق حتى الآن. وهي طائرة عمودية لها ما يشبه أربع أرجل، مع جراب كاميرا معلق في أسفلها.

تتميز الطائرة الجديدة بسهولة استعمالها؛ فهي مزودة بوحدة تحكم متخصصة وبتطبيق هاتفي وكمرة عالية الجودة. وقد وصفتها الشركة المصنعة بأنها ستفتح آفاقًا جديدة في التصوير بتقنية الطائرات بدون طيار. هذه الطائرة متوفرة في الأسواق حاليًا، ويبلغ ثمن الواحدة منها قرابة 3000 دولارًا.

جثة الفطر (جثة المشروم)

 طور باحثون طائرة بيولوجية بدون طيار، يصنع فيها جسم الطائرة من ألياف الفطر، وبذلك فهي لا تتسبب في تلويث البيئة في حالة فقدانها، لأنها ستتحلَّل في نهاية المطاف مخلفة ما يشبه الهيكل العظمى البسيط من دون أن يتسبب في أي أذى أو ضرر للبيئة.

تطبيقات أخرى

تُستعمل طائرات الدرونز أيضًا في تصوير الأفلام، فهي قادرة على التقاط صور ثابتة ذات جودة عالية لنقل الأحداث للقنوات الإخبارية، ويمكنها كذلك بث لقطات حية للأحداث وقت وقوعها بعد برمجتها على البث المباشر.

ولهذه الطائرات استعمالات أخرى في المجالات العلمية كالمسح الجغرافي والجيوفيزيائي، وفي إيصال المساعدات والأدوية إلى المناطق النائية وإلى أماكن الأوبئة، وفي العثور على الناجين من الكوارث الطبيعية كالزلازل، لقدرتها على الوصول إلى أصعب الأماكن.

وأخيرًا لا يمكن استعمال طائرات الدرونز إلا بتصريح خاص، وفي أماكن محددة فقط، وعلى ارتفاعات منخفضة.

ومع ذلك هناك تحديات في التعامل مع طائرة الدرون من قبيل: ثمنها الرخيص نسبيًّا، ومن ثَم قدرة أي شخص على امتلاكها، وإمكاناتها العالية في الوصول إلي أي مكان، وعدم وجود قوانين صارمة تحد من استعمالاتها الخاطئة، وصعوبة تطبيق الأنظمة المتعلقة بها بسبب صعوبة كشفها والإمساك بها.

المراجع:

• https://electronicsforu.com/market-verticals/aerospace-defence/designing-drones2019
• https://www.dronethusiast.com/history-of-drones/
• https://jrupprechtlaw.com/drone-jammer-gun-defender-legal-problems/
• Wail I. Harasani," Design, Build and Test an Unmanned Air Vehicle",2011