كيف تعمل الطائرات بدون طيار؟

اسم الطائرات بدون طيار لا يدل تماما على طريقة عمل هذه الطائرات، فهي لا توجّه نفسها بنفسها بشكل كامل، بل تحتاج أيضاً إلى طيار يجلس في محطة توجيه على الأرض يحدد لنظامها الآلي مسار الطيران ويتحكم بها عبر الأقمار الصناعية.

الطائرات بدون طيار هي أنظمة تقنية معقدة لا يجلس فيها طيار. ولكن اسم هذه الطائرات لا يدُل تماماً على الطريقة التي تعمل بها هذه الطائرات. فهي في الواقع لا توجّه نفسها بنفسها بشكل كامل "بل تحتاج أيضاً إلى طيار يجلس في محطة التوجيه على الأرض، ويتحكم بها عن بُعد بطريقة لاسلكية"، كما يقول ديرك شميت من معهد الرحلات الجوية في المركز الألماني لأبحاث الطيران والفضاء DLR.
الطائرة "بدون طيار" تحتاج إلى طيار على الأرض

الطائرات بدون طيار تستطيع "الرؤية" من خلال أجهزة الاستشعار المُركّبة عليها.
فالطائرات "بدون طيار" تتطلب في الحقيقة أن يكون لها طيار في محطّة أرضية. وهذا الطيار الأرضي يتحمل مسؤولية قيادتها، ويضمن عدم وقوعها في أية حوادث، ويتدخل في حالات الطوارئ. لكنه لا يفعل ذلك بواسطة عصا تحكُّم مثل عصا توجيه طائرات الألعاب، بل إن عليه تحديد نقاط مسار الطائرة، وبعدها تقوم الطائرة بتوجيه نفسها بنفسها وفق هذه الإحداثيات بواسطة نظامها الأوتوماتيكي، أي بتوجيه من نظام طيرانها الآلي.
"وهذا النظام لا يختلف كثيرا عن نظام طائرات نقل المسافرين الكبيرة والحديثة، التي تطير لمسافات طويلة بشكل تلقائي كامل باستخدام الطيار الآلي"، كما يقول شميت، الخبير في مجال الطيران. فنظام الطيران الآلي فيها يحدد موقع الطائرة في الجو من خلال كَمّ هائل من البيانات، التي يجمعها بما يتوفر لديه من تقنيات: كالبوصلة ومقياس الارتفاع وعدّاد السرعة وجهاز الملاحة عبر الأقمار الصناعية GPS.
أما الطائرات بدون طيار، البعيدة بمئات الكيلومترات عن محطة التوجيه الأرضية، فلم يعُد يُتَحكَّم بها من خلال موجات الراديو، بل عبر الأقمار الصناعية. وذلك لأن الاتصال اللاسلكي بواسطة القمر الاصطناعي لا ينقطع على الأغلب.

ينبغي على الطيار الموجود في المحطة الأرضية، القائد للطائرة بدون طيار، أن يكون على تواصل مستمر مع برج المراقبة في أقرب مطار إلى الطائرة التي يتحكم بها.

علوم وتكنولوجيا

كيف تعمل الطائرات بدون طيار؟
اسم الطائرات بدون طيار لا يدل تماما على طريقة عمل هذه الطائرات، فهي لا توجّه نفسها بنفسها بشكل كامل، بل تحتاج أيضاً إلى طيار يجلس في محطة توجيه على الأرض يحدد لنظامها الآلي مسار الطيران ويتحكم بها عبر الأقمار الصناعية.

الطائرات بدون طيار هي أنظمة تقنية معقدة لا يجلس فيها طيار. ولكن اسم هذه الطائرات لا يدُل تماماً على الطريقة التي تعمل بها هذه الطائرات. فهي في الواقع لا توجّه نفسها بنفسها بشكل كامل "بل تحتاج أيضاً إلى طيار يجلس في محطة التوجيه على الأرض، ويتحكم بها عن بُعد بطريقة لاسلكية"، كما يقول ديرك شميت من معهد الرحلات الجوية في المركز الألماني لأبحاث الطيران والفضاء DLR.
الطائرة "بدون طيار" تحتاج إلى طيار على الأرض

الطائرات بدون طيار تستطيع "الرؤية" من خلال أجهزة الاستشعار المُركّبة عليها.
فالطائرات "بدون طيار" تتطلب في الحقيقة أن يكون لها طيار في محطّة أرضية. وهذا الطيار الأرضي يتحمل مسؤولية قيادتها، ويضمن عدم وقوعها في أية حوادث، ويتدخل في حالات الطوارئ. لكنه لا يفعل ذلك بواسطة عصا تحكُّم مثل عصا توجيه طائرات الألعاب، بل إن عليه تحديد نقاط مسار الطائرة، وبعدها تقوم الطائرة بتوجيه نفسها بنفسها وفق هذه الإحداثيات بواسطة نظامها الأوتوماتيكي، أي بتوجيه من نظام طيرانها الآلي.
"وهذا النظام لا يختلف كثيرا عن نظام طائرات نقل المسافرين الكبيرة والحديثة، التي تطير لمسافات طويلة بشكل تلقائي كامل باستخدام الطيار الآلي"، كما يقول شميت، الخبير في مجال الطيران. فنظام الطيران الآلي فيها يحدد موقع الطائرة في الجو من خلال كَمّ هائل من البيانات، التي يجمعها بما يتوفر لديه من تقنيات: كالبوصلة ومقياس الارتفاع وعدّاد السرعة وجهاز الملاحة عبر الأقمار الصناعية GPS.
أما الطائرات بدون طيار، البعيدة بمئات الكيلومترات عن محطة التوجيه الأرضية، فلم يعُد يُتَحكَّم بها من خلال موجات الراديو، بل عبر الأقمار الصناعية. وذلك لأن الاتصال اللاسلكي بواسطة القمر الاصطناعي لا ينقطع على الأغلب.

ينبغي على الطيار الموجود في المحطة الأرضية، القائد للطائرة بدون طيار، أن يكون على تواصل مستمر مع برج المراقبة في أقرب مطار إلى الطائرة التي يتحكم بها.

تجنب آلي للتصادمات
الشيء الذي لا يستطيع الشخص المتواجد في قمرة القيادة الأرضية فعله هو: رؤية ما يوجد خارج الطائرة بعينيه بشكل مباشر، وإنما عبر الكاميرات، ولذلك عليه الانتباه دائماً لتجنب تصادم الطائرة بدون طيار مع أية طائرات أخرى في الجو

فالطائرة بدون طيار يمكنها الكشف عن العقبات التي تواجهها بواسطة أجهزة استشعار مركّبة على متنها، كالكاميرات الضوئية العادية وكاميرات الأشعة تحت الحمراء والرادار، ويرسل نظام الطيران الآلي هذه المعلومات إلى الطيّار البشري الموجود في المحطة الأرضية.
وحتى طائرات نقل المسافرين الحديثة تكون مزوَّدة بأجهزة إرسال من نوع ADSB ، وهي تقنية تتعرف على الطائرات الأخرى الموجوة في جوارها، وعلى معلومات ارتفاعها وسرعتها. ويقول شميت الخبير في مجال الطيران في هذا الشأن: "للطائرة بدون طيار نفس هذه التقنية وهي تقوم بإرسال هذه المعلومات إلى الطيار في المحطة الأرضية، وبالتالي يمكنه الحصول على صورة مشابهة لصورة الرادار، وتكوين فكرة عن الأجواء المحيطة بالطائرة الآلية، والقيام بتوجيهها بحسب هذه المعلومات".
كما أن طائرات نقل المسافرين الحديثة والكبيرة تكون مزوّدة بنظام تفادي الاصطدام TCAS. فحين يكتشف النظامان الآليان للطائرتين وجودهما على مسار تصادمي يقرر الكمبيوتران بشكل فوري مقدار الارتفاع أو الانخفاض اللازم أن تقوم به كل طائرة، ويتلقى طياراهما البشريين التعليمات المناسبة ويوجّهان الطائرتين لتجنب التصادم.

طائرة بدون طيار، تابعة للمركز الألماني لأبحاث الطيران والفضاء، تقوم بتجسيد إحدى المناطق بشكل ثلاثي الأبعاد.
الطائرات بدون طيار لها أيضاً أجهزة تفادي الصدمات من نوع TCAS. ولكن عملية تجنب التصادُم لا يقوم بها الطيار الموجود  في المحطة الأرضية، بل يقوم نظام الطيار الآلي بذلك بنفسه، لأنه لا يمكن الاعتماد على الاتصال اللاسلكي بين الطائرة والمحطة الأرضية بشكل مثالي في مثل هذه الحالات.
تطبيقات أمنية ومدنية

هذه الطائرة الثُّمانية المَراوِح تستطيع اكتشاف وجود مواد ملوِّثة في الهواء.
ونظراً لسعرها الباهظ، فإن الاستخدام المدني للطائرات بدون طيار يكاد ينعدم حالياً، وينحصر على الأغراض الأمنية والعسكرية. يُشار إلى الاتحاد الأوروبي في صدد إنشاء مشروع تجريبي لمراقبة البحر الأبيض المتوسط بواسطة الطائرات بدون طيار وبإشراف المركز الألماني لأبحاث الطيران والفضاء.
وثمة الكثير من الأفكار لإدخال هذه الطائرات الآلية في تطبيقات عديدة، في مجالات الشرطة والدفاع المدني والإطفاء والإنقاذ من الكوارث، والمراقبة الأمنية للفعاليات الضخمة كالمظاهرات والحفلات الموسيقية في الهواء الطلق، بل وحتى في مجال البحث عن المفقودين في حالات الطوارئ، وبعد الزلازل والحرائق، كما يقول الباحث دينيس غويغِه من المركز الألماني لأبحاث الطيران والفضاء، ويضيف: "في حالات التلوثات النووية أو البيولوجية أو الكيميائية مثلاً لا يمكن إرسال طيارين من البشر إلى مواقع الكوارث، حفاظاً عليهم وحماية ً لأرواحهم".
وتبدو الآفاق المستقبلية للطائرات بدون طيار، التي تستطيع التحليق على ارتفاع يزيد على 10 آلاف متر، مناسبة جداً للأغراض المدنية لخفة وزنها وقدرتها على جمع المعلومات. ولكن إذا تمّ استخدامها في المستقبل بشكل تجاري وعلى نطاق واسع فستظهر تساؤلات حقوقية حول مسألة الحفاظ على الخصوصية والمعلومات الشخصية للأفراد التي تجمع مثل هذه الطائرات المعلومات عنهم.