الطائرات بدون طيار تنقذ الأرواح في الكوارث ، عندما يُسمح لها بالطيران (افتتاحية)

مركبة جوية بدون طيار

مركبة جوية غير مأهولة تبحث في حطام الطائرة عن ناجين في بيرلينجتون ، ميس ، بعد إعصار كاترينا. تم تشغيل السيارة من قبل مركز أبحاث الإنقاذ الأمني ​​الآمن ، أحد مراكز البحوث التعاونية بين الصناعة والجامعة التابعة لمؤسسة العلوم الوطنية الأمريكية. (رصيد الصورة: مركز أبحاث الإنقاذ الأمني)





روبن ميرفي يدير مركز البحث والإنقاذ بمساعدة الروبوت في جامعة تكساس إيه آند إم. ساهمت في هذا المقال في موقع ProfoundSpace.org أصوات الخبراء: افتتاحية ورؤى .

شهد إعصار كاترينا أول نشر للطائرات بدون طيار في كارثة ، مما مهد الطريق لنشر مثل هذه الطائرات بدون طيار في جميع أنحاء العالم - من حادث فوكوشيما دايتشي النووي إلى زلزال نيبال. كان الإعصار علامة بارزة لتقنيات الطائرات بدون طيار ، وكان محوريًا في تطويرها لحالات الطوارئ.

ساهم كاترينا أيضًا في تغييرات السياسة التي تؤثر على كيفية انتشار الطائرات بدون طيار في حالات الكوارث: أصبح نشر المعدات العسكرية الآن أسهل - ولكن عندما أوضحت إدارة الطيران الفيدرالية الأمريكية (FAA) متطلبات شهادة التفويض للطائرات بدون طيار في عام 2006 ، فقد وضعوا قيودًا على المدنيين الرحلات الجوية التي لا تزال مثيرة للجدل حتى يومنا هذا.



تطور في الرحلة؟

شهد العقد الماضي تطورًا في المركبات الجوية الصغيرة غير المأهولة (أو الطائرات بدون طيار ، الاسم المفضل الذي تستخدمه الوكالات للطائرات بدون طيار المدنية ، على عكس الطائرات العسكرية). هذا ينطبق بشكل خاص على الطائرات العمودية ، التي انتقلت من طائرات هليكوبتر مصغرة إلى أنظمة متعددة المحركات أقل تعقيدًا ميكانيكيًا وأسهل في التحكم وأكثر إحكاما من طائرات الهليكوبتر التي يتم التحكم فيها عن طريق الراديو والتي استكشفت آثار كاترينا.

أكبر ، ولكن أقل وضوحًا ، هي التغييرات التي تطرأ على البرامج وواجهات المستخدم ، خاصة للتحكم في الطائرات بدون طيار ، وجودة الصورة. وتحول البرامج الآن الصور إلى خرائط أكثر دقة من صور الأقمار الصناعية وعمليات إعادة البناء ثلاثية الأبعاد ، مما يسمح للمستجيبين برؤية الكارثة من أي زاوية ، كما هو الحال في لعبة فيديو.

ما لم يتغير هو أن فرق البحث والإنقاذ الحضرية الفيدرالية والولائية والمحلية لا تزال لا تمتلك طائرات بدون طيار أو تستخدمها بشكل روتيني - وليس لديها إجراءات واضحة لنشرها.



دروس من كاترينا

قام مركز البحث والإنقاذ بمساعدة الروبوت (CRASAR) ، كجزء من فريق الاستجابة لحالات الطوارئ في ولاية فلوريدا بمساعدة ولاية ميسيسيبي - وفي وقت لاحق ، خلال إعصار كاترينا لمساعدة L3 Communications كجزء من المساعدة لمنطقة نيو أورليانز - نشر أنظمة جوية صغيرة بدون طيار المناطق المتضررة من إعصار كاترينا.

قدمت CRASAR مركبة AeroVironment Raven ذات الجناح الثابت ، معارة من قبل WinTec Arrowmaker بإذن من قيادة العمليات الخاصة الأمريكية ، وطائرة هليكوبتر T-Rex مصغرة مخصصة من Like90.

بعد يومين من وصول إعصار كاترينا إلى اليابسة ، طار CRASAR المركبات عن بعد في بيرلينجتون ، ميسيسيبي. كانت البلدة مقطوعة. تم إغلاق جميع الطرق بالأشجار المتساقطة ، وتم القضاء على خطوط الهاتف.



المهمة: تحديد ما إذا كان الناس قد تقطعت بهم السبل وفي ضائقة فورية وما إذا كان نهر اللؤلؤ المتوج يشكل تهديدًا مباشرًا.

لحسن الحظ ، كان الجواب 'لا' - في كلتا الحالتين. وأظهر شريط فيديو الطائرات بدون طيار أنه في حين تضررت المنطقة بشدة ، فإن الفيضانات كانت تنحسر ويعمل الناس على إزالة الأشجار والأضرار.

بعد يوم واحد ، حلقت CRASAR بمهمة ثالثة في Bay St. Louis لتوثيق أضرار جسر US-90 وإظهار قدرات الطائرات بدون طيار ، وفي نوفمبر عادت CRASAR بطائرة هليكوبتر iSENSYS IP-3 المصغرة ، المصممة خصيصًا لتفتيش الهياكل. طار iSENSYS IP-3 32 رحلة بنجاح وفحص الأضرار الهيكلية في سبعة مبان تجارية متعددة الطوابق. كانت الطائرة العمودية قادرة على توفير مناظر للمباني من زوايا كان من المستحيل الحصول عليها من الأرض أو الجسور العلوية.

لم تساعد النتائج المهندسين على إدراك أن أضرار الرياح التي أحدثتها العاصفة كانت أقل بكثير مما كان متوقعًا فحسب ، بل أدت أيضًا إلى مجموعة من الدراسات التي من شأنها توجيه ممارسات تنظيم الطاقم الآمنة التي يستخدمها المستجيبون في الولايات المتحدة وأوروبا وفي موقع فوكوشيما دايتشي. حادث نووي.

أظهرت رحلات كاترينا أيضًا أن التفتيش الهيكلي لم يكن مجرد مسألة التقاط الصور. واجه المتخصصون الإنشائيون الذين شاهدوا الصور التي تم تحميلها مشكلة في فهم حالة الضرر. تظل معالجة مثل هذه المشكلات في 'الإدراك عن بعد' سؤالًا بحثيًا مفتوحًا رئيسيًا.

يراقب أعضاء فريق مركز أبحاث الإنقاذ الأمني ​​، مايك لوتري ، وجون دوجان ، وروبن مورفي ، الطائرات بدون طيار أثناء نشرها في بيرلينجتون ، ميس. والمركز هو أحد مراكز البحوث التعاونية بين الصناعة والجامعة الأمريكية التابعة لمؤسسة العلوم الوطنية الأمريكية.

يراقب أعضاء فريق مركز أبحاث الإنقاذ الأمني ​​، مايك لوتري ، وجون دوجان ، وروبن مورفي ، الطائرات بدون طيار أثناء نشرها في بيرلينجتون ، ميس. والمركز هو أحد مراكز البحوث التعاونية بين الصناعة والجامعة الأمريكية التابعة لمؤسسة العلوم الوطنية الأمريكية.(رصيد الصورة: مركز أبحاث الإنقاذ الأمني)

استجابة سريعة

منذ كاترينا ، تم استخدام الطائرات بدون طيار في جميع أنحاء العالم لكوارث لسببين. أولاً ، توفر نقاط مراقبة أفضل وصورًا عالية الدقة من الأقمار الصناعية أو الطائرات المأهولة والمروحيات. وثانيًا ، يتم نشرهم بشكل أسرع ، ويمكن للمستجيبين التحكم بهم تكتيكيًا.

على عكس المروحية المأهولة أو المفترس بالحرس الوطني التي يجب أن تطير من مطار أو قاعدة ، يمكن للفرق التكتيكية حمل طائرة بدون طيار إلى منطقة ساخنة ، ونشرها عند الطلب عندما يرون الحاجة والحصول على الصور على الفور - وهي عملية أبسط وأسرع بكثير من طلب الصور من الطائرات التي تسيطر عليها وتنسيقها سلطة مركزية ثم انتظار تلك الطائرات لالتقاط الصور ثم تنزيل الصور إلى الفريق ، بافتراض وجود اتصال كافٍ.

إن قياس النجاح أمر صعب ، على غرار قياس نجاح طائرة هليكوبتر مأهولة أو قيمة الكاميرا. الطائرات بدون طيار هي أدوات ، وتكمن قيمتها في كيفية مساعدة المستجيبين. في حين أنها أرخص في الاستخدام من الأصول المأهولة - مقاطعة ميسا ، كولورادو تقدر أن أنظمتها تكلف 25 دولارًا في الساعة مقابل 10000 دولار إلى 15000 دولار في الساعة لطائرة هليكوبتر مأهولة - لم يتم الاستشهاد بالتكلفة باعتبارها السبب الرئيسي لنشرها في الكوارث. بدلاً من ذلك ، استشهد المستجيبون بالقدرات الجديدة للطائرات بدون طيار.

صورة القمر الصناعي لمحطة فوكوشيما دايتشي لتوليد الطاقة بعد ثلاثة أيام من وقوع زلزال توهوكو.

صورة القمر الصناعي لمحطة فوكوشيما دايتشي لتوليد الطاقة بعد ثلاثة أيام من وقوع زلزال توهوكو.(رصيد الصورة: GeoEye)

هضم بيانات الكوارث

كان التغيير الأكثر وضوحًا منذ إعصار كاترينا هو ظهور الطائرات متعددة المحركات. لا تزال الطائرات بدون طيار ثابتة الأجنحة تشبه الطائرات إلى حد كبير ، على الرغم من أن هياكل الطائرات في الطرز الأحدث غالبًا ما تكون لوحات إلكترونية متطابقة توفر الهيكل العظمي و 'الجهاز العصبي' للمركبة. من المرجح الآن أن تحمل الطائرات بدون طيار حمولات متخصصة مثل الأشعة تحت الحمراء والليدار. في حين بدت الطائرات العمودية مثل المروحيات المصغرة في عام 2005 ، كانت الطائرات العمودية المستخدمة في الكوارث الأخيرة متعددة المحركات (باستثناء مروحة هانيويل T-Hawk ذات الأنبوب المستخدمة في فوكوشيما).

حدثت التغييرات الأقل وضوحًا ، ولكن بنفس القدر من الأهمية والإثارة ، في واجهات البرامج والمستخدم. مع نضوج المنصات في السنوات العشر الماضية ، تحولت أعمال البحث والتطوير من علم الطيران إلى علم البيانات. يعالج علم البيانات - أو بشكل أكثر تحديدًا المعلوماتية في حالات الطوارئ - كيفية حصول المستجيبين على البيانات التي يحتاجون إليها لاتخاذ قرارات بشأن الاستجابة والتعافي.

على سبيل المثال ، تتوفر الآن عمليات إعادة البناء ثلاثية الأبعاد للمواقع من خلال برامج المسح التصويري المجانية - تلك التي توفر بيئة الواقع الافتراضي - مثل Microsoft ICE أو من خلال الحزم المتاحة تجاريًا مثل Agisoft و Pix4D. يمكن لهذه البرامج تجزئة الصور الفردية في فسيفساء واحدة عالية الدقة ثم حساب ارتفاع التضاريس وحجم المباني بدقة ، بالإضافة إلى تقدير كمية الحطام التي يجب تنظيفها.

ومع ذلك ، تركز العديد من الشركات بشكل أكبر على تحسين جمع البيانات للقياسات التصويرية للزراعة أو فحص خطوط الأنابيب ، متجاهلة ما يحتاجه المستجيبون وأفضل طريقة لدعمهم. تستفيد بعض المهام ، مثل تقييم الفيضانات في الانهيارات الطينية Oso في ولاية واشنطن ، من الطائرات بدون طيار التي تم تحسينها للقياسات التصويرية.

تم تكوين معظم هذه الأنظمة للطيران في مهام مخططة مسبقًا والعودة بالبيانات ، مع عدم وجود وسيلة للمستجيبين لمعرفة ما تراه الطائرات بدون طيار في الوقت الفعلي. لكن المهمات الأخرى - مثل الوعي بالموقف العام والتعرف على الناجين في محنة - تعتبر حرجة بالنسبة للوقت ، وكل ثانية مهمة. لا يزال المستجيبون بحاجة إلى مشاهدة الفيديو في الوقت الفعلي والروبوتات المباشرة (ولكن بأمان) دون أن يتم تدريبهم أولاً كمشغلين خبراء.

استخدمت روبن مورفي وفريقها من NSF Safety Security Rescue Research Center مركبة جوية بدون طيار Like90 للتحقيق في المباني التي دمرها إعصار كاترينا.

استخدمت روبن مورفي وفريقها من NSF Safety Security Rescue Research Center مركبة جوية بدون طيار Like90 للتحقيق في المباني التي دمرها إعصار كاترينا.(رصيد الصورة: Like90 ، SSRRC)

تغيير القواعد

ترك استخدام الطائرات بدون طيار في كاترينا إرثًا دائمًا على السياسة ، مما أدى إلى تحسين القدرات العامة في إدارة الكوارث ولكن ربما أخر اعتماد الطائرات بدون طيار بسبب رد فعل القوات المسلحة الأنغولية. على الجانب الإيجابي ، أوضح استخدام Raven في ميسيسيبي والطائرات بدون طيار العسكرية الأخرى في نيو أورلينز أن الجيش وخزانه التكنولوجي لهما دور في الاستجابة للكوارث المحلية.

عندما ضرب إعصار كاترينا ، كان لدى وزارة الدفاع الأمريكية طائرات بدون طيار مفيدة لكنها لم تكن متأكدة من كيفية نشرها بسبب قانون Posse Comitatus لعام 1878 ، والذي ينص بشكل أساسي على أنه لا يمكن استخدام الجيش الأمريكي على الأراضي الأمريكية.

لا ينطبق هذا على الحرس الوطني ، الذي تديره كل ولاية ويقدم تقاريره إلى حاكم كل ولاية ، ولكن كان هناك خوف من أن يكون التصور العام أن أي شيء مموه يمثل انتهاكًا وأن الجماعات الهامشية ستراه الولايات المتحدة. في محاولة للحد من الحرية الفردية.

ومن المفارقات أن قانون Posse Comitatus كان يستخدم في الأصل لإجبار القوات الفيدرالية على إنفاذ إعادة الإعمار بعد الحرب الأهلية في الجنوب. بعد إعصار كاترينا ، منعت الجنوب من الحصول على موارد الكوارث. نتيجة لذلك ، تم تعديل قانون تمرد Posse Comitatus في عام 2006 ، وبعد ذلك ، تم دمج وزارة الدفاع الأمريكية بشكل أفضل في إطار الاستجابة الوطنية.

أدى استخدام الطائرات بدون طيار بعد إعصار كاترينا أيضًا إلى توضيح إدارة الطيران الفيدرالية (FAA) بأن استخدام الطائرات بدون طيار الصغيرة يتطلب شهادة ترخيص (COA) ولا يمكن تشغيلها وفقًا لقواعد 'الهواة' ، مما يخلق حاجزًا أمام التبني والتجريب.

يرجع هذا التوضيح ، جزئيًا ، إلى الإنذارات التي أثارها خفر السواحل الأمريكي بشأن ضعف طائرات الهليكوبتر التكتيكية وعمليات الرفع في نيو أورلينز. تعمل المروحيات المأهولة أثناء الكارثة عادةً على ارتفاعات منخفضة بشكل خطير ، ويمكن أن تتسبب ضربة صغيرة للطيور في حدوث تحطم. إن وجود أي طائرة مجهولة وغير منسقة يعرضهم لخطر حادث مميت قد يقتل الضحايا أنفسهم الذين يحاول خفر السواحل مساعدتهم.

السياسة القياسية ، منذ الأيام الأولى للطيران ، هي أنه عندما يرى الطيار طائرة مجهولة قريبة ، بغض النظر عما إذا كانت مأهولة أو لعبة هواة ، تتوقف المهمة. لا يمكن أن تعود رحلة الإنقاذ إلا بعد أن يقرر التحقيق أنه من الآمن الطيران في تلك المنطقة. هذا يعني أن طيار الهليكوبتر سيتعين عليه التوقف فورًا عن رفع الضحية من سطح لأن شخصًا ما كان يقود طائرة بدون طيار في مكان قريب ، بغض النظر عن نية أو خبرة الطائرة بدون طيار. استمرت المشكلة حتى يومنا هذا ، مع تدخل الطائرات بدون طيار في الطائرات المأهولة التي تعمل في حرائق الغابات في كاليفورنيا وفيضانات تكساس.

على الرغم من عدم وجود تقرير عن قيام الطائرات المأهولة بإلغاء المهام في كاترينا فعليًا ، إلا أن الاحتمال كان مرتفعًا بما يكفي - وكان القلق من الطيارين المأهولة الذين طاروا في نيو أورلينز حقيقيًا بدرجة كافية - بحيث لا يمكن تجاهله.

أعلنت إدارة الطيران الفيدرالية (FAA) عن متطلبات شهادة توثيق البرامج بعد ستة أشهر من ضرب إعصار كاترينا. منع الحكم فعليًا الطائرات بدون طيار من الكوارث في الولايات المتحدة لما يقرب من سبع سنوات ، عندما أصبحت عملية COA الطارئة أكثر قابلية للإدارة.

اذا أنت

إذا كنت خبيرًا موضعيًا - باحثًا أو قائد أعمال أو مؤلفًا أو مبتكرًا - وترغب في المساهمة بمقالة افتتاحية ، مراسلتنا عبر البريد الإلكتروني هنا .(رصيد الصورة: guesswhozoo.com)

أين الطائرات بدون طيار؟

تم استخدام الطائرات بدون طيار في أكثر من 20 كارثة في جميع أنحاء العالم منذ إعصار كاترينا ، ولكن في الولايات المتحدة ، لا تزال فرق البحث والإنقاذ الفيدرالية والولائية والمحلية في المناطق الحضرية لا تمتلك طائرات بدون طيار صغيرة ، أو تستخدم بشكل روتيني الطائرات بدون طيار أو لديها إجراءات واضحة لنشر الطائرات بدون طيار. كانت التكنولوجيا موجودة في عام 2005 وتوجد في عام 2015 ، ولكن في ذلك الوقت كما هو الحال الآن ، لم يتم استخدام التكنولوجيا.

ليس لدى أقسام الإنقاذ من الحرائق منح مخصصة لشراء الطائرات بدون طيار بالطريقة التي يمكن بها لأقسام الشرطة شراء روبوتات فرق القنابل. الارتباك حول السياسات من إدارة الطيران الفيدرالية وقيود الخصوصية المتضاربة من التفسيرات الفيدرالية والتفسيرية للولاية والمحلية للوائح تثني عن التبني. يسمح حكم FAA الأخير لشركات مثل Amazon - مع إصدار الصناعة من COA ، يسمى إعفاء 333 - للطيران بمرونة أكثر من إدارة مكافحة الحرائق مع شهادة توثيق البرامج. تحتاج الطائرات بدون طيار إلى دعوة تنظيمية وتمويل حكومي لتسريع اعتماد الطائرات بدون طيار لإدارة الطوارئ. بمجرد أن يصبح التبني سائدًا ، سيتبع ذلك البحث والتطوير المركّز ، مما يخلق سوقًا للقطاع العام للطائرات بدون طيار ومنصات أقل تكلفة وأسهل في الاستخدام.

بعد عشر سنوات ، يعد إعصار كاترينا مثالاً على تسارع التحضر للكوارث - حيث تؤدي زيادة السكان في المراكز الحضرية الواقعة على طول السواحل مع ارتفاع مستوى سطح البحر إلى وجود نقاط ضعف اجتماعية وهياكل أساسية كبيرة أمام الكوارث. دعونا نأمل أنه بعد 20 عامًا ، سيقف كاترينا كمثال على كيفية إدخال التكنولوجيا الجديدة واعتمادها في إدارة الطوارئ.

تابع جميع قضايا ومناقشات أصوات الخبراء - وكن جزءًا من المناقشة - على موقع التواصل الاجتماعي الفيسبوك و تويتر و + Google . الآراء المعبر عنها هي آراء المؤلف ولا تعكس بالضرورة آراء الناشر. تم نشر هذا الإصدار من المقالة في الأصل موقع guesswhozoo.com.