کاربرد پهپاد در محیط زیست

امروزه با توجه به پیشرفت های چشمگیر صنعت پهپادی کاربردهای جدیدی برای این پرنده ها تعریف شده است که بسیاری از این کاربردها در حوزه غیر نظامی می باشد. یکی از مهمترین کاربردهای غیر نظامی پهپاد در محیط زیست می باشد.

شکار طوفان :

 ناسا پهپاد خود را برای نبرد پیش رو علیه درک و پیش‌بینی طوفان‌های مرگبار استوایی به پرواز در آورد. این هواپیمای بی‌سرنشین Global Hawk روز ۱۹ سپتامبر / ۲۹ شهریور از تاسیسات پروازی Wallops ناسا در ویرجینیا به پرواز درآمد. هدف این پهپاد مطالعه مرکز طوفان نادین بود که به مدت یک هفته جزایر آیزور و اقیانوس اطلس شمالی را در نوردید.

گلوبال هاوک مامور شکار طوفان

این پرواز گلوبال هاوک سومین پرواز این پهپاد به سمت طوفان، در نخستین سال از یک آزمایش سه ساله و ۳۰ میلیون دلاری برای استفاده از پهپادهای ارتفاع بالا و دوربرد است، که می‌تواند به «جاسوسی» یا جمع‌آوری اطلاعات از تکامل شدت طوفان‌های استوایی بپردازد. بر خلاف هواپیماهای سرنشین‌دار متداول‌تر جوینده طوفان، گلوبال هاوک با یک موتور جت و طول بال‌هایی به درازای ۳۵ متر می‌تواند به مدت ۳۰ ساعت در آسمان باقی بماند و ۱۷۷۰۰ کیلومتر پرواز کند.
رامش کاکار، رهبر تحقیقات آب‌وهوایی پروژه علوم زمین ناسا می‌گوید: «به کمک این پهپاد می‌توان به مناطقی رفت که هواپیماهای سرنشین‌دار امکان دسترسی به آنها را ندارند.»
دانشمندان ناسا با همکاری اداره ملی امور جوی و اقیانوسی آمریکا (NOAA) و شرکت سازنده پهپاد نورثروپ گرومن، امیدوارند که تلاش‌های آنها برای ثبت کل چرخه دوام طوفان‌های استوایی به بهتر شدن پیش‌بینی طوفان‌ها کمک کند و به این ترتیب، باعث کاهش هزینه‌های ناشی از خسارات طوفان و همچنین هزینه‌های تخلیه مناطق مسکونی شود.
طوفان استوایی فرانک : استفاده از پهپادها موضوع جدیدی برای ناسا نیست. این مرکز پهپادهای گلوبال هاوک برای مطالعه شرایط آب و هوایی سخت و تحقیقات تغییرات آب‌وهوایی استفاده می‌کند. اما امسال نخستین سالی است که پروازی از سواحل شرقی آمریکا انجام می‌شود و امکان ماموریت‌های طولانی‌تر را بر فراز اقیانوس اطلس فراهم می‌سازد.
پروازهای قبلی همگی از مرکزی در کالیفرنیا انجام شده‌اند. طی سه سال گذشته ناسا به مطالعه گروهی از طوفان‌های استوایی پرداخته است که طوفان فرانک (تصویر بالا) نیز جزو آنها هستند. این تصویر که از فاصله ۱۸ کیلومتری بالای طوفان گرفته شده است، نواری از ابرهای طوفانی را به دور مرکز طوفان نشان می‌دهد.

پهپاد به لیزرهایی مجهز است که می‌توانند دما، بخار آب، ساختار و عمق ابرها، و میزان غبار موجود را اندازه‌گیری کنند. در حین عبور طوفان فرانک از سواحل شرقی آمریکا، ابزارهای نصب شده بر روی پهپاد بادهایی با سرعت ۹۷ کیلومتر بر ساعت را اندازه‌گیری کردند.
به کمک اطلاعات جمع‌آوری شده توسط پهپادها، ناسا امیدوار است که بتواند از نقشی که طوفان‌های تندری و گرد و غبار برخاسته از صحرای آفریقا در تشدید طوفان‌ها بر فراز اقیانوس اطلس دارند، به درک بهتری دست یابد. این اطلاعات همچنین به واسنجی بهتر داده‌های ماهواره‌ای کمک می‌کند.

شناسایی دریاچه‌ای:

استفاده از پهپادها برای مطالعات زیست‌محیطی رواج زیادی پیدا کرده است. در حالی‌که ناسا برای ماموریت‌های طوفانی خود به پهپادهای نظامی مجهز است، سایر آژانس‌های فدرال و شرکت‌های خصوصی از مدل‌های کوچک‌تر پهپادها برای طیف وسیعی از تحقیقات، از تخمین جمعیت درناهای سندهیل در کالیفرنیا تا پایش فعالیت‌های آتشفشانی در هاوایی استفاده می‌کنند.

Raven در بررسی رودخانه

تصویر بالا یکی از دانشمندان سازمان زمین‌شناسی آمریکا (USGS) را در حال به پرواز درآوردن یک پهپاد Raven بر فراز دریاچه ردراک نشان می‌دهد. دوربین حرارتی نصب شده روی این گلایدر کنترل از راه دور، برای شناسایی موقعیت چشمه‌های زیرآبی که می‌توانند به زنده ماندن ماهیان در طول زمستان کمک کنند استفاده می‌شود.

با استفاده از موتور الکتریکی و بال‌های ۱٫۲ متری، پهپاد ریون می‌تواند ۹۰ دقیقه در آسمان باقی بماند و تا ارتفاع ۳۰۵ متری اوج بگیرد. استفاده از فناوری می‌تواند به هزینه کردن کارآمدتر منابع موجود کمک کند. به گفته هات، استفاده از هواپیماهای سرنشین‌دار در پروژه درناهای سندهیل هزینه‌ای نزدیک به ۳۰ هزار دلار دارد، در حالی‌که استفاده از ریون هزینه‌های را تا ۳ هزار دلار کاهش می دهد.

مبارزه با آتش:

طی جنگل‌های اطراف دریاچه آروهد کالیفرنیا، هواپیمای بی‌سرنشینی به نام Ikhana بر فراز آن به پرواز در آمد. ناسا از این پهپاد که با طول ۲۰ متری بال‌ها و ارتفاع او‌ج‌گیری ۱۲ هزار متری اندکی کم قدرت‌تر از پهپاد گلوبال هاوک است، برای ثبت اطلاعات گستردگی و میزان خسارات حریق جنگلی استفاده کرد.

نقشه های حرارتی پهپاد

ایخانا در اصل یک پهپاد مدل به نام Predator B   است، نمونه اولیه یک پهپاد نظامی که برای ماموریت‌های غیرنظامی و محیط‌زیستی اصلاح شده است. نسخه‌های بعدی پردتور در حملات پهپادهای آمریکایی در پاکستان و افغانستان مورد استفاده قرار گرفتند.

نقشه حرارتی پهپاد پریدیتور

نجات زندگی وحشی:

تصویر بالا جوزف سیون از دانشمندان NOAA را در کنار یک Aerosonde Mark 3  نشان می‌دهد، پهپادی که توسط یک شرکت هوانوردی استرالیایی ساخته شده است. امروزه احتمالا هزاران شرکت کوچک در سراسر دنیا وجود دارند که فراتر از استفاده‌های نظامی، به طراحی و ساخت پهپاد مشغولند. شاید به زودی سازمان هوانوردی آمریکا (FAA) مجبور برای افراد آماتوری که از پهپادها برای اهداف مختلف، از روزنامه‌نگاری تا کارهای بنگاه املاک استفاده می‌کنند، قوانین جدیدی را تدوین نماید.

پهپاد در حال جمع آوری اطلاعات آبزیان

برنامه سیستم‌های هواپیمایی بی‌سرنشین NOAA از پهپادهایی همانند ریون برای مطالعه جمعیت پستانداران دریایی استفاده می‌کند. در ماه می / اردیبهشت، این سازمان از یک پهپاد Aeryon Scout و یک پهپاد Vironment Puma AE برای پایش و نظارت بر شیرهای دریایی ستاره‌ای در جزایر Aleutian آلاسکا استفاده کرد. اسکات که می‌توانست به مدت ۲۵ دقیقه پرواز کند، همانند یک هلی‌کوپتر باتری‌دار کوچک عمل می‌کرد. پوما نیز یک گلایدر با طول بال ۳ متر بود که می‌توانست پروازهایی به مدت ۲ ساعت را انجام دهد.

به گفته مسولان NOAA، هواپیماهای بی سرنشین می‌توانند پایین‌تر و کندتر پرواز کنند و به مراتب کم سر و صداتر هستند؛ که محققان را قادر می‌سازد تا با حداقل مزاحمت از فاصله‌ای نسبتا نزدیک به مشاهده حیوانات بپردازند.

استفاده از پهپاد در شرایط سخت محیطی

کاهش آلودگی هوا :

چین در آینده از یک پهپاد جدید برای پاکسازی مه سمی مملو از آلاینده‌ها در شهرهای خود استفاده کند. این پهپاد جدید برای مقابله با بحران رو به وخامت آلودگی چین طراحی شده است.

پهپاد چینی در حال آلایندگی زدایی

به گفته ما یونگ‌شنگ، یک مقام هوانوردی و از نمایندگان مجلس ملی خلق چین، کارآزمایی‌ها برای خودروی هوایی بدون سرنشین قرار است از آخر ماه جاری میلادی در فرودگاهها و بنادر آغاز شود. این پروژه توسط کارشناسان هوانوردی و سازمان هواشناسی چین رهبری می‌شود.

یونگ‌شنگ مدیرعامل شرکت دولتی صنعت هوایی چین است که اولین پهپاد پارافویل این کشور را با قابلیت حمل 700 کیلوگرم مواد شیمیایی پاکسازی مه تولید کرده و می‌توان از آن در شعاع پنج کیلومتری استفاده کرد.

در سالهای گذشته، چین از هواپیماها و پهپادهای بال‌ثابت برای افشاندن مواد شیمیایی در هوا استفاده می‌کرد که آلاینده‌ها را منجمد کرده و ذرات را به زمین می‌ریختند.

پهپاد نرم-بال می‌تواند سه برابر محموله با وزن بیشتر را نسبت به نمونه‌های بال-ثابت حمل کرده و عملکرد آن 90 درصد ارزانتر است.

هزینه‌ خرید و نگهداری از پهپاد جدید، 20 تا 30 درصد ارزانتر از نمونه‌های دیگر است.

به گفته یونگ‌شنگ، کنترل این پهپاد آسانتر بوده و هیچ‌گونه شرایط فرود پیچیده‌ای ندارد. این امر، پهپاد جدید را برای شرایط فرودگاهی و بندرگاهی مناسب ساخته است.

از این فناوری جدید همچنین می‌توان برای عملیات‌های اضطراری، امداد رسانی، تصویربرداری هوایی و نجات استفاده کرد. از دیگر کاربردهای این پهپاد باید به حوزه کشاورزی اشاره کرد که می‌تواند دانه‌ها را در یک منطقه تعیین‌شده منتشر کند.

نخست‌وزیر چین همچنین تاکید کرد که دولت با نقطه هدف قرار دادن کارخانجات صنعتی و تولیدکنندگان انرژی آلاینده هوا، با آنها برخورد خواهد کرد.

بر اساس گزارش این سازمان، سطوح ذرات PM 2.5 که ذرات ریز آلاینده قابل جذب در جریان خون انسان هستند، به 505 میکروگرم در متر مکعب رسیده بود که بسیار بالاتر از حداکثر سطح ایمن 25 میکروگرم در متر مکعب است.

ربو- زنبورها گرد افشان :

.

محققان دانشگاه نورث وسترن و موسسه ویسه (Wyss)‌ در دانشگاه هاروارد در حال طراحی ریز ربات‌هایی با قابلیت استفاده در بخش کشاورزی هستند. در طراحی ربو- زنبورها (RoboBee) از بدن حشرات – بخصوص زنبورعسل – الهام گرفته شده است؛ وزن زنبور رباتیک تنها 80 میلی‌گرم بوده و بال شیشه‌ای سه سانتی‌متری، 120 بار در ثانیه بال می‌زند.

این حشرات رباتیک علاوه بر کاربرد در بخش کشاورزی و انجام عمل گرده‌افشانی، در مأموریت‌های شناسایی، امداد و نجات، نقشه‌برداری و تحقیقات هواشناسی نیز قابل استفاده هستند.
شرکت هوافضای هلندی Clear Flight Solutions نیز در حال کار بر روی پروژه مشابهی است؛ ربو- پرنده (RoboBird) ازجنس نایلون و فیبر شیشه‌ای با چاپگر سه‌بعدی ساخته می‌شود.

پهپاد با طرح زنبور

پرنده‌های رباتیک می‌توانند برای دور کردن پرندگان واقعی از مناطق خطرناک مانند محدود فرودگاه‌ها و مزارع کشاورزی مورد استفاده قرار بگیرند.

زنبور‌ها و پرنده‌های رباتیک، محدودیت‌های متداول پهپاد را نداشته و به باطری‌های سنگین و پرقدرت نیاز ندارند؛ براحتی از دید سیستم‌های راداری پنهان مانده و می‌توانند در عملیات شناسایی و جاسوسی استفاده شوند.

کشاورزی

به باور کارشناسان، کشاورزی، خوش‌آتیه‌ترین بازار تجاری برای پهپادهاست، زیرا این فناوری برای مزارع بزرگ و نواحی روستایی وسیع، جایی که مالکیت خصوصی و ایمنی کمتر اهمیت دارد، بسیاری مناسب است. مزرعه‌داران، محققان و شرکت‌ها در حال حاضر در حال طراحی سیستم‌های هوانوردی بدون‌سرنشین و مجهز به دوربین‌ها و دیگر حسگرها هستند تا از آنها برای بررسی محصولات، نظارت بر بیماری‌های گیاهی یا افشانه‌کردن حشره‌کش‌ها و کودها استفاده کنند.

پهپادها هم‌اکنون در ژاپن و برزیل در حوزه کشاورزی به کار می‌روند. این سامانه‌ها دارای کارکردهای دیگری نیز هستند که از آن میان می‌توان به دورکردن پرندگان از مزارع، گرده‌افشانی درختان، بررسی‌ امکان بارش برف به منظور پیش‌بینی ذخیره آب، نظارت بر آبیاری یا کاشت و برداشت محصولات اشاره کرد. فناوری مزبور با ارتقای سلامت محصول، ارتقای عملیات مدیریت مزرعه، کاهش قیمت‌ها و افزایش تولیدات می‌تواند کشاورزی را دستخوش انقلاب کند.

پهپاد سمپاش

تاکنون پهپادها در آمریکا عمدتا توسط ارتش به کار رفته‌اند و بسیاری به دنبال یافتن کاربردهای دیگر برای آنها هستند، اما این امکان به دلیل وجود مقرراتی در استفاده از هوافضا و همچنین دغدغه‌های مالکیت خصوصی با محدودیت‌هایی مواجه است. هم‌اکنون سازمان هوانوردی آمریکا امکان استفاده تجاری از پهپادها را نمی‌دهد و تاجران و محققان فقط می‌توانند با وجود گواهی‌نامه‌های آزمایشگاهی ویژه برای تحقیق و توسعه، نمایش‌های هوایی یا آموزش خدمه از آن‌ها استفاده کنند.

پهپاد در حال اسپری روی محصول ذرت

فرسایش خاک: دانشمندان USGS با همکاری دفتر حفاظت زیست‌محیطی Lower Brule Sioux Tribe در ماه آگوست / مرداد پهپادی را بر فراز رودخانه میسوری به پرواز در آوردند. عکس‌های تهیه شده توسط این پهپاد از یک بازه ۱۱ کیلومتری از رودخانه، با اطلاعات جمع‌آوری شده طی یک پرواز سرنشین‌دار سال گذشته مقایسه می‌شود تا به تخمین میزان فرسایش کمک نماید. بر اساس برخی از تخمین‌ها، این رودخانه سالیانه تا ۲٫۴ متر از خطوط ساحلی خود را از دست می‌دهد. با آسان‌تر فراهم شدن اطلاعات و تجهیزات نظارتی کم خرج‌تر، مدیران زمینی در کنار محققان آب و هوایی عقیده دارند که پهپادها آینده مدیریت زیست‌محیطی را در اختیار دارند.