עולם הרחפנים הולך וצובר תאוצה משמעותית בשנים האחרונות, הן בייעוד האזרחי שלו, וכל שכן בשימושים הצבאיים שהופכים להיות מגוונים יותר.
הנה דוגמה עדכנית. בחודש שעבר דיווחה איראןכי אחד המתקנים הרגישים שלה בתעשיית הגרעין הותקף על ידי שני רחפני נפץ. כתוצאה מתקיפת המתקן בפרצ’ין, שבו מבוצעים ניסויים המדמים פיצוץ גרעיני, נהרגו שני מהנדסים אירניים. זו רק דוגמא אחת מיני רבות על השימוש הצבאי הנרחב באמצעי הזה, שהפשטות שלו הופכת אותו למבוקש מאד הן בצבאות והן בארגוני טרור. העובדה הזו דוחקת את התעשייה לשני כיוונים בהיבט הצבאי: פיתוח רחפנים חכמים יותר בעלי חתימה נמוכה למטרות תקיפה או חדירה לאזורי אוייב, ומנגד פיתוח יכולת גילוי, זיהוי ושיבוש נגדם.
אחד הפיתוחים המעניינים בהקשר הזה הוא טכנולוגיה ייחודית שהתבססה על ניתוח יכולות הראיה של זבוב, הפכה אותן לאותות דיגיטליים ותרגמה אותן אחר כך למגוון חתימות אקוסטיות. הפיתוח מבוסס על מחקר משותף של שני גופים אקדמים באוסטרליה: אוניברסיטת דרום אוסטרליה – University of South Australia (UniSA), אוניברסיטת פלינדרס – Flinders University ו Midspar Systems , חברה בטחונית אוסטרלית שמתמחה בפיתוח חיישנים אקוסטים.
“עד היום המחקר של ראיית חרקים התמקד בעיקר באיך ניתן לתרגם אותו לשיפור יכולות ראייה של מצלמות. זו פעם ראשונה שאנחנו לוקחים את המידע הביולוגי והופכים אותו למידע אקוסטי”, מספר פרופסור אנטוני פין מומחה למערכות אוטונומיות מאוניברסיטת UniSA, שמשתתף במחקר. “זה מאפשר לנו לזהות את הרחפן הרבה לפני שהסנסור האופטי רואה אותו. אנחנו מצליחים לזהות קודם, את חתימת הקול הייחודית של הרחפן. את היכולת הזו השגנו על ידי פיתוח אלגוריתם שמבוסס על מערכת הראיה המאד מפותחת של הזבוב “.
מנגנון הזיהוי- שמתבסס על מנגנון ראייה של זבוב מסוג hoverfly – הצליח לזהות עצמים במרחק של 4 ק”מ. במחקר הוטסו כמה סוגים של רחפנים במרחקים שונים, והתוצאות שהתקבלו הצביעו על שיעור גילוי גבוה ב 50% משיעורי הגילוי הקיימים של סנסורים אופטיים. בניסוי עצמו נבחנה המערכת בכמה סוגי תרחישים, בהם: סביבה רועשת עם עומס רחפנים וכלי טיס, ערפל ותנאי שטח מורכבים של גבעות ויערות.
“רחפנים מהווים כיום איום רציני לא רק כאמצעי לחימה אלא גם בסביבה אזרחית”, אומר הד”ר ראסל ברינקוורת מאוניברסיטת פלינדר חוקר אחר בפרויקט,. “היכולת לזהות את הרחפנים הקטנים יותר במרחק גדול יותר, יכולה להיות כלי יעיל מאד בשיפור הבטיחות בשדות תעופה אזרחיים, שמתמודדים עם הבעייה הזו.”
התברר שלזבובים יש את היכולת לזהות עצמים בתנאי אור ירודים או חושך. לכן, בהגדרת הניסוי ניסו המדענים לנסות להפוך את היכולת האופטית הזו לצלילים של רחפנים בטווחים שונים, במטרה לאפיין להם חתימה אקוסטית ייחודית. בטווחים הקצרים והבינוניים הזיהוי היה מדוייק יותר, בעוד שבטווחים הארוכים הבידוד האקוסטי הפך למורכב ופחות מדוייק. אבל, בשכלול התוצאות עדיין ניכר שיפור שנע בין 30% ל 49% בטווחי הגילוי, תלוי בגודל הרחפן ובתנאי הסביבה של הטיסה.
“הנחת היסוד שלנו הייתה שאם ניתן להבחין ברחפנים ויזואלית ניתן יהיה גם לגזור מזה גם חתימת קול ייחודית”, אומר ד”ר ברינקוורת. על ידי המרת אותות אקוסטיים ל”תמונות” דו-ממדיות הנקראות ספקטרוגראמים, החוקרים השתמשו בנתיבים העצביים של מוח הזבוב כדי לשפר את האותות, לדכא אותות לא רלוונטיים ורעשים, וכך גדל באופן מצרפי גם טווח הגילוי. (תרגום מקור- הסקירה הטכנולוגית של משרד הבטחון). המערכת הוצבה על גבי רחפן DJI Matrice 600 שצוייד במיקרופונים רגישים שנפרסו 360 מעלות, וסיפקו את החתימה הקולית. האותות עובדו במחשב קטן על הרחפן ושידרו את הנתונים לאחור.
מערכת גילוי רחפנים על בסיס חתימה אקוסטית. צילום: University of South Australia (UniSA)
פיתוח מעניין נוסף שמתבסס על ביומכניקה הוא ציפוי למטוסים אזרחיים המבוסס על עור כריש ומכאן גם שמו, AeroShark . הציפוי הייחודי בנוי כקרום דק עם בליטות גליות קטנות, ומודבק בתצורות המתאימות לזרימת האוויר סביב גוף המטוס ותאי המנועים. הציפוי המיוחד מאפשר זרימת אוויר יעילה יותר בדומה לזרימת המים סביב גוף הכריש. כל בליטה גלית היא בגובה של 1/20 מילימטר.
המחקר והפיתוח נעשה במעבדות חברת התעופה Lufthansa הגרמנית שהודיעה כי היא עומדת להתקין את הציפוי המיוחד על עשרת מטוסי המטען שלה מדגם בואינג 777. במטוסי המטען החסכון בדלק צפוי להיות גדול יותר בהשוואה למטוסי נוסעים, שכן הם חסרי חלונות נוסעים ולכן מלכתחילה הגרר שלהם נמוך יותר. כיום חברות התעופה משלמות בנוסף לדלק הסילוני גם מס על פליטת CO2\ ולכן בחישוב שנתי היא תחסוך 3700 טון דלק לכל עשרה מטוסים ותוריד את פליטת ה CO2 ב 11,700 טון. ה AeroShark אושר כבר לשימוש גם במטוסי מטען מדגם בואינג 747-400 שמרכיבים ציי תובלה רבים בעולם.
מי שכבר התקינה את ה AeroShark במטוסי הנוסעים שלה היא חברת התעופה השוויצרית SWISS. הציפוי המיוחד הותקן על כל 12 מטוסי הנוסעים שלה מדגם בואינג 777. לכל מטוס בואינג 777 נדרשה יריעה ייחודית של 950 מטר רבוע ובחישוב שנתי SWISS חוסכת 4800 טון דלק, ומונעת פליטת 15,200 טון של גזים מזהמים.
תמונת כותרת: ציפוי AeroShark המבוסס על עור כריש. צילום: https://www.lufthansa-technik.com/aeroshark
