«ДРОНИ»
Залізні птахи на службі у Людини
ПЕРЕДМОВА
Скільки існує на землі Людина – стільки вона задивлялася в небо, мріючи отримати крила і побачити світ з висоти польоту птаха.
Свідчень мрії Людини про крила тисячі, а то й десятки тисяч років. Крилаті люди зображені на стінах печер, в яких мешкали стародавні племена. Давні культури залишили нам багато легенд та міфів про такі отримані крила.
Давнім грекам належить знаменитий міф про Дедала та Ікара, а історії відомо багато реальних мрійників, що прагнули перетворити цей міф на реальність і в більшості віддали за це своє життя.
З часом все ясніше ставало, що полетіти, як птах, махаючи крильми, людина ніколи не зможе[1]
Виявляється, мускульної сили у людини значно менше, ніж навіть у горобця, якщо, звичайно, відповідно порівняти силу їх м'язів з вагою.
Вчені-анатоми провели дослідження, і виявилося, що той же горобець, будучи розміром з людину - був би в 70 ... 80 разів сильнішим від найвідомішого силача. Ось вам і горобець!
Значить, людині дійсно не дано літати, як птасі, махаючи крильми. Треба шукати інший шлях. І людина шукала!
СТАРОДАВНЯ ІСТОРІЯ БЕЗПІЛОТНИКІВ
Древні народи залишили нам безліч загадок.
Було знайдено дерев'яну модель в пісках пустелі біля Сахари, де стоїть перша з пірамід - ступінчаста гробниця фараона Джосера. Єгипетський вчений Халіл Месиха назвав статуетку моделлю планера. Фахівці з літако будування,уважно вивчили співвідношення параметрів цієї фігурки, заявили, що вони повністю збігаються з параметрами сучасних літаків. А геометрія крила «пташки» навіть виявилася майже повністю адекватна контурам площин американського транспортного літака «Геркулес». Звідки ця літаюча іграшка могла взятися в могилі, якій 4 тисячі років?!
Потім Дейч почав вивчати зображені на числених малюнках і фресках дивні предмети з літальної машини. Дослідник пішов по шляху, прокладеному Халілом Месихи. Він виготовив чимало моделей апаратів, зображених на фресках, і виявилося, що більшість з них прекрасно почувають себе в повітрі[2]
Не дарма в хроніках практично всіх народів світу Єгипет називався країною, що зберегла мудрість зниклих цивілізацій, завдяки якій владики країни, фараони, могли літати на планерах, а жерці освітлювали свої храми електричними лампами.
Виникає питання: чому давні цивілізації не залишили своїм нащадкам знання і технології, а змусили самостійно проходити цей шлях від початку? Адже перший сучасний планер полетів тільки в кінці дев'ятнадцятого століття!
Це залишається загадкою.
У 350 р до н.е. математик і засновник механіки Архіт Тарентський розробив дерев'яного механічного голуба.
Винахід Архіта часто називають першим роботом, а в світлі сучасних технологій - іноді і першим безпілотником, першою машиною, здатною до самостійного польоту.
Давньоримський письменник Авл Геллій писав, що автоматон приводився в рух за допомогою пари.
Про сам винахід збереглося мало інформації. Відомо, що пристрій вражав громадян Торрента. НАСА описує його, як «один з перших пристроїв, в якому успішно використовувалися принципи, схожі з польотом ракети ».
Сучасний безпілотник 1993 року, створений відділенням аеронавтики Американського військово-морського інституту, отримав назву Archytas, на честь античного винахідника.
До речі, деякі історики вважають, що Архіт був також винахідником повітряного змія. Але це спірне твердження, так як є підстави вважати, що повітряні змії були знайомі народам Стародавнього Китаю та Індії значно раніше.
НОВІТНЯ ІСТОРІЯ БЕЗПІЛОТНИКІВ
У далекому 1782 році брати Монгольф'є запустили в небо Франції перші безпілотні аеростати [2].
4 червня 1783 року відбулася публічна демонстрація винаходу братів Монгольф'є, на яку прийшла величезна кількість людей.
Протягом десяти хвилин куля набирала висоту, а на відстані 4000 футів від місця запуску впала на землю. Це був науковий успіх.
Так почалася новітня захоплююча історія розвитку безпілотних літаючих апаратів.
Якщо говорити про Дрон, як про пристрій, що керується віддалено, то першим ідею представив Нікола Тесла. Учений не просто теоретизував, а зареєстрував патент, в якому йшлося про транспортний засіб, керований за допомогою радіохвиль. Тесла розробив концепцію бойових дронів, які, як він вважав, зможуть утихомирити войовничий дух націй і припинити війни завдяки загрозі застосування «безпомилкової і необмеженої руйнівної сили».
Ось так, на думку Тесла, міг виглядати бойової безпілотний корабель
(джерело: United States Patent And Trademark Office)
Демонстрацію першого в світі радіокерованого дрона він провів в 1898 році, в парку Медісон-сквер-гарден. Більшість ідей, запропонованих Тесла, отримали подальший розвиток і привели до появи дронів в їх сучасному вигляді[3].
Так що ж ми придбали з появою в нашому житті цих дивовижних птахів?
Створення і використання безпілотних літальних апаратів - квадрокоптерів - стало серйозним проривом в області інтелектуальних досягнень. Інновації використані у всіх елементах цих пристроїв: від сучасних композитних матеріалів до новітнього навігаційного обладнання.
Державні служби використовують їх з метою захисту і безпеки людей, медики за допомогою безпілотників рятують життя, армія використовує їх для ведення військових дій. А звичайні люди насолоджуються новими можливостями, найцікавіше з яких - подивитися на Світ з висоти пташиного польоту, насолодитися красою і неповторним зачаруванням планети.
Залежно від розмірів і закладених програм, квадрокоптери мають різне призначення. Звідси і різні варіанти їх застосування. Найбільші і серйозні моделі використовуються в армії - вони забезпечені фіксованими крилами і вимагають коротких злітно-посадкових смуг. Є агрегати, які застосовують для географічної зйомки місцевості, боротьби з браконьєрством і в метеорологічних цілях. Дрони менших розмірів використовують технологію вертикального зльоту і посадки. А зовсім-зовсім мініатюрні моделі запускаються з долоні.
Ще зовсім недавно літаючі в небі квадрокоптери здавалися всього лише дитячою забавкою, а сьогодні ми часто вважаємо їх єдиним засобом, здатним допомогти людям у складній ситуації.
У боротьбі зі злочинністю
Безпека співробітників поліції в багатьох країнах світу суттєво зросла з застосуванням на службі квадрокоптера. Ефективне використання дронів особливо доцільно в деяких випадках, а саме:
• Аналіз дорожньо-транспортних пригод. Знімки з камери безпілотника фіксують всі деталі аварій, терміновість виклику медичних служб, шляхи проїзду до місця події;
• Моніторинг натовпу. Великі заходи, концерти, спортивні змагання, паради зазвичай супроводжуються наявністю величезної кількості людей. Дрони дають можливість оцінити загрозу, регулювати прохід натовпу по шляхах, що не допускає тисняви, побачити сторонні предмети;
• Інспекція бомб. Обстеження підозрілих пакетів або сумок можна здійснювати за допомогою безпілотника, щоб оцінити первинну загрозу і прийняти рішення про ступінь його небезпеки;
•Прилади попередять поліцейських про знаходження злочинців в темний час, рейнджерів - про засідку браконьєрів.
Наявність тепловізорів на камері дрона допомагає поліції переслідувати злочинців, керуючись даними з безпілотника[4].
Охорона національних кордонів
Застосування дронів для захисту державних кордонів є важливим і ефективним. Такі безпілотники можуть оснащуватися системами розпізнавання осіб і номерних знаків автомобілів, тепловізорами, технологією перехоплення телефонних дзвінків. Це дуже зручно для запобігання і реагування на інциденти на кордоні. До того ж, це зручний спосіб контролю ситуації в малодоступних прикордонних районах.
За допомогою безпілотників прикордонники можуть відстежувати контрабандистів, наркоторговців і перешкоджати незаконному перетинанню кордону в важкопрохідних зонах.
Шпигунська діяльність
Оборонні структури країн по всьому світу все частіше користуються безпілотними наглядовими апаратами.
Ці апарати виготовляються на основі різних технологій, а тепер з’явилися шедеври на зразок безпілотника розміром з комаху.
Мініатюризація семимильними кроками йде по світу високих технологій, ось і шпигунські дрони стають неймовірно компактними.
Британські вчені дослідили чорнобильський Рудий ліс – одне з найбільш радіоактивних місць на Землі – за допомогою дронів. В результаті вони склали детальну мапу забруднення радіацією.
Національний центр британської ядерної робототехніки (NCNR) розробив систему картографування безпілотними апаратами, що дозволяє вченим досліджувати небезпечні місця на безпечній відстані.
Одним із перших проектів і стало дослідження Чорнобильскої зони. Дрони, обладнані спеціальними датчиками, дали достовірну інформацію про місця з найбільшим забрудненням.
Спостереження за дикою природою
Моніторинг за популяцією тварин, визначення ареалу їх проживання в масштабах великих географічних зон стає можливим з приходом безпілотної системи інспекції. На думку фахівців, дрони є найбезпечнішою, екологічно чистою і недорогою альтернативою пілотованим літакам.
Квадрокоптери, які можуть знімати в декількох режимах, можуть використовуватися в екстремальних ситуаціях, на значних площах, не нервуючи тварин і не порушуючи їх ритм життя.
З їх допомогою дослідники стежать за поведінкою пінгвінів в Антарктиді, переміщенням горбатих китів біля узбережжя Чилі, спостерігають за перельотами птахів, стежать за шляхами міграції слонів в Індії. За допомогою фото- та відеоматеріалу вчені знайшли місця проживання диких тварин, які перебувають на межі зникнення, і можуть запобігти їх загибелі.
Інженери з Національного університету Сінгапуру (NUS) розробили підводного робота, який має зовнішній вигляд і здатний рухатися подібно до електричного ската, що дозволяє йому ефективно маскуватися серед природної морської фауни [10].
Машина отримала назву MantaDroid і призначена для використання в підводних дослідженнях і спостереженнях за морським біорізноманіттям. За допомогою нього розробники пропонують непримітну альтернативу звичайним пропелерним підводним апаратам, що використовують в даний час.
Ну і звичайно, тварини не завжди прихильно сприймаєть «напад» незрозумілої літаючої «істоти».
У сільському господарстві
У сільському господарстві безпілотники, оснащені тепловізорами, оцінюють зростання рослин. Багатоспектральні датчики дозволяють фермеру контролювати застосування зрошення, добрив і пестицидів в необхідних місцях. Також вони можуть моніторити здоров'я культур, їх зараженість грибковими або бактеріальними інфекціями.
Крім цього, поля можна обробляти за допомогою безпілотників в складних географічних ландшафтах, розпорошуючи добрива в тих місцях, куди не може добратися літак. Використовуючи технологію ультразвукового ехолота, розпилювальні дрони точно проводять процедуру обприскування, уникаючи ризику надлишкового нанесення хімікатів.
Помічник в журналістиці
Епоха цифрових технологій внесла серйозні зміни в характер журналістики й еволюцію поширення інформації. Залишатися в авангарді збору і подачі інформації можна, використовуючи квадрокоптер. Концепція «безпілотної журналістики» дозволяє давати глядачам мультимедійний новинний контент в режимі реального часу.
Події на місцях бойових дій, масштабні заходи, спортивні змагання тепер можна спостерігати онлайн, що збільшує ступінь довіри споживача до інформації і виводить сучасну журналістику на новий рівень.
Зйомка спортивних подій. Насолоджуватися грою улюбленої команди, бачити найдрібніші нюанси гри, стежити за емоціями гравців стало можливо за допомогою зйомки дронами. Чудові і захоплюючі кадри гострої боротьби дають глядачеві можливість відчути напруження гри і співпереживати гравцям.
Папарацці. Одними з перших, хто оцінив неймовірні здібності квадрокоптера, стали папарацці. Вони перестали сидіти в засідці на дереві або в кущах, вичікуючи рідкісні кадри знаменитостей. Багато селебріті скаржаться на рій дронів, які переслідують їх сім'ї під час відпочинку або подорожей.
Реалізація найбожевільніших ідей. Можна зберегти спогади про значущу подію життя, захоплюючу подорож, отримавши унікальні фотографії про ваші пригоди. За допомогою безпілотника можна зробити незабутню пропозицію руки і серця, знявши всю процедуру з висоти пташиного польоту.
Завдяки дронам можна досліджувати нові культури і країни. Фотографи усього світу прагнуть зняти приголомшливі кадри з безпілотників, які раніше були просто недоступні.
ДРОНИ в УКРАЇНІ
Глобальні корпорації і уряди країн масово освоюють сучасні льотні технології. Квадрокоптерам знайшли застосування і поштові служби, і аграрні холдинги, і навіть правоохоронці та армія.
В Україні безпілотні літальні апарати (БПЛА) поки не розкрили свій справжній потенціал. Але деякі наші великі підприємства і відомства вже почали їх застосовувати принаймні в режимі тестування. Є й ті, хто прямо заявив про намір використовувати ці пристрої для вирішення своїх завдань.
«Укрзалізниця» спочатку 2019-го року заявила про намір використовувати дрони для боротьби з крадіями рейок. Підприємство оцінило проект в 9 млн грн. Це прийнятна цифра, якщо порівняти її з розміром збитків від розкрадань - 44 млн грн. за підсумками 2017 року.
Національна поліція почала закупівлю безпілотних літальних апаратів. Наприклад, для виявлення полів маку, а також викрадених автомобілів.
ДТЕК в минулому році запустила пілотний проект з моніторингу ліній електропередач за допомогою безпілотників. Таким чином компанія розраховувала скоротити число аварійних і планових відключень електроенергії за рахунок раннього виявлення дефектів.
В агропромисловому секторі дрони використовуються для моніторингу стану сільськогосподарських полів. Отримані дані фермери використовують для коригування графіка робіт, починаючи з передпосівної підготовки ґрунту, і закінчуючи збором врожаю. Перед посівом головним чином аналізується стан ґрунту. Дрони також застосовуються для складання точної карти рельєфу, де зазначають всі перепади висот, яри та інші природні об'єкти. На цьому етапі аналізується рівень втрат рослин, визначається потреба в підсіві або пересіві. Головна інформація, яку отримує аграрій – карти густот . Використовуючи дрони можна визначати ті ділянки, де потрібно вносити великі норми добрива, а також створювати електронні карти-завдання для техніки. Такі карти використовуються для диференціального внесення добрив.
Із загальних втрат врожаю від шкідників, хвороб і бур'янів на частку бур'янів припадає близько 30%. Для оцінки засміченості поля ідеально підходить застосування дронів. Завдяки низькій висоті польоту і потужним камерам дрони здатні зібрати інформацію для створення карт, на яких можна відрізняти бур'яни від посівів.
Це сприяє тому, що моніторинг із застосуванням дронів через кілька років стане таким же звичайним в роботі українського аграрія, як сьогодні застосування GPS на техніці.
Військове протистояння на Донбасі перейшло в стадію позиційної війни або, як ще її називають - окопної. В таких умовах вкрай важлива точна інформація про місця скупчення техніки, особового складу, розташування укріплених позицій противника. Чи укомплектовані українські війська якісними безпілотниками, які допомагають добувати розвідувальні дані на передовій?
В основному наші хлопці використовують волонтерські дрони. Волонтери ж і фахівці в цій галузі відзначають - українські безпілотні комплекси значно поступаються російським, а розробка власних БПЛА вимагає державного фінансування.
Але є і добрі новини. Українське підприємство в кооперації з іноземною компанією розробило спеціальні магнітометричні датчики для безпілотних літальних апаратів (БПЛА), які здатні виявляти боєприпаси, що не розірвалися. Безпілотник може безпомилково ідентифікувати міни калібру 82 і 120 міліметрів з точністю до сантиметра, повідомляє Армія Inform.
Датчики монтують на безпілотний літальний апарат типу «коптер», який виконує обліт необхідної ділянки місцевості на висоті 5-10 метрів і визначає не тільки місця перебування вибухонебезпечних предметів, а й їх контури. Фахівці Державного науково-дослідного інституту випробувань і сертифікації озброєння і військової техніки, визначали можливості застосування безпілотника в розмінуванні місцевості[11].
За фактом - Україна сильно відстає від світових лідерів в частині застосування дронів. Поки наші підприємці прораховують доцільність закупівлі техніки, глобальні корпорації щосили застосовують їх в своїй повсякденній діяльності.
Дрони допомагають скоротити витрати, підвищити ефективність, а іноді - навіть врятувати життя.
Сьогодні в Україні існує обмеження на використання дронів. Державна авіаційна служба України заборонила польоти дронів над дорогами державного значення, певними вулицями, держустановами, залізницями, місцями аварій, тощо.