طائرات بلا طيار تحاكي الحشرات

ينهمك علماء من مختلف بقاع العالم في توظيف تقنية الطائرات بلا طيار في المجالات المدنية، بدءًا بمكافحة النيران والبحث عن المفقودين أثناء الزلازل، وانتهاءً بالكشف عن الألغام.
سبق للعلماء أن قاموا بمحاكاة الطبيعة في صناعة التقنيات الحديثة، كتقليد خيوط العنكبوت لصناعة أنسجة متينة، واليوم يقلدون الحشرات لصناعة طائرات صغيرة غير مأهولة متعددة الوظائف. وبعد أن كان طول الطائرة غير المأهولة، قبل عشرين عامًا، يزيد عن مترين، تناقص طولها بفضل التقنيات تدريجيًا فأصبحت بحجم نحلة.
لا يمكن للروبوتات الطائرة أن تجد طريقها بسهولة في سماء مدينة كبيرة. وتعلم العلماء من العصافير ومن الحشرات كيفية التأقلم مع بيئة المدن. ونقلت مجلة "استلهام الطبيعة ومحاكاتها"، المختصة في هذه الشؤون، خبر نجاح علماء جامعة ستانفورد الأميركية في تقليد الذبابة لإنتاج طائرة صغيرة مأهولة يمكن أن تشق طريقها من دون طنين لتنفيذ مختلف المهمات.
وخصصت المجلة عددًا خاصًا للحديث عن "الحيوانات الطائرة" وطرق محاكاة اسلوب حياتها لتطوير تقنيات الحشرات الآلية الطائرة. وكتب البروفيسور ديفيد لينتنك، من جامعة ستانفورد، أن الحيوانات الطائرة، بدءًا بالحمام وانتهاء بذبابة الفواكه، تعلمت بمرور الزمن كي تصل إلى مصادر تغذيتها رغم زحمة المدن وضجيجها ومرسلاتها والموجات الصوتية المنبعثة من الهواتف الجوالة. وأضاف أن على الطائرات غير المأهولة أن تتعلم من الحيوانات كيفية التغلب على هذه الصعوبات في المدن.
تشكل الأبنية وناطحات السحاب عائقًا أمام الطائرات غير المأهولة، وهي تنفذ مهماتها المختلفة، خصوصًا في ايصال البريد، والرقابة، وفي الوصول إلى العناوين المطلوبة. كما تتعرض الطائرة الصغيرة إلى تيارات هوائية مفاجئة، وإلى عوامل تحجب عن كاميراتها الرؤية كالضباب مثلًا، وكل هذه الظروف تؤثر في قدراتها على بلوغ أهدافها المحددة.
نجح العلماء الهنغار في التغلب جزئيًا على مشكلة ضياع الطائرة في المدن، عن طريق إرسال طائراتها الصغيرة بشكل أسراب. وأطلق العلماء طائراتهم الصغيرة غير المأهولة في أسراب يتألف كل منها من 9 طائرات، تتصل ببعضها كما تفعل الطيور المهاجرة، كي تختار الاتجاه والهدف. وكانت هذه الأسراب تتجمع سوية لمراقبة سيارة ما في شروط ضعف الرؤية، لكنها تتوزع أيضًا، وتتصل مع بعضها، لتنظيم الرقابة على السيارة في منطقة واسعة، وفي ظروف رؤية جيدة.
بمعنى آخر كانت الحيوانات الطائرة تجمع مختلف المعلومات وترسلها إلى مركز القيادة، الذي يحلل المعطيات بسرعة، ويعطي الاتجاه الصحيح. كما يصدر المركز الأوامر إلى الطائرات بالتجمع أو التفرق حسب نوع المهمة، وحسب مجال الرؤية.
في محاكاة للذبابة المنزلية، أنتج علماء جامعة هارفارد، ميكرو- طائرة من دون طيار لا يزيد حجمها عن سنتمتر واحد. وتذكِّر الطائرة الصغيرة وجناحاها بالذبابة المنزلية التي تحط وتطير بحثًا عن مصادر تغذيتها.
ويفكر العلماء في ارسال هذه الذبابات الإلكترونية بأعداد كبيرة أثناء المواسم الزراعية لتلقيح النباتات التي بحاجة إلى عامل مساعد خارجي. وهذا يعني أن هذه الميكرو حشرة ستعوض عن النحل والعوامل الطبيعية الأخرى التي تساهم في تناسل الكثير من النباتات. وعبر العلماء عن قناعتهم أيضًا بأن الذبابة الإلكترونية يمكن أن تساعد كثيرًا في أبحاث العلماء حول الحشرات وطرق عملها وتكاثرها.
ربما كان الاميركيون سباقين في استخدام الطائرات غير المأهولة في المهمات العسكرية، لكنّ اليابانيين، كما هو معروف، سبقوا الجميع في الاستخدام المدني للطائرات غير المأهولة الموجهة عن بعد بواسطة الكومبيوتر. وبدأت شركة ياماها بانتاج هذه الطائرات، بحجوم مختلفة، منذ سنة 1990. ويقدر الخبراء اليوم استخدام أكثر من 2300 طائرة غير مأهولة لرش المحاصيل بمواد الصيانة من الآفات الزراعية على مساحة 1000 هكتار.
وهكذا تقلصت المساحة التي ترشها الطائرات المأهولة في اليابان من 1328 هكتاراً عام 1995 إلى مجرد 57 هكتاراً عام 2011، وتولت الطائرات غير المأهولة رش المناطق المتبقية.
يمكن للطائرات العادية والهيليكوبترات والطائرات غير المأهولة، مهما كان حجمها، أن تتأثر بالعوامل المناخية مثل الريح والمطر والزوابع. ولا بد حينها من أن تكون الطائرة الحشرية مقاومة لهذه العوامل كي لا تفشل في مهماتها، ناهيك عن فائدتها في استطلاع واستكشاف الأنواء الجوية نفسها.
ويعرف العلماء الأميركيون أن العث لا يتأثر بالريح الشديدة وبالمطر، ولذلك راقب علماء هارفارد تصرف العث وطريقة طيرانه في قناة هوائية في المختبر، وينتظرون أن يستخدموا تقنيات العث المقاومة للريح والماء، في إنتاج تقنيات حشراتهم الإلكترونية.
كما يستهلك الطيران من دون طيار عادة الكثير من الطاقة، ولا يمكن لطائرة بحجم الذبابة أن تختزن طاقة كافية لجعل هذه الآلات الطائرة الصغيرة قادرة على تنفيذ مهماتها لفترات طويلة. ولهذا تعلم العلماء الكنديون محاكاة الحشرات والطيور لمعالجة هذه المشكلة.
وعلى هذا الأساس طور العلماء طريقة "الطيران-الانزلاقي" تقليدًا للأفاعي الطائرة والأسماك الطائرة بهدف الاقتصاد بالطاقة. وتعتمد هذه التقنية نوابض مصغرة قوية مدمجة في الطائرة الصغيرة تعينها على القفز في الهواء، ثم الانزلاق والطيران عاليًا لمسافة طويلة، ثم الحط والنط مباشرة، وهكذا دواليك.
يستخدم علماء جامعة براونشفايغ الألمانية طائرات صغيرة غير مأهولة في استكشاف القطب الشمالي، والكشف عن التغييرات البيئية فيه، في اطار برنامج "نجمة الشمال" الذي تدعمه الحكومة الألمانية.
وتحسبًا لحصول كوارث طبيعية في مناطق العالم المعزولة التي لا تعمل فيها أجهزة الهاتف الجوال، يعمل الخبراء من جامعة الميناو التقنية الألمانية على مشروع لنشر شبكة من الطائرات الصغيرة غير المأهولة التي تنسج شبكة مكملة تتيح للناس استخدام هواتفهم الجوالة للاتصال بوحدات النجدة والاسعاف والحريق.
تضمنت مجلة "استلهام الطبيعة ومحاكاتها" 14 تقريرًا تستعرض الطائرات الصغيرة التي أنتجت، أو لا تزال في طور الإنتاج، لكن كل مقالة فيها توفر معرفة عميقة، وتقنيات متقدمة، للتغلب على مشكلة طيران الروبوتات المصغرة في أجواء المدن، بحسب تصريح البروفيسور ديفيد لينتنك من جامعة ستانفورد.