تبلیغات
my nasa - درس‌هایی از برنامه‌ی توسعه‌ی پهپـاد در ناسـا

طراحی سایت

قالب وبلاگ

طراحی سایت


my nasa
هـــــــــــوا فضا
نوشته شده در تاریخ یکشنبه 24 اردیبهشت 1391 توسط ایمان



چكیده

در طول تابستان 2002 ناسـا دو مأموریت آزمایشی پهپادها را به انجام رساند. این مأموریت‌ها در راستای اثبات امكان استفاده از پهپادها در انجام مأموریت‌های خطیر تحقیقات علمی (تحقیقات جوّ) شكل گرفتند. یكی از این مأموریت‌ها مربوط به مطالعه‌ی جریان برق در توده‌های متراكم ابر (ACES: Cumulus Electrification Study) بود كه با موفقیت انجام گرفت. در این مأموریت، آذرخش‌هایی كه در نزدیكی جزایر غربی فلوریدا در فصل توفان صورت می‌گیرد، با استفاده از پهپاد بلند پرواز آلتوس اندازه‌گیری شد. در دیگر مأموریت، پهپاد خورشیدی پث‌فایندر، تصاویر دقیقی را از مزارع قهوه‌ی كائو‌آی تهیه كرد تا به كمك آنها بتوان زمان مناسب برای برداشت محصول را تشخیص داد.

در این مقاله، درس‌هایی در رابطه با استفاده از پهپادها در مأموریت‌های تحقیقاتی در حوزه‌های زیر ارائه گردیده است:

  • عملكرد دو پهپـاد مذكور؛
  • محموله‌های لازم برای دریافت داده‌های كنترل از راه دور؛
  • عملیات در فضای (منطقه) هوایی ملّی؛
  • مدیریت عملیات.

همچنین در این مقاله، توضیحاتی در رابطه با برنامه‌های توسعه‌ی فنّـاوری در آینده و مأموریت‌های ناسـا در زمینه‌ی هواپیماهای بدون سرنشین ارائه می‌شود.


پیش‌زمینـه

گزارش تحقیقاتی ناسـا (گزارش برنامه‌ی توسعه‌ی علمی پهپاد، كد NRA 00-OES-02) در سال 2000 ارائه گردید. اهداف این برنامه‌ی تحقیقاتی عبارت بود از:

  • هدایت تحقیقاتِ با كیفیت بالا كه از قابلیت‌های منحصر به فرد پهپادها استفاده می‌كند؛
  • اثبات سودمندی و مفید بودن پهپادها برای مشاهدات و اندازه‌گیری‌های جوّی؛
  • اعتمادسازی نسبت به پهپادها از طریق برنامه‌های توسعه‌ای مفید و تحقیقاتی.

انتخاب دو مأموریتی كه پیش‌تر ذكر شده‌اند، بر اساس معیارهای گزارش تحقیقات ناسـا، شامل ارزش تحقیقاتی، اهمیت منحصر به فرد پهپاد، ریسك و هزینه صورت گرفته است. لازم به ذكر است كه مجوزهای این دو مأموریت در بهار 2001 داده شد و در اواسط سال 2002 دو عملیات آزمایشی پیش از به كارگیری نهایی انجام گرفت. این مقاله، درس‌هایی را از فاز قبل از توسعه و فاز توسعه نشان می‌دهد. شایان ذكر است كه تحلیل داده‌های فاز قبل از توسعه، هنوز در حال پیشرفت است.

مطالعه‌ی جریان برق در توده‌های متراكم ابر توسط تیمی از مركز پرواز فضایی مارشال ناسـا (MSFC: NASA Marshall Space Flight Center) هدایت می‌شد. آنها از پهپاد جنرال اتمیكس آلتوس برای تعقیب میدان‌های الكتریكی و دیگر اندازه‌گیری‌ها در مجاورت توفان‌های آذرخشی استفاده كردند. لازم به ذكر است كه پایگاه عملیات‌ آنها، مركز هوایی- دریایی جزایر غربی فلوریدا (NAFKW: Naval Air Facility Key West ) بود.

از طرف دیگر، آزمایش بهینه‌سازی برداشت محصول به كمك پهپادها توسط دانشگاه كلارك و تیمی از مركز تحقیقات ایمز ناسـا رهبری می‌شد. آنها برای تعیین میزان رسیدگی مزارع قهوه در مناطق اختصاصی، پهپاد پث‌فایندر پلاس خورشیدی را بر فراز مزارع قهوه در كائوآی به پرواز درآوردند تا این پهپاد اطلاعاتی را توسط علائم مرئی و نامرئی به دست آورد. این اطلاعات برای بهینه‌سازی برداشت محصول مورد استفاده قرار می‌گرفت. گفتنی است كه این پهپاد از طریق پایگاه موشكی در جزیره‌ی كائوآی پرتاب شد.

مدارك و مستندات مربوط به درس‌هایی از توسعه‌ی پهپادها در ناسـا، توسط تیم‌های تحقیقاتی با كمك اطلاعاتی كه از سازندگان این پهپادها اخذ شده، آماده شده‌اند (گزارش‌هایی تحت عنوان "درس‌هایی كه آموخته شد"، از جمله گزارش‌های استاندارد در ناسا می‌باشد كه پس از انجام هر پروژه توسط كارشناسان تهیه می‌شود و طی آن تجربیات تیم مكتوب می‌شود – مترجم).

اهداف این گزارش به ‌قرار زیر است:

  • ارائه‌ی راهنمایی برای كاربران آینده‌ی پهپادها در استفاده از این وسایل برای مقاصد تحقیقاتی و كاربردی؛
  • شناسـایی نیاز‌ها و ارائه‌ی پیشنهادهایی برای توسعه و تحقیق در زمینه‌ی سیستم‌ها، حسگرها و سامانه‌های پهپادها؛
  • ایجاد پسخور به سازندگان و خدمات دهندگان پهپادها برای مأموریت‌های آینده.


دستاوردهای تحقیقاتی

هر دو مأموریت مزارع قهوه و مطالعه‌ی جریان برق در توده‌های متراكم ابر، در رسیدن به اهداف تحقیقاتی و كاربردی ناسـا بسیار سودمند بود. در آگوست سال 2002، سیزده پرواز برای آزمایش مطالعه‌ی جریان برق در توده‌های متراكم ابر توسط پهپاد آلتوس انجام شد. این پروازها، بیش از سی ساعت اطلاعات هواسنجی (آب و هوایی) و میدان مغناطیسی را در مجاورت توفان‌های آذرخشی جنوب فلوریدا جمع‌آوری كردند. پهپاد آلتوس به خاطر قابلیت‌های ارتفاعی و مداومت پروازی‌اش قادر به پرواز در اطراف و بالای جو است. این پهپاد همچنین اثرات الكتریكی كمی در محیط اطراف می‌گذارد و خصوصیات قابل قبولی برای مأموریت‌های هواشناسی دارد. از خصوصیات منحصر ‌به فرد پهپاد آلتوس، می‌توان به قابلیت تعیین موقعیت پهپاد بر روی یك نمایش‌گر در شرایط واقعی جوّ اشاره كرد. لازم به ذكر است كه نرم‌افزاری كه برای این نمایش‌گر به‌كار می‌رود توسط مركز پرواز فضایی مارشال ناسـا توسعه داده شده است و هم‌اكنون برای دیگر كاربران این پهپاد و یا هواپیماهای دیگر قابل دسترس است. یك نما از صفحه‌ی این نمایشگر در شكل 1 نشان داده شده است. جزییات بیشتر در رابطه با آزمایش‌های تحقیقاتی در مراجع 1 و 2 آمده است.


شكل 1 - نمایش‌گر این نرم‌افزار موقعیت پهپاد آلتوس را نسبت به جو اطراف نمایش می‌دهد.

مأموریت پرواز بر فراز مزارع قهوه، برای اثبات ارزش پهپاد با مداومت پروازی زیاد و سرعت كم در كاربردهای مشاهدات مناطق دور دست (كنترل از راه دور) طراحی شده بود. در سپتامبر 2002 آزمایش به طور خاص بر روی مناطق كشاورزی متمركز شده بود. پهپاد پث‌فایندر پلاس به خاطر پرواز آهسته‌اش قادر بود عكس‌های هوایی از مزارع قهوه‌ی كائوآی بگیرد. حتّی اگر در روزی 70% آسمان پوشیده از ابر باشد، با دست‌كاری در هواپیما برای گشایش در ابرها، در دوره‌ی چندین ساعته می‌توان تصاویر هوایی را گرفت. شاخص‌های مربوط به رسیدن محصولات، از تصاویر زمان واقعی استخراج می‌شود. مالكان مزارع مستقیماً از این داده‌ها برای برنامه‌ریزی در مورد زمان برداشت محصولات‌شان استفاده می‌كنند. در شكل 2 نمایی از مزرعه‌ی قهوه‌ای كه از تركیب عكس‌های مختلف به وجود آمده، نمایش داده شده است. جزئیات بیشتر در رابطه با آزمایش، در مراجع 3 و 4 قابل دست‌یابی است.




شكل 2- مزارع قهوه در كائوآی - تركیبی از تصاویر با وضوح بالا

طراحی و عملیات محموله

در هنگام پرواز پهپاد، از آنجا كه خلبانی در پشت صفحه كنترل نیست تا وسایل اندازه‌گیری را كنترل كند، محموله‌ی حسگر به صورت خودكار و از راه دور كنترل می‌شود. در واقع سسیتم‌های خودكار، حسگرها را در مواقع نیاز فعال می‌كنند و اطلاعات اخذ شده توسط آنها را ثبت می‌كنند. در هر دو آزمایش مزارع قهوه و مطالعه‌ی جریان برق در توده‌های متراكم ابر، حسگرها از راه دور و یا به عبارتی توسط فرامین صادره از زمین كنترل می‌شدند. برای پهپاد آلتوس (مأموریت مطالعه‌ی جریان برق در توده‌های متراكم ابر)، سیگنال‌های فرمان از طریق سیستم انتقال اطلاعات هواپیما و برای پهپاد پث‌فایندر (مأموریت پرواز بر فراز مزارع قهوه)، سیگنال‌های فرمان مستقیماً توسط شبكه‌ی بی‌سیم، به حسگرهای هواپیما منتقل می‌شده است.

به دلیل نبود نیروی انسانی متخصصی كه در كنار صفحه‌ی كنترل هواپیما قرار بگیرد و وضعیت‌ها را چك كند، آلات دقیق را روشن یا خاموش كند و یا اطلاعات را جمع‌آوری كند، تمام این فرایندها باید به صورت خودكار طراحی شده و پیش از پرواز توسط تجهیزات پیشرفته‌ای آزمایش شوند. این یك فعالیت مهم در پروژه‌های تحقیقاتی پهپادها است. به علاوه، اگر داده‌های شرایط واقعی در روی زمین مورد نیاز و یا مطلوب باشند، آنگاه سیستم انتقال داده نیز مورد نیاز خواهد بود.

خوشبختانه پیش از این مأموریت‌ها و برای هر دو آزمایش، نمونه‌های اولیه‌ای از محموله‌های حسگر توسط هواپیماهای سرنشین‌دار و بدون سرنشین آزمایش بود و عملكرد مناسب آنها از راه دور به اثبات رسیده بود. این مسأله سبب شد تا مرحله‌ی طراحی نهایی، به دلیل وجود آشنایی قبلی با این حسگرها، آسان‌تر گردد.

محموله‌ی پهپاد آلتوس شامل انواعی از حسگرهای الكتریكی، مغناطیسی و نوری برای به دست آوردن دیدی جزئی از فرآیندهای الكترومغناطیسی، در طی وقوع یك سیكل آذرخش، می‌باشد. به علاوه بسیاری از محصولاتی كه در مشاهده و یا پیش‌بینی وضعیت هوا به كار گرفته شدند (محصولاتی نظیر رادار هواشناسی دبلیو‌اس‌آر-88دی، تصاویر ماهواره‌ی جی‌اُ‌ ای‌اِس و اطلاعات صاعقه‌هایی كه از ابرها به زمین برخورد می‌كنند) توسط شبكه‌ی جهانی اینترنت، كه در پروژه‌ی مطالعه‌ی جریان برق در توده‌های متراكم ابر مورد استفاده قرار گرفته بود، حاصل شدند. این داده‌ها در كنار داده‌های وضعیت هواپیما برای برنامه‌ریزی مأموریت و اجرای آن به كار گرفته شدند. تركیب داده‌ها در برنامه‌ریزی برای مأموریت و نیز مشاركت خلبانان و متخصصین پرواز در ایستگاه زمینی یكی از نقاط روشن و قابل توجه در تجربیات مربوط به آزمایش این هواپیماها بود.

برای پهپاد پث‌فایندر (مأموریت مزارع قهوه)، محموله‌ی سیستمی شامل دو دوربین می‌شد كه یكی دوربینی با كیفیت تصویری بالا و دیگری دوربین مادون قرمز بود. این دوربین‌ها برای پوشش كامل طیفی و فاصله‌ای به صورت همزمان و نیز برای جبران خطاهای یكدیگر در داده‌های اولیه، انتخاب شده بودند. این محموله‌ها، متناسب با شرایط خاص ناحیه‌ی استراتوسفر از نظر فشار و دمای محیط، و نیز متناسب با محدودیت‌های شدیدی كه در رابطه با توان مصرفی، حجم و وزن آنها وجود داشت و برای انجام عملیات از دور طراحی شده بودند. كاهش حجم محموله‌ها بزرگ‌ترین چالش برای این پروژه بود و لذا موفقیت در این عملیات، بزرگ‌ترین دستاورد محسوب می‌شد. در مورد دوربین‌هایی كه در مأموریت مزارع قهوه به كار می‌روند، لازم بود تا بر روی یك سیستم سرنشین‌دار تست شوند. استفاده از هواپیماهای سرنشین‌دار و یا سایت‌هایی كه برای تست چنین سیستم‌هایی طراحی نشده بودند، خود همراه با مسائل و مشكلات زیادی بود كه حل آنها به زمان زیادی نیاز داشت.

یكپارچه‌سازی محموله و تست آن با پهپاد باید در قالب یك مأموریت واقعی انجام گیرد؛ چرا كه فقط در این شرایط می‌توان عملكرد آلات دقیق، كنترل و فرمان، تداخل سیگنال‌های هواپیما و محموله و نیز دریافت اطلاعات را مورد بررسی قرار داد. تیم مطالعه‌ی برق در توده‌های متراكم ابر، تست محموله را یك ماه قبل از مأموریت اصلی توسط هواپیمایی دیگر انجام داد. از طرف دیگر، تیم مزارع قهوه، در جنوب كالیفرنیا و در روی زمین، دستگاه‌ها را بر روی پث‌فایندر پلاس سوار كرد. تست اختلال در سیگنال نیز چندین ماه قبل از مأموریت انجام شد و چند روز قبل از آزمایش پرواز در كائوآی مورد بررسی مجدد قرار گرفت.


عملكرد سامانه

مركز پرواز فضایی مارشال، برای آزمایش مطالعه‌ی جریان برق در توده‌های متراكم ابر، پهپاد جنرال اتمیكس آلتوس را كه پیش از این در آزمایش اس‌بی‌آی‌آر با بار مشابه به پرواز درآورده شده بود، برگزید. این پهپاد، قدرتش را از موتور پیستونی توربوشارژ دوگانه (dual turbocharged) برای رسیدن به ارتفاع 60000 پا می‌گیرد. پهپاد آلتوس قادر است در ارتفاع بیش از 50000 پا برای مدت 5 تا 6 ساعت پرواز كند و نیز می‌تواند بیش از 150 كیلوگرم بار را حمل كند. این پهپاد در شكل 3 نشان داده شده است.

آلتوس، در آزمایش‌های انجام شده عملكرد خوبی را به نمایش گذاشت؛ از این حیث كه توانست به ارتفاع مورد نظر برسد و مداومت پروازی و برد كافی را برای رسیدن به آذرخش‌هایی كه بر فراز جنوب فلوریدا رخ می‌دهد (از پایگاه مأموریت مستقر در پایگاه هوایی دریایی جزایر غربی)، از خود نشان داد. موتور آلتوس یكی از معدود موتورهایی است كه شركت ژنرال اتمیكس آن را قابل مقایسه با موتور ماشین‌های مسابقه می‌داند. اما تعمیر و نگهداری این موتور بسیار سخت و قابلیت اطمینان آن نسبتاً پایین می‌باشد. به طوری كه زمان بسیار زیاد و فرصت‌های خوبی كه می‌توانست برای پروازهای علمی و تحقیقاتی مورد استفاده قرار گیرد، به دلیل كار بر روی موتور هواپیما و آماده‌سازی آن از دست رفت.

شكل 3- پهپاد آلتوس



دانشگاه كلارك، برای آزمایش بهینه‌سازی برداشت محصول در مزارع قهوه، پهپاد پث‌فایندر پلاس خورشیدی را برگزید. این پهپاد قبلاً از پایگاه موشكی پی‌اِم‌آر‌اِف به پرواز در آمده بود و در واقع، چندین پرواز موفقیت‌آمیز برای دیگر خریداران، قبل از مأموریت مزارع قهوه انجام گرفته بود. پث‌فایندر پلاس می‌تواند در ارتفاع بالاتر از 60000 پا پرواز كند. امّا در مأموریت مزارع قهوه، از آنجا كه می‌خواست تصاویر دقیقی از مزارع قهوه بگیرد، فقط تا ارتفاع 21000 پا پرواز كرد. این پهپاد بر فراز كائوآی در شكل 4 نشان داده شده است.

در روز پرواز، پث‌فایندر پلاس بدون عیب پرواز كرد و مانور دقیقی را به اجرا درآورد. پرواز این پهپاد و گرفتن تصویر از بالای ابرها، موفقیت مهمی در مدیریت مزارع قهوه محسوب می‌شد. تمام عملیاتی كه این پهپاد انجام داد با موفقیت‌ همراه بود. از طرف دیگر این پهپاد دارای بال‌های سبكی است كه محدودیت‌های زیادی را برای پرواز آن ایجاد می‌كنند. شرایط آب و هوایی در پایگاه پی‌اِم‌آر‌اِف، باعث لغو چندین فرصت‌ پروازی امیدواركننده شد. از هر دو یا سه پروازی كه امید می‌رفت با موفقیت انجام شود، تنها یك پرواز تحقیقاتی به طور كامل انجام شد.

شكل 4- پهپاد پث‌فایندر پلاس بر فراز منطقه‌ی كائوآی


برخی از درس‌هایی كه از عملكرد این پهپاد گرفتیم، عبارتند از:

  • اگر پهپادها قبلاً آزمایش شوند، اطلاعات و آگاهی‌ها برای مأموریت‌های تحقیقاتی افزایش می‌یابد؛
  • شرایط پرواز مانند شرایط آب و هوایی، از پارامترهای تأثیرگذار در پرواز برخی پهپادها در یك روز مشخص هستند؛
  • برای موفقیت، داشتن یك تیم پرواز با تجربه و با عمق فكری مناسب، لازم است. این تیم شامل تكنسین‌ها، خلبانان و مدیران پروژه می‌باشد؛
  • برای موفقیت و ایمنی آزمایش، داده‌های كامل از عملكردهای قبلی پهپاد لازم است؛
  • بحث و گفتگو با ارائه‌دهندگان قبلی این گونه درس‌ها در خصوص ریسك‌ها و كاهش ریسك، برای آماده شدن در این زمینه و اجتناب از مشكلات و مسائل تكراری، بسیار سودمند است؛
  • یكپارچه‌سازی محموله با پهپاد و تست اختلال در سیگنال باید تا حد امكان جلوتر از انجام مأموریت اصلی انجام شود؛
  • به دلیل اینكه این پهپادها توسط كشتی به محل پرتاب منتقل شده‌اند (به جای اینكه تا آنجا پرواز كنند)، می‌باید در مورد نحوه‌ی انتقال با كشتی و مسائل مرتبط با آن تدابیر لازم اندیشیده شود.


پرواز در منطقه‌ی هوایی ملی

پهپادهای جنرال اتمیكس آلتوس و پث‌فایندر پلاس در هر دو مأموریت مطالعه‌ی جریان برق در توده‌های متراكم ابر و مزارع قهوه، از پایگاه‌های نظامی به سمت منطقه‌ی هوایی محدودی به پرواز درآمدند و سپس به منطقه‌ی هوایی ملّی منتقل شدند. این پایگاه‌ها همگی در یك منطقه انتخاب شده بودند؛ زیرا آنها بر این عقیده بودند كه باید دسترسی به برنامه‌های اداره شده‌ توسط ناسـا آسان‌تر گردد. دلیل دیگر، آسان كردن پرتاب و فرود در منطقه‌ی انحصاری بود تا پهپاد بتواند به منطقه‌ی هوایی كنترل شده توسط كنترل ترافیك هوایی (ATC: Air Traffic Control) برسد.

مجوز پرواز در منطقه‌ی هوایی ملّی(كنترل نشده توسط ارتش) توسط اداره‌ی هوانوردی فدرال (FAA: Federal Aviation Administration) داده می‌شود. این اداره در حال آشنا شدن بیشتر با پهپادها است و در بسیاری از ناحیه‌ها به كار با تیم‌های پهپاد برای كسب گواهینامه‌ی اختیار (COA: Certificate of Authorization) ، متمایل شده است. این گواهینامه تعیین می‌كند كه پهپاد در كجا و تحت چه شرایطی قادر است به منطقه‌ی هوایی ملّی وارد شود. در هر دو منطقه‌ای كه این آزمایش‌ها انجام گرفت، آزمایش‌های قبلی پهپاد مجاز شناخته شده بودند. پروازهای قبلی هواپیمای خورشیدی از پایگاه پی‌اِم‌آر‌اِف توسط مركز هونولولو، و پروازهای پیشین پهپاد آیروسوند در طول برنامه‌ی Crystal-FACE در سال 2001 توسط مركز میامی مجاز شناخته شده بودند.

همكاری با اداره‌ی هوانوردی فدرال در هر دو مورد موفقیت‌آمیز بود؛ زیرا تیم تحقیقاتی، در ابتدا برای حل شرایط لازم پرواز، با این اداره به بحث و گفتگو پرداخت. برای مأموریت مطالعه‌ی جریان برق در توده‌های متراكر ابر، اگر چه ژنرال اتمیكس گواهینامه‌ی اختیار را مطالبه كرد، اما تیم تحقیقاتی صمیمانه در مورد مقاصد پرواز با آنها به بحث و گفتگو پرداخت تا آنان را مطمئن سازد كه می‌توانند داده‌های تحقیقاتی لازم را به دست آورند. برای مأموریت مزارع قهوه كه توسط پث‌فایندر ساخت آیرووایرنمنت انجام شد، تیم تحقیقاتی یك رایزن (كارمند سابق اداره‌ی هوانوردی فدرال) را استخدام كرد تا فرایند اخذ گواهینامه‌ی اختیار را طی كند. مسؤولین آیرووایرنمنت در گذشته، خودشان این تقاضا را اعلام می‌كردند، اما راه‌هایی كه توسط تیم تحقیقاتی نیز پیگیری شد، موفقیت‌آمیز بود.

این برنامه نشان داد كه اگر تیمی بسیار خوب كار كند و بتواند ارتباطات خوبی را برقرار كند، بقا می‌یابد؛ زیرا اداره‌ی هوانوردی فدرال می‌تواند منعطف عمل كند. در واقع ادراه‌ی هوانوردی فدرال، به منظور كمك به انجام برنامه‌های تحقیقاتی، استثنائاتی را از برنامه‌های پروازی تایید شده در شرایط واقعی در طی هر دو آزمایش ‌پذیرفت. در طول یكی از پروازهای بعدیِ مطالعه‌ی جریان برق در توده‌های متراكر ابر، اداره‌ی هوانوردی فدرال به آلتوس اجازه داد تا قبل از رسیدن به ارتفاع 40000 پا (محدودیت قانونی) تا منطقه‌ی هوایی ملّی پرواز كند به طوری كه سامانه‌ی پهپاد بتواند سریع‌تر به توفان آذرخشیِ در حال گسترش بر فراز علف‌زارهای جنوب غربی فلوریدا برسد. در پرواز قبلی، وسایل آنچنان خوب كار كرده بودند كه اداره‌ی هوانوردی فدرال به راحتی این استثنائات را پذیرفت. در طی پرواز پث‌فایندر پلاس بهتر بود كه برای گرفتن تصاویر، ابری در آسمان نباشد. اگر چه به دلیل وجود ابرها بر فراز مزارع قهوه‌ی كائوآی این خواسته برآورده نشد، اما اداره‌ی هوانوردی فدرال به این پهپاد این اجازه را داد تا برای گرفتن تصاویر بهتر، مسیرهای تصادفی دیگری را كه پیش از پرواز تعیین نشده بودند بر فراز مزارع طی كند. مسیر پرواز واقعی، در شكل 5 نشان داده شده است.

در تعیین یك پایگاه برای عملیات‌های پرواز پهپاد، بررسی تجربه‌های تیم‌های UAVSDP جالب توجه است. تا به حال هواپیماهای خورشیدی ساخت شركت آیرووایرنمنت (پث‌فایندر، پث‌فایندر پلاس، سِنتریون و هلیوس) فقط از پایگاه‌های نظامی (پایگاه اِدواردز اِی‌اِف‌بی و پایگاه پی‌اِم‌آر‌اِف) به پرواز در آمده بودند. تیم پهپاد آلتوس، در ابتدا قصد داشت تا این پهپاد را از پایگاه پاتریك اِی‌اِف‌بی به پرواز در آورد. این انتخاب تا یك اندازه به خاطر موقعیت این پایگاه بود. اما به دلیل اینكه برای ناسـا برقراری ارتباط با بخش نظامی ساده‌تر از بخش غیرنظامی است، پهپاد آلتوس، سرانجام از تأسیسات هوایی دریایی جزایر غربی فلوریدا به پرواز درآمد. از آنجا كه نیروی دریایی با پهپادها و عملیات‌های هواپیمایی ناسـا آشنا بود، تیم تحقیقاتی می‌توانست مجوز پرواز را نسبتاً آسان‌تر به دست آورد. البته این گمان كه تأسیسات نظامی، پایگاه‌های خوبی برای عملیات هستند مورد تردید قرار دارد.

شكل 5- مسیر پرواز پهپاد پث‌فایندر پلاس بر فراز مزارع قهوه‌ی كائوآی

بر اساس تجربیات كسب شده در این برنامه، عیب‌های ناگفته‌ی پرواز از پایگاه نظامی، معرفی می‌شوند. برخی از مشكلات بالقوه عبارتند از:

  • برنامه‌ریزی‌ها در معرض لغوشدن هستند؛ كارمندان این پایگاه‌ها مكرراً در تغییر هستند؛ نگرانی‌های امنیتی ممكن است افزایش یابد؛ دریافت فركانس‌های رادیویی مشكل هستند؛ قواعد می‌تواند به طور ناگهانی تغییر كند؛
  • تأسیسات نظامی قادر به بررسی كامل مسائل مرتبط با آزمایش پرواز نیستند؛
  • برای اعضای تیم باید خط اختصاصی اینترنت فراهم كرد؛ زیرا خطوط اینترنت نظامی دارای فیلترهای متعددی است.


مدیریت مأموریت

برنامه‌ریزی مأموریت، همواره مهمترین قسمت از مأموریت تحقیقاتی است. این گفته مخصوصاً برای پهپادها، كه آزمایش‌ها و تجربه‌های محدودی در مورد آنها وجود دارد، صادق است. یك تیم تحقیقاتی برای آمادگی كامل در انجام مأموریت، نیاز به آشنایی نزدیك با پهپاد، عملكرد آن و خدمات‌دهندگان آن دارد. در مورد برنامه‌ی UAVSDP، هردو تیم تحقیقاتی به طرح‌های كاربردی، قبل از ارائه‌ی طرح نهایی نیاز داشتند. این طرح‌های كاربردی، اكثر موضوعات برنامه‌ریزی مأموریت را فهرست‌بندی كردند و بنابراین تعدادی از این برنامه‌ریزی‌ها حتّی قبل از شروع پروژه‌ها انجام ‌شدند. طرح‌های كاربردی می‌توانستند به عنوان یك الگو برای فعالیت‌های برنامه‌ریزی مأموریت در آینده مورد استفاده قرار گیرند.

برخی از درس‌های ویژه كه در این رابطه آموخته شد:

  • وظایف و نقش هر واحد را پیش از شروع پروژه و در فاز پروپوزال مشخص كنید؛
  • تعهدات و مسؤولیت‌ها را در پروپوزال تعیین كنید؛
  • مواردی كه اعضا و متخصصین می‌توانند نه! بگویند را تعیین كنید؛
  • اگر مواردی كه اعضا و متخصصین می‌توانند نه! بگویند، یا دیگر عملیات‌های مأموریتی بر پایه‌ی مأموریت‌های قبلی بنا شده باشند، باید در این معیارها برای داشتن ارتباط در مأموریت‌ جاری، تجدید نظر شوند.

به دلیل ماهیت برنامه‌های ناسـا، هر تیم توسط بازپرس ویژه (PI: Principal Investigator) كه مسؤول تمام جوانب مدیریت مأموریت بود، رهبری می‌شد. همچنین برای این آزمایش‌ها «مدیر مأموریت» توسط ناسـا برای تعامل با تیم متخصصین تعیین نشده بود و بازپرس ویژه با مدیر پروژه و دیگر اعضای تیم همكاری می‌كرد. تیم بازپرس ویژه، مستقیماً با فراهم‌كنندگان پهپاد و سایر پیمان‌كاران مواجه بود. اگرچه تمام اعضای تیم در هر دو آزمایش، برای رسیدن به موفقیت به صورت یك كمیته در آمده بودند، امّا برای هر دو تیم، مسأله‌ی مدیریت مأموریت چالش‌های خاصی را ایجاد كرده بود.

در اینجا نكاتی برای مدیریت پروژه‌ی مأموریت‌های آینده‌ی پهپادها آمده است. اول اینكه وجود یك مدیر پروژه‌ی تمام وقت در تیم تحقیقاتی برای به كار بردن تمام آرایش‌های مأموریت، ضروری است. به همین نحو یك مدیر پروژه‌‌ی تمام وقت در تیم پهپاد، حداقل در طول دوره‌ی قبل از توسعه و دوره‌ی توسعه، تعیین كننده است. همچنین، داشتن یك گروه مشترك در وسایل پرواز مهم است. ارتباطات مكرر، حیاتی هستند و نیز ساختمان (مكان) تیم، ضروری است. مدیریت پروژه‌ی نظام‌دار (یعنی گزارش پیشرفت كار و دستاوردها، طرح‌ها، ریسك‌ها و تخفیف‌ها، برنامه‌ریزی‌ها و بودجه‌ها) برای این پروژه‌ها لازم بوده است و نقشی تعیین كننده در موفقیت ایفا می‌كند.


سخن آخر

آنچه در پی می‌آید، مهم‌ترین درس‌هایی است كه توسط تیم‌های پروژه، عنوان شده است:

  • پهپادها می‌توانند، سامانه‌های منحصر به ‌فردی را برای تحقیقات و موارد كاربردی عرضه كنند؛
  • سیستم‌های پهپاد هنوز رشد نكرده‌اند و مأموریت‌ها برای موفقیت، نیاز به توجه‌‌ دقیق و برنامه‌ریزی دارند؛
  • آلتوس و سایر پهپادهای از این دست برای عملیاتی نظامی نیز قابل استفاده‌اند، در حالی كه هواپیماهای خورشیدی ممكن است برای استفاده‌های معمولی، نسبت به آب و هوا حساس باشند؛
  • تعامل بازپرس ویژه و خلبان در روی زمین، آسان‌تر و سودمندتر است؛
  • ابزارهای تجسم پرواز به صورت زمان واقعی [نمایش مناسب شرایط هواپیما در مركز زمینی - مترجم]، در پروازهای آینده نقش حیاتی دارند؛
  • آماده كردن طرح اجرای كامل مأموریت و دنبال كردن آن؛
  • شروع پروژه پس از كسب تمامی موافقت‌نامه‌های لازم؛
  • محموله‌های پهپاد باید برای عملیات خودكار یا كنترل از راه دور طراحی شوند، و ممكن است به آزمایش‌های زیادی نیاز داشته باشند. پیشنهاد می‌شود از محموله‌هایی استفاده شود كه قبلاً كاركرد مناسب خود را نشان داده‌اند؛
  • ارتباطات در داخل و خارج تیم، به عنوان كلید موفقیت تلقی می‌شود.


آینده: اثبات توانمندی‌ها و توسعه‌ی فنّـاوری

ناسـا قصد دارد تا اثبات توانمندی و توسعه‌ی پهپادها را برای حفظ نقش كلیدی آنها در آینده‌ی تحقیقات زمین‌شناسی ادامه دهد. دنباله‌ی تلاش‌های فنّـاوری، بر روی دست‌یابی روتین به منطقه‌ی هوایی ملّی متمركز شده است و دنباله‌ی مأموریت‌های تحقیقاتی، برای اثبات ارزش منحصر به فرد پهپادها در كنترل از راه دور، علوم جوّی، مدیریت سوانح و تحقیق در مورد دگرگونی‌های آب و هوایی، ادامه‌ خواهند یافت.

در طول یك دوره از برنامه‌ی UAVSDP، برخی نیازهای فنّاورانه و سیستمی مشخص شده‌اند. ملزومات سیستمی عبارتند از:

  • یك پهپاد باید بتواند تا 60000 پا با مداومت پروازی زیاد (حداقل 24 ساعت) و ظرفیت حمل بار كافی (100 پوند) پرواز كند؛
  • عملیات‌های پهپاد، كم هزینه‌تر باشد؛
  • گزینه‌های فروشندگان پهپاد‌های تجاری (غیرنظامی)، بیشترگردد؛
  • قابلیت اطمینان پهپادها برای ارتفاعات بلند و مداومت پروازی زیاد، بهبود یابد؛
  • سیستم‌های هواپیما (برای بررسی ایمنی) به طور كامل مستندسازی گردد؛
  • دسترسی به منطقه‌ی هوایی ملّی، آسان‌تر گردد؛
  • خلبانان آموزش دیده‌ی بیشتر، تدارك دیده شوند.

به علاوه، ملزومات فنّـاوری مرتبط با پهپادهاعبارتند از:

  • فراهم ساختن سیستم‌های پشتیبان در تمام سیستم‌های هواپیما؛
  • مقاوم‌سازی سیستم‌های الكتریكی هواپیما برای كاربردهای هواسنجی؛
  • استفاده از فنّـاوری‌های پیشرفته برای حسگرهای پیشرفته؛
  • سیستم‌های ارتباطات داده با پهنای باند زیاد؛
  • سیستم‌های فراتر از افق (Over The Horizon) برای حذف محدودیت مأموریت‌ها از پرواز در محدوده‌ی در خط دید. این‌ سیستم‌ها باید پوشش و نرخ انتقال اطلاعات مناسبی داشته‌ باشند، و نیز قابل دسترس و كوچك باشند؛
  • توسعه‌ی فنّـاوری برای دسترسی آسان به منطقه‌ی هوای ملّی.

استیون اس. ویگنر، مدیر پروژه - مركز تحقیقات ناسـا ایمز، كالیفرنیا
سوسن ام. شونونگ،‌ مدیر پروژه







طبقه بندی: مقالات علمی،
برچسب ها: درس‌هایی از برنامه‌ی توسعه‌ی پهپـاد در ناسـا، توسعه‌ی پهپـاد در ناسـا، پهپـاد، ناسـا، مركز تحقیقات ناسـا ایمز، كالیفرنیا، mynasa،
دنبالک ها: nasa.gov،
.: Weblog Themes By Pichak :.


free counters
تمامی حقوق این وبلاگ محفوظ است | طراحی : پیچک


قالب میهن بلاگ

download

قالب بلاگفا

قالب وبلاگ

چت

قالب بلاگ اسکای

قالب وبلاگ

اخلاق اسلامی

قالب وبلاگ

قالب وبلاگ