Μέρος Πρώτο

To «βουητό της μέλισσας» ή Drone…   

                                                                                                                                                                                                         Του  Νίκου Χατζή  Συμβούλου Τεχνολογικής Καινοτομίας, UAS Pilot (D) www.negotiation.gr

Η ενσωμάτωση της αεροπορίας των drones στη λειτουργική διαχείριση του εναέριου χώρου μαζί με τις πτήσεις της γενικής και εμπορικής αεροπορίας αποτελεί την πιο σημαντική πρόκληση με την οποία βρίσκεται αντιμέτωπη η NASA, διευρύνοντας τη συνεργασία της με την FAA. Οι πτήσεις των μη επανδρωμένων εναέριων οχημάτων πάνω από αστικό περιβάλλον καθιστούν πιο πολύπλοκη την κατάσταση, για την εδραίωση των πολλαπλών χρήσεων των drones.

Οι εξελίξεις σε ΗΠΑ και ΕΕ

Η ανάλυση αυτή στις τεχνολογικές εξελίξεις των μη επανδρωμένων εναέριων οχημάτων (UAS) είναι προσανατολισμένη στις πολιτικές χρήσεις αστικού περιβάλλοντος εντός του προπαρασκευαστικού χρονικού σταδίου της διετίας 2021-2022, όπου για την Ευρώπη αναμένονται εξελίξεις μετά την 31^η Δεκεμβρίου 2021, αναφορικά με την αναπροσαρμογή της σχετικής νομοθεσίας. Για τις ΗΠΑ κατά τη χρονιά που διανύουμε, έχουν δρομολογηθεί σημαντικές νομοθετικές πρωτοβουλίες από το Κογκρέσο, ενώ το έτος 2022 θα υπάρξουν εξελίξεις σε τεχνολογικό-πειραματικό επίπεδο.

Υπό τη λογική λοιπόν αυτών εξελίξεων στο πρώτο μέρος της ανάλυσης, παρουσιάζονται και αναλύονται οι τεχνολογικές διαστάσεις του πλαισίου της εναέριας αστικής κινητικότητας (UAM) και της εξελιγμένης αστικής κινητικότητας (AAM) στις ΗΠΑ με τον πρωταγωνιστικό ρόλο της NASA.

Στο δεύτερο μέρος της ανάλυσης, παρουσιάζονται οι εξελίξεις στο πλαίσιο της ΕΕ, με σαφές κοινωνικό πρόσημο και με έμφαση στην άποψη των Ευρωπαίων πολιτών για την εξέλιξη της τεχνολογίας, την οργάνωση και την χρήση των UAS σε αστικό περιβάλλον, αλλά και τις πρωτοβουλίες της αρμόδιας ευρωπαϊκής υπηρεσίας (EASA) για την κατάρτιση ενός ενιαίου ευρωπαϊκού πλαισίου κανονισμών. Το πρώτο μέρος δίνει έμφαση στην τεχνολογική εξέλιξη, ενώ το δεύτερο μέρος στην κοινωνική διάσταση της νέας εναέριας πραγματικότητας αστικού τύπου, καταγράφοντας τις εξελίξεις σε μία συνολική προσέγγιση από την επιστημονική πλευρά (τεχνολογία), αλλά και τον άνθρωπο-χρήσtη, εντός της κοινωνίας των πολιτών.

Grand Challenge: Αστική Εναέρια Κινητικότητα

Η Εθνική Υπηρεσία Αεροδιαστήματος των ΗΠΑ (NASA) έχει προχωρήσει στην υπογραφή συμφωνιών με 17 εταιρίες από τον τομέα της αεροπορικής βιομηχανίας, ώστε να προωθήσει τα σχέδια της για τις πρώτες, από μια σειρά επίδειξης νέων τεχνολογιών στο πλαίσιο του Grand Challenge που διοργανώνει σε παναμερικανικό επίπεδο για το τεχνολογικό concept διαμόρφωσης του ζωτικού τμήματος του νέου εναέριου χώρου που είναι γνωστό, ως Αστική Εναέρια Κινητικότητα (Urban Air Mobility –UAM). Στη γενική μορφή του, το concept αυτό αναλύεται στην ενσωμάτωση της λεγόμενης «αεροπορίας των drones» στο λειτουργικό χώρο που ήδη υπάρχει για τις επανδρωμένες πτήσεις των εμπορικών αεροσκαφών της πολιτικής αεροπορίας, αλλά και τις πτήσεις της γενικής αεροπορίας, όπως επίσης και την κατάλληλη διαχείριση στην κεντρική διάσταση της ασφάλειας των πτήσεων, από την Πολεμική Αεροπορία των ΗΠΑ (USAF) χωρίς να επηρεάζεται το πλαίσιο δράσης της, αλλά αντίθετα, να επωφελείται από τα θετικά επιχειρησιακά χαρακτηριστικά των μη επανδρωμένων πτήσεων με τη χρήση τεχνολογικά εξελιγμένων οχημάτων, που θα ακολουθούν συστηματοποιημένες τεχνολογικές διαδικασίες πτήσης.

Ο στόχος του παραπάνω αναφερόμενου τεχνολογικού challenge εντοπίζεται στη δοκιμή των τεχνολογικών δυνατοτήτων και της ετοιμότητας των μη επανδρωμένων εναέριων οχημάτων και συστημάτων, τα οποία μπορούν να επιφέρουν μία τεχνολογική επανάσταση στην εναέρια κινητικότητα των πτήσεων γύρω από πυκνοκατοικημένα αστικά κέντρα. Όταν καταστεί πλήρως λειτουργική η UAM θα παρέχει ένα ασφαλές και αποτελεσματικά λειτουργικό σύστημα διακίνησης επιβατών και μεταφοράς αγαθών-εμπορευμάτων με τη χρήση του (ενοποιημένου) εναέριου χώρου. Οι προσφερόμενες υπηρεσίες των συστημάτων της νέας μη επανδρωμένης αεροπορίας των drones θα περιλαμβάνουν από τη διανομή πακέτων μέσα σε πυκνό περιβάλλον αστικού τύπου, τις υπηρεσίες αεροταξί και ταχείας αεροδιακομιδής ασθενών και τραυματιών μέχρι την οργάνωση και αποστολή μεταφορικών φορτίων σε περιοχές και κοινότητες που σήμερα υπό-εξυπηρετούνται από το υπάρχον δίκτυο αεροπορικών υπηρεσιών των επανδρωμένων εμπορικών πτήσεων.

Έτσι, ο αναφερόμενος τεχνολογικός διαγωνισμός της NASA και οι σχετικές συμφωνίες που υπογράφονται έχουν ως στόχο να φέρουν μαζί τις εταιρίες που δραστηριοποιούνται για την ανάπτυξη ή τη λειτουργία εναέριων οχημάτων ή συστημάτων αποτελεσματικής διαχείρισης εναέριου χώρου, εντός ενός τεχνολογικού οικοσυστήματος UAM, που θα λειτουργεί λαμβάνοντας υπόψη όλες τις παραμέτρους ασφάλειας, τόσο για την αεροπορία των drones, όσο για την προσφορά των υπηρεσιών σε διάφορα επίπεδα, όπως και για τους ανθρώπους που θα έχουν τις καθημερινές δραστηριότητες τους, εντός του αστικού, ημιαστικού ή αγροτικού περιβάλλοντος στο οποίο δραστηριοποιούνται.

«Με το βήμα αυτό, συνεχίζουμε να βάζουμε μαζί τα κομμάτια του παζλ και ελπίζουμε ότι σύντομα θα καταστήσουμε πραγματικότητα –το εδώ και καιρό- αναμενόμενο όραμα των μικρότερων επανδρωμένων και μη επανδρωμένων εναέριων οχημάτων που θα προσφέρουν μία σειρά από υπηρεσίες γύρω από τις πόλεις, αλλά και σε αγροτικές περιοχές» δηλώνει ο Ρόμπερτ Πιρς, βοηθός διευθυντής της NASA για ζητήματα αεροναυτικής (https://www.nasa.gov/press-release/nasa-s-urban-air-mobility-grand-challenge-advances-with-agreement-signings).

Παράλληλα, με τη συνεργασία των εταιριών που λαμβάνουν μέρος στην οργάνωση των αναδυόμενων συστημάτων αεροπορικών μεταφορών και λοιπών υπηρεσιών, οι τεχνολογικές προκλήσεις της NASA στοχεύουν στην προστασία του κοινού, μέσω του καθορισμού των απαραίτητων προδιαγραφών για τις πτήσεις UAM, αλλά και της τελειοποίησης των καλύτερων πρακτικών για την κατάρτιση κανονισμών από την Ομοσπονδιακή Υπηρεσία Πολιτικής Αεροπορίας των ΗΠΑ (FAA).

Χρονιά πρακτικών δοκιμών το 2022

Το πρώτο Grand Challenge της NASA προγραμματίζεται να πραγματοποιηθεί μέσα στο 2022, μέσω δραστηριοτήτων που θα αποτελέσουν τη βάση για τη μείωση των κινδύνων. Βασικός άξονας της φάσης αυτής, είναι η δοκιμή των μη επανδρωμένων οχημάτων, αλλά και των συστημάτων διαχείρισης της εναέριας κυκλοφορίας σε πραγματικές συνθήκες, ώστε να εξαχθούν ρεαλιστικά συμπεράσματα για την απόδοσή τους σε πραγματικές συνθήκες. Παράλληλα, θα δοκιμαστεί η ετοιμότητα των πειραματικών υποδομών που έχει αναπτύξει η NASA με την ενσωμάτωση ψηφιακών συστημάτων και τη διαχείριση υπηρεσιών εναέριας τεχνολογίας που παρέχει η NASA.

Όπως έγινε γνωστό, οι ενδιαφερόμενες βιομηχανίες και τεχνολογικοί φορείς καταθέτουν προτάσεις που αναλύονται στους παρακάτω τομείς δραστηριότητας:

α.-Ανάπτυξη Πτητικών Δοκιμών (Developmental Flight Testing): Οι βιομηχανικοί εταίροι θα παρέχουν ένα εναέριο όχημα, το οποίο θα έχει την ικανότητα πτήσης σε συνθήκες Grand Challenge Developmental Testing (GC-DT), μέσω της υλοποίησης σεναρίων πτήσεων σε περιβάλλον UAM, όπως αυτά έχουν σχεδιαστεί από την αρμόδια ομάδα της NASA.

β.-Ανάπτυξη Προσομοίωσης Εναέριου Χώρου (Developmental Airspace Simulation): Οι βιομηχανικοί εταίροι θα δοκιμάσουν πρακτικά τα συστήματα διαχείρισης εναέριας κυκλοφορίας που έχουν αναπτύξει μέσω προσομοιώσεων πυκνής εναέριας κυκλοφορίας, σύμφωνα με τα σενάρια που έχουν σχεδιαστεί από τη NASA, επίσης σε συνθήκες GC-DT. Στο στάδιο αυτό, προβλέπεται να γίνει και επίδειξη τεχνολογικών δυνατοτήτων σεναρίων UAM σε ενοποιημένο λειτουργικό επίπεδο.

γ.-Όχημα Ανταλλαγής Πληροφοριών (Vehicle Provider Information Exchange): Οι βιομηχανικοί εταίροι και η NASA θα ανταλλάξουν πληροφορίες που θα έχουν ως στόχο την προετοιμασία πτητικών δραστηριοτήτων στη διάρκεια του Grand Challenge, μέσω ενός πλαισίου με εύρος δοκιμαστικών δραστηριοτήτων που θα παρέχει η NASA ή θα έχει γίνει γενικότερα τεχνολογικά αποδεκτό την επόμενη χρονιά.

Τη διαχείριση του Grand Challenge έχει το πρόγραμμα Advanced Air Mobility (ΑΑΜ) της NASA. Πρόκειται για ένα νέο γραφείο που οργανώθηκε και λειτουργεί στη Διεύθυνση Ερευνών Αεροναυτικής (Aeronautics Research Mission Directorate) με βασική αποστολή το συντονισμό όλων των προγραμμάτων και δράσεων σχετικά με την UAM και την εφαρμογή της στις αναδυόμενες αεροπορικές αγορές.

Αναπτυγμένη Εναέρια Κινητικότητα

Το πλαίσιο της Αναπτυγμένης Εναέριας Κινητικότητας AAM αποτελεί εξέλιξη της αρχικής προσέγγισης για την εναέρια κινητικότητα εντός αστικών περιοχών, με σαφή προσανατολισμό στις αναδυόμενες αεροπορικές αγορές, σε στόχο την ασφαλή μετακίνηση ανθρώπων, αλλά και τη μεταφορά αγαθών-εμπορευμάτων μεταξύ περιοχών που υπό-εξυπηρετούνταν ή δεν εξυπηρετούνταν καθόλου από τις πτήσεις των συμβατικών αεροπορικών εταιριών. Οι μη επανδρωμένες πτήσεις στο πλαίσιο της ΑΑΜ θα γίνονται προς τοπικούς, περιφερειακούς, διαπεριφερειακούς και αστικούς προορισμούς, με τη χρήση νέων αεροσκαφών επαναστατικής τεχνολογίας, ο σχεδιασμός, η ανάπτυξη και η παραγωγή των οποίων έγινε δυνατή υπό τις παρούσες τεχνολογικές εξελίξεις, αλλά και αυτές που θα δρομολογηθούν σε μεσοπρόθεσμο χρονικό διάστημα. Στην υλοποίηση του πλαισίου δράσης της ΑΑΜ έχει πρωταγωνιστικό ρόλο η NASA, ενώ θα υπάρξουν σημαντικά οφέλη τόσο για την αμερικανική βιομηχανία, όσο και για το δημόσιο συμφέρον των ΗΠΑ, στο επίπεδο εξυπηρέτησης της αμερικανικής οικονομίας και του εμπορίου.

Η ΑΑΜ αναλύεται:

α.-Στην Εξερεύνηση της Εναέριας Κινητικότητας (Air Traffic Management eXploration –ATM–X): To αναφερόμενο πρόγραμμα θα μετασχηματίσει το σύστημα διαχείρισης της εναέριας κυκλοφορίας, προκειμένου να ενσωματώσει με ασφάλεια την αυξανόμενη ζήτηση για νέα εναέρια οχήματα και την εισαγωγή τους στον εναέριο χώρο, ώστε να εξυπηρετήσουν μία σειρά από πολυποίκιλες αποστολές. Παράλληλα, το ΑΤΜ-Χ επεξεργάζεται τεχνολογίες, που θα επιτρέψουν στα παραδοσιακά μεγάλα εμπορικά αεροσκάφη να πετούν σε περισσότερες διαδρομές πτήσεων που προτιμούν οι επιβάτες, επί τη βάσει μιας βελτιωμένης προγνωστικότητας που έχει ως αποτέλεσμα την εξοικονόμηση χρόνου και καυσίμων.

Το ΑΤΜ-Χ βρίσκεται κατά την περίοδο αυτή, στη Φάση 1 των στόχων της έρευνας του διερευνώντας σενάρια χρήσης του, που περιέχουν προκλήσεις π.χ. επιχειρησιακό περιβάλλον υψηλής πυκνότητας και συνωστισμού για εναέρια οχήματα, τα οποία απογειώνονται από πεδία κάθετης απογείωσης (vertiports) σε συνθήκες UAM. Στη φάση αυτή, γίνεται εντοπισμός των παραμέτρων για την καλύτερη απόδοση του συστήματος, αλλά και ιεράρχηση των σημαντικότερων τεχνολογικών προκλήσεων, οι οποίες θα πρέπει να επιλυθούν, ώστε να γίνει επιχειρησιακή ενσωμάτωση των ειδικών παραμέτρων χρήσης.

Στη Φάση 2 της ανάπτυξης του, το ΑΤΜ-Χ θα αναζητήσει λύσεις σε αυτές τις τεχνολογικές προκλήσεις, μέσω της ανάπτυξης, των δοκιμών, αλλά και της μεταβίβασης σημαντικών αρχών λειτουργίας και τεχνολογιών στους εμπλεκόμενους εντός της αεροπορικής κοινότητας. Στη φάση αυτή θα αναλυθούν ζητήματα που σχετίζονται με:

* Την προσέγγιση ενός συστήματος ανοιχτής αρχιτεκτονικής.

* Την ενσωμάτωση των τεχνολογιών εναέριας κυκλοφορίας.

* Την ευρεία χρήση δεδομένων του συστήματος.

* Τις εξελίξεις στη συνύπαρξη του ανθρώπινου παράγοντα με τις ιπτάμενες μηχανές νέου τύπου.

* Την –σταδιακά- αυτόνομη λήψη αποφάσεων.

Ο κεντρικός στόχος εντοπίζεται στην αρχή, ότι οι παραπάνω τεχνολογίες παρέχουν συνολικά, μία ολοκληρωμένη κατάσταση επίγνωσης (Comprehensive Situational Awareness -CSA) σε έναν εναέριο χώρο με χαρακτηριστικά συνωστισμού και βελτιώνουν τη συντονισμένη λήψη αποφάσεων και ενδεχόμενες διαταραχές διαχείρισης, μέσω συμβουλευτικών γνωμοδοτήσεων.

Παράλληλα, το πρόγραμμα ΑΤΜ-Χ συνεργάζεται με την FAA προς την κεντρική κατεύθυνση της χρήσης νέων τεχνολογιών στις επενδύσεις εκσυγχρονισμού των υποδομών της, αξιοποιώντας επίσης, την παραγωγή γνώσης από τις τεχνολογικές επιδείξεις, αλλά και τα προγράμματα ασφάλειας συστημάτων στο πλαίσιο των πρωτοβουλιών της NASA.

β.-Στην Επαναστατική Τεχνολογία Κάθετης Ανύψωσης (Revolutionary Vertical Lift Technology -RVLT): Τα εναέρια οχήματα κάθετης ανύψωσης προσφέρουν νέες δυνατότητες καθημερινής χρήσης, με τη μοναδική ικανότητά τους να απογειώνονται και να προσγειώνονται σε οποιοδήποτε σημείο, όπως επίσης και να αιωρούνται πάνω από αυτό, ενώ τα οχήματα των αναφερόμενων δυνατοτήτων και τεχνολογίας προωθούνται διαρκώς σε νέες χρήσεις, με τρόπους που ξεπερνούν το εύρος του σκεπτικού των παραδοσιακών χρήσεων των ελικοπτέρων.

Το πρόγραμμα RVLT της NASA συνεργάζεται με την κυβέρνηση, τη βιομηχανία και τα πανεπιστήμια, με στόχο την ανάπτυξη σημαντικών τεχνολογιών που θα επιτρέψουν νέες επαναστατικές –τεχνολογικά- επιλογές αεροπορικών χρήσεων. Ιδιαίτερη έμφαση θα δοθεί στις τεχνολογικές επιλογές που σχετίζονται με την πρακτική εφαρμογή και διαχείριση του πλαισίου UAM, με χαρακτηριστικά παραδείγματα τα εναέρια οχήματα μεταφοράς αγαθών, εμπορευμάτων και φορτίων, αλλά και την προσφορά υπηρεσιών αεροταξί, από εναέρια οχήματα νέου τύπου και προηγμένων τεχνολογικών δυνατοτήτων. Οι νέες αυτές αγορές, εκτιμάται ότι θα αναπτυχθούν ραγδαία μέσα στα επόμενα χρόνια, με ουσιαστικά κριτήρια ανάπτυξης την ικανότητα της βιομηχανίας RVLT να αναπτύσσει και να πιστοποιεί καινοτόμες τεχνολογίες με χαμηλό λειτουργικό κόστος, αλλά και να καλύπτει απαιτητικές προδιαγραφές χαμηλού ακουστικού ίχνους εντός των αστικών κέντρων, κατευθύνοντας την ταχεία ανάπτυξη των αεροπορικών αγορών σε περιβάλλον UAM. Το πρόγραμμα RVLT επενδύει σε τεχνολογίες αιχμής και εργαλεία με στόχο:

*Την ικανότητα των σημερινών και μελλοντικών εναέριων οχημάτων RVLT να λειτουργούν με αξιοπιστία και ασφάλεια.

*Τη μείωση των περιβαλλοντολογικών συνεπειών, αλλά και του ηχητικού αποτυπώματος για τις πτήσεις και διάφορες λειτουργίες εντός αστικού περιβάλλοντος και σε περιοχές όπου υπάρχει συνωστισμός ανθρώπων.

*Την αυξανόμενη πρόσβαση σε βιώσιμα και φιλικά προς το περιβάλλον μέσα μεταφοράς, αλλά και σε αντίστοιχες υπηρεσίες που παράγουν οικονομικό όφελος σε μία ευρεία κλίμακα.

Επί τη βάσει όλων των παραπάνω τεχνολογικών παραμέτρων και στόχων οι δράσεις του προγράμματος RVLT ξεφεύγουν από τις χρήσεις και τα δοκιμαστικά τεστ των παραδοσιακών ελικοπτέρων και επεκτείνονται σε καινοτόμες προσεγγίσεις εντός μιας ευρείας γκάμας μεγεθών και αποστολών υποστηρίζοντας το πλαίσιο της εναέριας κινητικότητας –νέου τύπου- σε αστικό περιβάλλον. Έτσι, οι διαστάσεις έρευνας του προγράμματος RVLT αναλύονται:

-Στα λειτουργικά οχήματα χαμηλού ακουστικού ίχνους.

-Στην ασφαλή προσβασιμότητα και την άνεση χρήσης.

-Στην εξομοίωση και τη δημιουργία προτύπων δοκιμών.

γ.-Στην Ευρεία Ασφάλεια του Συστήματος (System–Wide Safety –SWS): Το πρόγραμμα SWS αναπτύσσει λύσεις που στηρίζονται σε δεδομένα καινοτομίας, ώστε να διασφαλιστεί η ασφαλής, ταχεία και επαναλαμβανόμενη πρόσβαση στο μεταρρυθμισμένο σύστημα εθνικού εναέριου χώρου.

Το SWS εκτιμά ότι η αεροδιαστημική βιομηχανία, αλλά και ο εκσυγχρονισμός των αεροσκαφών επηρεάζουν την ασφάλεια των πτήσεων, ενώ η ενοποιημένη προσέγγιση ασφάλειας χρησιμοποιεί τις τελευταίες τεχνολογικές εξελίξεις, προκειμένου να επιλύσει λειτουργικούς και σχεδιαστικούς κινδύνους. Το μέλλον μας στην αεροπορία θα είναι ψηφιακό και θα καθοδηγείται από την ανάλυση δεδομένων, μέσω της ανάπτυξης καινοτομικών λύσεων, που χρησιμοποιούν την εξέλιξη της τεχνολογίας για την αντιμετώπιση των κινδύνων.

Το SWS εξασφαλίζει ότι η ασφάλεια των πτήσεων αποτελεί προτεραιότητα μέσω του ψηφιακού μετασχηματισμού με κεντρικό στόχο ότι η μελλοντική αεροπορία θα είναι ακόμη πιο ασφαλής από τη σημερινή. Κεντρικό σημείο ενδιαφέροντος, αποτελεί η ενσωμάτωση δεδομένων στο νέο ψηφιακό κόσμο, μέσω της ανάπτυξης κατάλληλου πλαισίου στρατηγικής, προκειμένου η αεροπορία να είναι περισσότερο ασφαλής.

Υπό τη λογική αυτή, το SWS αποτελεί τμήμα του γενικότερου προγράμματος Airspace Operations and Safety Program που τρέχει η Διεύθυνση Αεροναυτικής Έρευνας της NASA. Έτσι, η έρευνα που γίνεται εντός του SWS έχει κεντρικό ρόλο στον εντοπισμό και στην κατανόηση των συνεπειών στην ασφάλεια των πτήσεων, από τα μη επανδρωμένα επιτεύγματα της τεχνολογίας. Υποστηρίζοντας τον μετασχηματισμό του εναέριου χώρου, το SWS εντοπίζει τα μεγαλύτερα τεχνολογικά εμπόδια στην ασφάλεια των πτήσεων της μη επανδρωμένης ηλεκτρικής αεροπορίας ή της αεροπορίας του καύσιμου υδρογόνου, υπό το σημερινό σημείο των τεχνολογικών εξελίξεων.

δ.-Στα Εργαλεία και τις Τεχνολογίες Μετασχηματισμού (Transformational Tools and Technologies -ΤΤΤ): Το πρόγραμμα αυτό αναπτύσσει εξελιγμένα εργαλεία υπολογιστών, αλλά εργαλεία ψηφιακού πειραματισμού με τις αντίστοιχες τεχνολογίες, που έχουν καθοριστικό ρόλο στην εκτίμηση των μελλοντικών επιδόσεων των μη επανδρωμένων αεροσκαφών στη διάρκεια της πτήσης. Στο πλαίσιο αυτό, αναπτύσσονται πρωτοποριακά εργαλεία για την απομόνωση πολύπλοκων αναταράξεων ροής του αέρα, τόσο γύρω από τα εναέρια οχήματα, όσο και εντός των συστημάτων πρόωσης τους. Ο πυρήνας του προγράμματος ΤΤΤ αναλύεται στη δημιουργία ψηφιακών εργαλείων υπολογιστών, αντίστοιχων μοντέλων, αλλά και επιστημονικής γνώσης για την υποστήριξης της ανάπτυξης των τυποποιημένων μοντέλων χρήσης της ηλεκτρικής αεροπορίας των μη επανδρωμένων εναέριων οχημάτων. Παράλληλα, διερευνάται η χρήση ελαφρών υλικών νέας τεχνολογίας, καινοτόμων τεχνικών ελέγχου, όπως και μεθόδων πειραματισμού.

UTM: Αστικές πτήσεις χαμηλού ύψους

Η NASA επικεντρώνει σημαντικό μέρος της προσπάθειας της, στην ασφαλή ενσωμάτωση των drones εντός του εναέριου χώρου για πτήσεις χαμηλού ύψους, σε αρχικό τουλάχιστον στάδιο. Μία επίκαιρη ερώτηση στο σημείο αυτό, θα ήταν πως θα μοιάζει ο εναέριος χώρος των ΗΠΑ, αλλά και αρκετών οικονομικά αναπτυγμένων και αναπτυσσόμενων χωρών, σε δέκα χρόνια από σήμερα;

Κάθε λογής μη επανδρωμένα εναέρια οχήματα θα διανέμουν τρόφιμα, αγαθά και λοιπά είδη καθημερινής χρήσης στα σπίτια, θα πετούν πάνω από τους κήπους των αστικών κέντρων για αναψυχή, αλλά και πάνω από τα οδικά δίκτυα για την επιτήρηση της κίνησης και της ροής των αυτοκινήτων, ενώ η δραστηριότητα αυτή (ήδη) γίνεται από τις αρμόδιες υπηρεσίες, σε πολλές χώρες.

Τη φετινή χρονιά, περισσότερα από 873.000 μη επανδρωμένα εναέρια συστήματα αεροσκαφών γνωστά ως (Unmanned Aerial Systems –UAS) τα οποία συχνά αναφέρονται ως drones η μικρότερα (ΣΜΗΕΑ) για την ελληνική πργματικότητα, καθώς ο ήχος των ηλεκτρικών κινητήρων τους μοιάζει με το βουητό που κάνουν οι μέλισσες όταν πετούν, είχαν εγγραφεί στα ειδικά αρχεία πτήσεων, μόνο στις ΗΠΑ, ενώ ο αριθμός αυτός, αυξάνεται ταχύτατα. Έτσι, διατυπώνονται ερωτήσεις για το πόσο μεγάλη θα είναι η αλλαγή που θα γίνει στον εναέριο χώρο και πως αυτή η αλλαγή θα επηρεάσει τη ζωή μας, αλλά και τη συνολική ασφάλεια των πτήσεων;

Το ερευνητικό κέντρο της NASA (Ames Research Center) στην Καλιφόρνια (Silicon Valley) σχεδιάζει τη δημιουργία μιας ερευνητικής πλατφόρμας, η οποία θα βοηθήσει στη διαχείριση των πτήσεων μεγάλου αριθμού drones που θα πετούν σε χαμηλά ύψη, μαζί με άλλους χρήστες του εναέριου χώρου. Η πλατφόρμα αυτή, είναι γνωστή ως σύστημα διαχείρισης (UAS Traffic Management –UTM) με στόχο την οργάνωση ενός ευρύτερου συστήματος διαχείρισης εναέριας κυκλοφορίας που θα μπορεί να ενσωματώσει τα drones με ασφάλεια, αλλά και λειτουργικότητα στην εναέρια κυκλοφορία, καθώς αυτά ήδη πετούν σε χαμηλά ύψη.

Υπό τη λογική αυτή, τα drones που θα χρησιμοποιούνται για τη μεταφορά πακέτων, αλλά και για τις πτήσεις αναψυχής των χρηστών τους δε θα εμπλέκονται στα επιχειρησιακά ύψη των πτήσεων που χρησιμοποιούνται και θα χρησιμοποιούνται από ελικόπτερα, αεροσκάφη ή σε περιοχές που βρίσκονται κοντά σε αεροδρόμια, ενώ θα υπάρχουν δικλίδες ασφαλούς ύψους πτήσης και για drones ειδικών αποστολών που χρησιμοποιούνται π.χ. στις επιχειρήσεις διάσωσης ανθρώπων.

Το UTM είναι λίγο διαφορετικό από το σύστημα διαχείρισης εναέριας κυκλοφορίας που χρησιμοποιεί σήμερα η FAA για τις πτήσεις των αεροσκαφών γενικής και εμπορικής χρήσης σήμερα. Ο πυρήνας του συστήματος αναλύεται στην εκατέρωθεν ψηφιακή ενημέρωση του κάθε χρήστη εναέριου χώρου για τις λεπτομέρειες του σχεδίου πτήσης ενός χρήστη. Ο κάθε χρήστης θα έχει τον ίδιο βαθμό επίγνωσης της κατάστασης (situational awareness) στον εναέριο χώρο, σε αντίθεση με τη σημερινή κατάσταση. Το UTM αναπτύσσεται εδώ και χρόνια, συνεχίζοντας τη μακρόχρονη σχέση της NASA με την FAA.

Στο πλαίσιο της συνεργασίας το ερευνητικό κέντρο Ames παρέχει στοιχεία έρευνας, ανάπτυξης και δοκιμών στην FAA, ενώ τα δεδομένα αυτά θα χρησιμοποιηθούν σε πρακτικό ρεαλιστικό χρόνο. Στο αναφερόμενο πρόγραμμα λαμβάνει μέρος η NASA, μαζί με 100 άλλους συνεργάτες της από διάφορες βιομηχανίες, την ακαδημαϊκή κοινότητα, αλλά και υπηρεσίες της ομοσπονδιακής κυβέρνησης που έχουν δεσμευτεί για τη διεξαγωγή έρευνας και ανάπτυξης της πειραματικής πλατφόρμας του σύνθετου εναέριου χώρου, που θα ενσωματώνει τις πτήσεις της αεροπορίας των drones, αλλά και τις πτήσεις των συμβατικών αεροσκαφών γενικής και εμπορικής χρήσης.

Το UTM σχεδιάζεται και αναπτύσσεται σε τέσσερις φάσεις:

 –H πρώτη φάση (TCL1) έχει ολοκληρωθεί από τον Αύγουστο του 2015 (χρήσεις drones σε διάφορες δραστηριότητες και ενσωμάτωση διαφορετικών τεχνολογιών).

-Η δεύτερη φάση (TCL2) έχει ολοκληρωθεί τον Οκτώβριο του 2016 (πτήσεις drones σε απομακρυσμένες περιοχές, πέραν του οπτικού πεδίου του χειριστή, με δοκιμές τεχνολογικών συστημάτων ασφαλούς διαχείρισης εναέριας κυκλοφορίας για αποστολές έρευνας και διάσωσης).

-Η τρίτη φάση (TCL3) πραγματοποιήθηκε στη διάρκεια της άνοιξης του 2018 (δοκιμή τεχνολογιών ασφαλούς διαχωρισμού πτήσης των drones, μέσω του εντοπισμού και της αποφυγής άλλων drones πάνω από κατοικημένες περιοχές).

-Η τέταρτη φάση (TCL4) πραγματοποιήθηκε από τον Μάιο μέχρι τον Αύγουστο του 2019, με το τελικό στάδιο να αναλύεται στην ενσωμάτωση των drones για πτήσεις πάνω από αστικές περιοχές. Το αστικό περιβάλλον, πέρα από τον πληθυσμό έχει τις δικές του προκλήσεις που αναλύονται στην αποφυγή εμποδίων, στις ειδικές συνθήκες μικροκλίματος και ανέμου, στη μειωμένη ορατότητα, στη μειωμένη ικανότητα επικοινωνίας μέσω της χρήσης ραδιοκυμάτων, αλλά και στο μικρό αριθμό κατάλληλων χώρων ασφαλούς προσγείωσης.

Στη φάση αυτή, δοκιμάστηκε πρακτικά το σύστημα UTM με τη χρήση τεχνολογιών, οι οποίες ενσωματώθηκαν τόσο στα drones, όσο και στο έδαφος (π.χ. σχετικά με την ενσωμάτωση των τοπικών καιρικών προγνώσεων στο σχεδιασμό πτήσεων, τη χρήση δικτύων κινητής τηλεφωνίας  για την ενίσχυσης του επιπέδου της επικοινωνίας μεταξύ των drones για τη διευκόλυνση της κυκλοφορίας τους στον εναέριο χώρο, τη χρήση συστημάτων με κάμερες, αλλά και ραντάρ, ώστε να διασφαλίζεται η πραγματοποίηση ασφαλών ελιγμών πτήσης από τα drones, σε περιβάλλον όπου υπάρχουν κτίρια.

Αναφορικά με την τεχνολογική και οργανωτική πολυπλοκότητα του εγχειρήματος, η NASA δηλώνει ότι η ομάδα ανάπτυξης του UTM εφηύρε έναν νέο τρόπο για τη διαχείριση του εναέριου χώρου, με κύριο χαρακτηριστικό την πολύπλευρη συμμετοχή από τις κυβερνητικές υπηρεσίες, μέχρι την εμπορική βιομηχανία, με τελικό αποτέλεσμα την καινοτόμα προσφορά υπηρεσιών. Το πρόγραμμα ολοκληρώθηκε επίσημα τον Μάιο του 2021, με την επέκταση της έρευνας και σε άλλους τομείς, όπως, η διαχείριση του εναέριου χώρου σε αστικά περιβάλλοντα για την προσφορά υπηρεσιών από ιπτάμενα ταξί, αλλά και η χρήση μπαλονιών σε πολύ μεγάλα ύψη, καθώς η διαχείριση των πτήσεων σήμερα, γίνεται με τον παραδοσιακό τρόπο διαχείρισης της εναέριας κυκλοφορίας.

Πρακτική καινοτομία υλικών: Aerogel

Οι ερευνητές της NASA έχουν αποδείξει πειραματικά τη χρήση ενός υλικού που είναι γνωστό ως aerogel και το οποίο μπορεί να παραχθεί για τη δημιουργία ευέλικτων και μικρού βάρους κεραιών που θα μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε μελλοντικά αεροσκάφη, όπως τα ηλεκτροκίνητα drones για τη μεταφορά εμπορευμάτων ή από αεροταξί, τα οποία θα μεταφέρουν επιβάτες. Η χρήση του αναφερόμενου υλικού επιλύει ένα ουσιαστικό πρόβλημα που αντιμετωπίζουν τα μικρότερα αεροσκάφη σχετικά με τη χρήση ραδιοεπικοινωνιών που στηρίζονται σε δορυφόρους και οι οποίες απαιτούν συνήθως τη χρήση συστημάτων τύπου δορυφορικού πιάτου, τα οποία έχουν μεγάλο βάρος ή μπορούν να επηρεάσουν την ομαλή ροή του αέρα, προκαλώντας οπισθέλκουσα, η αντιμετώπιση της οποίας απαιτεί την κατανάλωση μεγαλύτερης ποσότητας ενέργειας.

Η έρευνα που έχει γίνει κατά την τελευταία πενταετία έχει αποδείξει ότι το aerogel που αποτελείται κυρίως από αέρα, ενώ μπορεί να παραχθεί σε τέτοιο πάχος που να είναι ικανό να αποτελέσει τη βάση μιας λειτουργικής κεραίας, με υψηλό βαθμό προσαρμοστικότητας στην άτρακτο, ενώ εξαιτίας της εύκαμπτης μορφής του, μπορεί να προσαρμοστεί σε κάθε σχήμα ατράκτου. Το πάχος του αναφερόμενου υλικού που μπορεί να λειτουργήσει ως υπόστρωμα κεραίας επικοινωνίας μπορεί να ξεπεράσει τα δύο χιλιοστά με ακτίνα 25,4 χιλιοστών.

Η μελέτη της χρήσης νέων υλικών γίνεται στο πλαίσιο του προγράμματος (Convergent Aeronautics Solution –CAS) με στόχο τη χρήση καινοτομικών τεχνολογιών και υλικών σε αεροπορικές εφαρμογές.

Ηλεκτροκίνηση και υδρογόνο

Όπως δείχνουν οι εξελίξεις η ενσωμάτωση της ηλεκτρικής αεροπορίας των drones στη διαχείριση του εναέριου χώρου με το επίκεντρο του ενδιαφέροντος στην ασφάλεια των πτήσεων, αποτελεί την κεντρική πρόκληση των εξελίξεων μέσω της ανάπτυξης του κατάλληλου τεχνολογικού πλαισίου, της απαραίτητης τεχνογνωσίας, της δομής διαχωρισμού και οργάνωσης του νέου εναέριου χώρου, αλλά και της απαραίτητης διάχυσης της τεχνολογίας προς όλους τους ενδιαφερόμενους, χρήστες, επιχειρήσεις, χειριστές, αλλά και το καταναλωτικό κοινό ως αποδέκτη των υπηρεσιών. Το κεντρικό χαρακτηριστικό των εξελίξεων εντοπίζεται στην ηλεκτροκίνηση, η οποία φαίνεται ότι μαζί με το καύσιμο υδρογόνο θα αποτελέσει το τέταρτο στάδιο τεχνολογικής εξέλιξης για τον τομέα της αεροπορίας (ανεμοπορία, μηχανές εσωτερικής καύσης, κινητήρες τζετ, ηλεκτροκίνηση).

Στον τεχνολογικό ορίζοντα των επόμενων πέντε ή δέκα χρόνων, οι εξελίξεις στον τομέα των drones καθοδηγούνται από την ηλεκτροκίνηση, αλλά και το καύσιμο υδρογόνου, συμβαδίζοντας με τις εξελίξεις στους υπόλοιπους τομείς της βιομηχανικής δραστηριότητας, με σημείο αιχμής την αντικατάσταση της καύσης των συμβατικών ορυκτών καυσίμων, από την πράσινη παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, που οδηγεί στη μηδενική εκπομπή βλαβερών ρύπων.

Η παραπάνω ανάλυση παρουσιάζει τις οργανωτικές και τεχνολογικές εξελίξεις στις ΗΠΑ, ενώ παράλληλα αναδιοργανώνεται το θεσμικό-νομοθετικό πλαίσιο, ενώ ακολουθεί η Ευρώπη.

Προώθηση σημαντικής νομοθεσίας

Στις 30 Ιουλίου, έγινε γνωστό ότι η Επιτροπή για τις Μεταφορές και τις Υποδομές στη Βουλή των Αντιπροσώπων ενέκρινε ομόφωνα το νομοσχέδιο για την ΑAM (the Advanced Air Mobility Coordination and Leadership Act – H.R 1339) το οποίο προβλέπει τη σύσταση μιας κοινής επιτροπής συνεργασίας μεταξύ διαφορετικών αμερικανικών υπηρεσιών, η οποία θα συνεργαστεί πιο αποτελεσματικά και θα συντονιστεί με τη βιομηχανία στον τομέα της UAM, με έμφαση στην αναβαθμισμένη εναέρια αστική κινητικότητα (AAM). «Είναι ενθαρρυντικό να βλέπουμε το νομοσχέδιο της ΑΑΜ να προωθείται μέσω της κοινοβουλευτικής διαδικασίας. Χαιρετίζουμε την Επιτροπή Μεταφορών και Υποδομών της Βουλής των Αντιπροσώπων για την έγκριση αυτής της σημαντικής νομοθεσίας και είμαστε ευγνώμονες στους βουλευτές Sharice Davids (Δημοκρατικό Κόμμα) και Garret Graves (Ρεπουμπλικανικό Κόμμα) για τον ηγετικό ρόλο που είχαν στην προώθηση του νομοσχεδίου» δήλωσε ο Pete Bunce εκτελεστικός διευθυντής της αρμόδιας ένωσης κατασκευαστών General Aviation Manufacturers Association (GAMA).

Το αναφερόμενο νομοσχέδιο «βοηθάει να διασφαλιστεί ότι η βιομηχανία και η ομοσπονδιακή κυβέρνηση συντονίζονται πρακτικά, καθώς ο τομέας ΑΑΜ συνεχίζει το μεταρρυθμιστικό έργο του για την εισαγωγή ηλεκτρικών αεροσκαφών στο σύστημα του εθνικού εναέριου χώρου. Αυτό θα είναι σημαντικό για αυτόν το νέο και καινοτόμο τομέα της αεροπορίας, καθώς εξυπηρετεί επιπρόσθετες επιλογές μετακίνησης και μεταφορών, ενώ δημιουργεί θέσεις εργασίας και οικονομική δραστηριότητα, προωθεί την περιβαλλοντολογική βιωσιμότητα και τις νέες τεχνολογίες, ενώ υποστηρίζει την προετοιμασία μας για την αντιμετώπιση εκτάκτων αναγκών, αλλά και την ανταγωνιστικότητά μας» ανέφερε σχετική ανακοίνωση της GAMA.

Ειδικότερα, η κοινή ομάδα εργασίας θα έχει ως αποστολή την επανεξέταση και την κατάθεση συστάσεων για το ρόλο των ομοσπονδιακών υπηρεσιών στον τομέα της ΑΜΜ, πέραν του αρχικού σταδίου πιστοποίησης των αεροσκαφών και του επιχειρησιακού σκέλους του κλάδου. Παράλληλα, η επιτροπή θα εξετάζει ζητήματα που σχετίζονται με την οικονομική δυναμική του χώρου, τις ευκαιρίες δημιουργίας θέσεων εργασίας, τους ενδεχόμενους φυσικούς κινδύνους, αλλά και τους κινδύνους κυβερνοασφάλειας και τις τακτικές για τη μείωσή τους, όπως και την ανάπτυξη των απαραίτητων υποδομών.