Úr stjórnstöðinni bæta fjarstjórnendur talsverðu við tölvuforrit flugvélarinnar á grundvelli radarmynda.

Þegar miklir skógareldar herja á Kaliforníu senda bandarísk yfirvöld ómannaðar vöktunarflugvélar á loft til að fylgjast með og kortleggja útbreiðslu eldanna. Í suðurhluta Bandaríkjanna, við landamærin að Mexíkó, notar landamæralögreglan ómannaðar flugvélar í leit að ólöglegum innflytjendum, eiturlyfjasmyglurum og mögulegum hryðjuverkamönnum. Þegar fellibyljir riðu yfir Louisiana og Texas árið 2008, notuðu yfirvöld ómannaðar flugvélar til að leita að fólki og athuga skemmdir á mannvirkjum, rétt eins og ómannaðar flugvélar eru notaðar til hjálpar við að kortleggja flóð í norðurhluta landsins þegar fljótið Red River flæðir yfir bakka sína. Handan Kyrrahafsins, í Japan, eru líka notaðar ómannaðar vélar. T.d. nota bændur ómannaðar þyrlur til að úða skordýraeitri yfir akra, eða jafnvel við áburðardreifingu.

Ómannaðar flugvélar hafa nú lengi verið í almennri notkun hjá herjum ýmssa landa og gegna æ þýðingarmeira hlutverki á vegum bæði Bandaríkjamanna og evrópskra herja í ýmsum heimshlutum, en það er fyrst núna sem þessi forrituðu loftför eru að komast í gagnið í borgaralegu hlutverki.

Aðdáendur og framleiðendur þessara véla – sem meðal fagmanna ganga undir heitinu UAV (Unmanned Aerial Vehicles) eða UAS (Unmanned Aerial Systems) – sjá fjölmörg tækifæri til að láta þessar sjálfvirku vélar taka við ýmsum verkefnum sem nú er sinnt af hefðbundnum flugvélum og flugmönnum. Þeir telja líka að sjálfvirku vélarnar geti annast verkefni sem nú er ekki unnt að sinna með venjulegum mönnuðum vélum, vegna þess að það er of dýrt. Ómannaðar flugvélar hafa marga kosti umfram þær mannstýrðu, en jafnframt hafa þær gerðir sem nú eru framleiddar einnig ýmsa galla í borgaralegum verkefnum. Helsta ástæðan er sú að núverandi flugstjórnarkerfi ráða alls ekki við ómannaðar vélar, enda byggt á beinu talsambandi milli flugumferðarstjóra og flugmanna.

Ný flugstjórnarkerfi eru nú þegar á leiðinni og þau munu breyta þessari mynd. Yfirvöld, flugvélaframleiðendur og hátæknifyrirtæki í Evrópu og Bandaríkjunum standa að ýmsum verkefnum sem ætlað er að leggja grunninn að því að ómannaðar flugvélar geti farið um almennar flugleiðir ásamt hefðbundnum vélum þar sem menn sitja enn við stjórnvölinn.

Fleiri fjarstjórnendur en flugmenn

Sögu ómannaðra flugvéla má rekja allt aftur til fyrri heimsstyrjaldar, þegar fyrstu tilraunirnar voru gerðar. Það var þó ekki fyrr en í seinna stríði sem fjarstýrðar vélar voru fyrst notaðar sem árásarvopn og þróunin hélt áfram eftir stríð og þotuhreyflarnir bættust við. Í Víetnamstríðinu á 7. og 8. áratugnum notaði bandaríski herinn ómannaðar flugvélar einkum til eftirlitsflugs. Framleiðsla þróaðri gerða tók kipp upp úr 1980 í takt við þróun tölvutækninnar. Enn í dag er drifkrafturinn að baki þessarar hátækni fyrst og fremst hernaðarlegur og ómannaðar flugvélar eru einkum þróaðar og framleiddar í Bandaríkjunum, Ísrael og Bretlandi.

Fjöldi ómannaðra flugvéla í eigu bandaríska hersins hefur aukist hratt síðustu 10 ár. Árið 2000 voru þær innan við 50 en eru nú komnar yfir 5.500. Árið 2009 tilkynnti bandaríski flugherinn að þar væru nú þjálfaðir fleiri fjarstjórnendur fyrir ómannaðar vélar en flugmenn.

Augljósasti kosturinn er auðvitað sá að í ómannaðri flugvél er líf áhafnarinnar ekki í hættu. Fjarstjórnendur sitja öruggir í mörg þúsund kílómetra fjarlægð í herstöðvum heima í Bandaríkjunum. Þaðan stjórna þeir vélunum og taka við gögnum sem myndavélar og skynjarar flugvélanna afla. Fyrir hverja flugvél af gerðinni MQ-9 Reaper, sem í borgaralegri útgáfu kallast Ikhana, þarf einn „flugmann“ til að fjarstýra vélinni og tvo aðra til að taka við gögnum og greina þau. Árið 2013 á einn fjarstjórnandi að geta stýrt þremur vélum í senn og jafnvel fjórum í neyðartilvikum.

Ómönnuðu vélarnar hafa líka þann stóra kost að geta verið mun lengur á lofti. Öfugt við mannaðar flugvélar er engin þörf að lenda til að hvíla flugmanninn eða sinna þörfum hans fyrir mat og svefn. Nú gildir aðeins þörfin fyrir eldsneyti, almenna yfirferð og viðhald. Samanlagt hefur þetta í för með sér að ómönnuðu vélarnar verða ódýrari í rekstri. Til viðbótar eru ómannaðar vélar ódýrari í framleiðslu vegna þess að ekki þarf nein stjórntæki né annan búnað fyrir áhöfn.

NASA notar vélarnar til rannsókna

Framleiðendur og aðrir áhugamenn um ómannað flug telja að kostir og notkunarmöguleikar ómannaðra flugvéla geri þær að góðum kosti til að takast á við margvísleg verkefni á hinu borgaralega sviði og þær geti leyst enn fleiri slík verkefni í framtíðinni. Rétt eins og á hernaðarsviðinu getur hér verið um að ræða verkefni sem eru áhættusöm fyrir hefðbundnar flugvélar og flugmenn, einhæft og langvarandi flug eða þá verkefni sem ómannaðar flugvélar ráða einfaldlega betur við en hinar hefðbundnu.

Nú þegar hafa stjórnvöld í ýmsum löndum, auk samtaka og rannsóknastofnana, tekið ómannaðar flugvélar í notkun í margvíslegum tilgangi. Þessi útbreiðsla er þó enn fremur takmörkuð og notkunin oft á tilraunastigi. Bandaríska geimferðastofnunin NASA hefur t.d. á síðustu árum bætt ómönnuðum flugvélum í flugflota sinn. Þessar vélar eru notaðar í sambandi við vísindarannsóknir, langvarandi skoðunarflug og þróun og tilraunir með nýjan tæknibúnað. NASA hefur m.a. fengið 2 Global Hawk-flugvélar, þær fyrstu sem notaðar eru án hernaðartilgangs. Önnur flugvélin var árið 2009 sett í viðamikið loftslagsrannsóknaverkefni stofnunarinnar og um vorið og sumarið fór þessi vél í 6 langa leiðangra yfir Kyrrahafi og norðurskautssvæðinu. Um borð voru 12 vísindatæki sem notuð voru til að safna gögnum í efri hluta veðrahvolfsins og neðri hluta heiðhvolfsins, sem sagt í 10-30 km hæð.

NASA hefur einnig yfir að ráða breyttri útgáfu af MQ-9 Reaper, sem í þessari borgaralegu útfærslu kallast Ikhana. Auk þess að nýtast til vísindarannsókna hefur þessi vél margoft verið látin kortleggja útbreiðslu skógarelda í Kaliforníu. Innrauðir skynjarar vélarinnar greina eld og hita í gegnum þykkan reykjarmökk og í myrkri. Tæki um borð í vélinni breyta þessum gögnum tafarlaust í myndir, sem svo eru strax sendar um gervihnött til rannsóknastöðvarinnar Ames, sem NASA rekur. Hér eru myndirnar tengdar kortum frá Google Earth og sendar slökkviliðinu, sem þannig fær heildarmynd af eldasvæðinu með aðeins örfárra mínútna seinkun. Þessi þekking er dýrmæt við ákvarðanatöku um hvar og hvernig slökkvistarf komi að bestum notum.

Önnur bandarísk stjórnvöld eru einnig tekin að nota ómannaðar flugvélar. T.d. notar öryggisdeild bandaríska innanríkisráðuneytisins allmargar MQ-9 Reaper-vélar til að vakta landamærin að Mexíkó og nú eru uppi hugmyndir um að beita sömu aðferð við landamærin að Kanada og við strendur Flórída. Annað dæmi er bandaríska sjávar- og loftslagsstofnunin NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration), sem síðan 2006 hefur notað ómannaðar flugvélar til að fljúga inn í fellibyli og safna gögnum sem unnt er að nýta til að spá fyrir um styrkleika fellibylsins þegar hann kemur inn yfir land. Ómönnuð flugvél getur flogið mun nær yfirborði sjávar og mannslíf eru ekki í hættu ef illa fer, en flug af þessu tagi er eðlilega áhættusamt.

Bæði í Bandaríkjunum og Kanada hafa stjórnvöld notað ómannaðar flugvélar til veðurrannsókna og lögregla í Los Angeles, Miami og Houston hefur gert tilraunir með vöktun frá ómönnuðum flugvélum. Í Japan hafa ómannaðar þyrlur verið notaðar í allmörg ár til eiturúðunar á ökrum og jafnvel áburðardreifingar og reynst hraðvirkari og ódýrari. Hver þyrla er sparar vinnur á við 15 landbúnaðarverkamenn.

Nýtt kerfi fyrir sjálfvirknina

Allt bendir til að á næstu árum fjölgi notkunarmöguleikum fyrir ómannaðar flugvélar á hinu borgaralega sviði, en áður en til þess kemur þarf þó að rjúfa ákveðna tæknilega múra og breyta stjórnsýslu. Enn er ekki á nokkurn hátt gert ráð fyrir þessum vélum á almennum flugleiðum og þær fljúga því nánast eingöngu um loftrými þar sem hernaðaryfirvöld hafa hönd í bagga.

Þær reglur og sú tækni sem nú eru til staðar í borgaralegu flugi taka ekki á nokkurn hátt mið af ómönnuðum flugvélum, ef frá eru skilin fjarstýrð flugvélamódel. Erfiðasti hjallinn sem þessi nýja tækni þarf að yfirstíga er þróun alveg nýs flugstjórnarkerfis sem getur skapað fulltraust öryggi í lofti þótt ómannaðar vélar séu þar ásamt mönnuðum flugvélum sem annað hvort eru í beinu sambandi við flugumferðarstjóra eða – eins og gildir um margar smærri flugvélar – fljúga sjónflug og flugmaðurinn er ábyrgur fyrir að verða ekki á vegi annarra flugvéla.

Flugumferðarstjórn byggð á radar

„Skynja og forðast“ (Sense and avoid) kallast sú tækni sem nú þarf að þróa og á að gera ómönnuðum flugvélum kleift að komast örugglega hjá árekstri við aðrar vélar og um leið sjá til þess að flugmenn hefðbundinna véla geti fylgst með hinum ómönnuðu. Meðal fagmanna er þessi þröskuldur talinn erfiðasti hjallinn á leiðinni að samhæfingu mannaðs og ómannaðs flugs. Í Bandaríkjunum þrýsta framleiðendur á stjórnvöld að leysa þennan vanda, en í Evrópu hafa þegar verið sett í gang tvö stór rannsóknaverkefni sem ætlað er að þróa sjálfvirkt kerfi til að koma í veg fyrir árekstra.

Annað verkefnið er á vegum Evrópusambandsins og undir forystu sænsku Saab-flugverksmiðjanna. Hitt er einkarekið og á vegum breskrar fyrirtækjasamsteypu. Ein mikilvægasta forsenda þess að slíkt kerfi komist í gagnið er að verulegar endurbætur verði gerðar á þeirri flugumferðarstjórnun sem nú er starfrækt. Að þessu er unnið bæði í Evrópu og Bandaríkjunum, en þetta er flókið verkefni, tímafrekt og krefst mikilla fjárfestinga ásamt miklum fjölda prófana og loks leyfisveitinga. Stjórn flugumferðar er flókið og afar nákvæmt samspil milli flugumferðarstjóra, flugmanna og hátæknibúnaðar og á þessu sviði hefur flugöryggið algeran forgang. Þótt ný tækni bætist stöðugt við, er grundvöllurinn enn sá sami og verið hefur í meira en hálfa öld – talstöðvasamskipti milli flugumferðarstjóra á jörðu niðri og flugmanna í lofti, ásamt upplýsingum frá radarstöðvum sem nema og senda boð.

Allur heimurinn prófar nýtt kerfi

Ein þeirra merkari nýjunga sem kannski gæti rutt brautina fyrir ómannaðar flugvélar er innleiðing vöktunarkerfa sem byggja á GPS-tækninni, t.d. ADS-B (Automatic Dependent Surveillance-Broadcast), sem með tímanum kynnu að hluta eða öllu leyti að koma í stað radarstöðvanna.

Rétt eins og í núverandi radarkerfi, senda flugvélar í ADS-B-kerfinu frá sér boð, sem berast flugumferðarstjórum og birtast sem eins konar radarmynd af flugvélum á svæðinu. ADS-B er hins vegar bæði mun nákvæmara og hraðvirkara kerfi, enda nýtir það gervihnetti sem senda sjálfkrafa upplýsingar um kennimerki flugvélarinnar, staðsetningu, flugstefnu og hraða til annarra flugvéla á svæðinu. Þetta kerfi kemur líka til með að virka á stórum svæðum sem radarstöðvarnar ná ekki til, svo sem yfir stórum hluta Atlantshafsins.

Í Evrópu er ADS-B-kerfið nú þegar í tilraunanotkun í allmörgum löndum, t.d. í Svíþjóð, Austurríki, Frakklandi, Þýskalandi, Grikklandi, Ítalíu, Bretlandi og Tyrklandi. Í Bandaríkjunum er verið að prófa kerfið m.a. í Flórída og Alaska og bandarísk flugmálayfirvöld áætla að unnt verði að taka það í notkun eftir 10-15 ár. Í Kanada er kerfið þegar komið í notkun á svæðinu kringum Hudsonflóa.

Farþegar án flugmanns

Þótt ADS-B geti opnað ómönnuðum flugvélum leið inn í almenna notkun, er enn ýmsum spurningum ósvarað. Hvað á t.d. að gera varðandi litlu einkavélarnar sem nú fljúga samkvæmt sjónflugsreglum? Þarf að setja þær líka inn í ADS-B-kerfið áður en unnt er að hleypa ómönnuðu vélunum á almennar flugleiðir?

Hver sem niðurstaðan verður er ógerlegt að sameina þessa umferð í lofti án þess að til sögunnar verði komið óskeikult kerfi til að koma í veg fyrir árekstra. Sumir sérfræðingar bera þetta saman við þau vandamál sem menn stóðu frammi fyrir á sínum tíma, þegar þoturnar hófu innreið sína á almennar flugleiðir þar sem gamlar skrúfuvélar voru fyrir. Slík vandamál verða ekki leyst í einu vetfangi en hægt er að vinna bug á þeim á allnokkrum tíma. Hitt er óvissara hvort farþegaflugvélar verði flugmannslausar í framtíðinni og fólk geti sætt sig við það á sama hátt og ferðalangar eru nú sums staðar farnir að ferðast með sjálfstýrðum lestum og sporvögnum.

Á sumum sviðum eru flugrekendur teknir að búa sig undir hátækni sem getur gert flugmenn alveg óþarfa. Nefna má að bandaríska hátæknifyrirtækið Rockwell Collins hefur þegar sett á markað stjórntölvubúnað sem getur tekið við af flugmanni og lent flugvél alveg sjálfvirkt ef neyðartilvik kemur upp.

Í framtíðinni gæti þetta fræðilega séð gert farþegum sjálfum kleift að ýta á „Stopp“-hnapp í neyðartilviki og flugvélin myndi þá sjálfvirkt fljúga inn til lendingar á næsta flugvelli. Stóra spurningin er sú hversu marga og þykka sálræna múra þarf að brjóta niður áður en við, hinir almennu farþegar, getum fundið okkur örugg í flugvél, þar sem hin rólega og traustvekjandi rödd flugstjórans berst okkur í rauninni frá flugturni í mörg þúsund kílómetra fjarlægð.