در سال ۲۰۱۲، ارتش بریتانیا پهپاد کوچک نانو هورنت را با وزنی معادل شانزده گرم برای کمک به عملیات نیروهای پیاده نظام در افغانستان به کار گرفت.
ریزپرنده های نظامی نوعی کوادکوپتر کوچک هستند که به جای حمل تجهیزات امدادی، توانایی حمل بمب را دارند. به دلیل اندازه کوچک و قابلیت انتقال یک بمب، این دستگاه ها می توانند برای هدف گیری نقاط مشخص یا انجام عملیات ترور در موقعیت های خاص مورد استفاده قرار گیرند.
اگر بخواهیم تعریف دیگری از ریزپرنده داشته باشیم می توانیم بگوییم
پرنده های هدایت شونده از دور یا پهپاد، دستگاه هایی کوچک با اندازه هایی بین چند ده سانتی متر تا دو متر هستند. این ابزار معمولاً مجهز به دوربینی است که تصاویر را بهصورت آنلاین به مرکز کنترل یا اپراتور ارسال می کند. اپراتور می تواند از این دوربین برای عکسبرداری یا فیلمبرداری هوایی بهره ببرد، که سوژه های آن شامل مناظر طبیعی، اماکن تاریخی یا مذهبی، نماهای شهری و حتی صحنه های فیلم های اکشن میشود. با این حال، کاربرد دوربین های پهپاد تنها به هنر محدود نیست و کمک های قابل توجهی به مهندسان نیز ارائه می دهد.
به عنوان مثال، از این ریزپرنده ها برای تهیه نقشه های هوایی استفاده می شود یا کشاورزان می توانند وضعیت محصولات خود را ارزیابی کرده و حتی سم پاشی مزارع را با آن انجام دهند. علاوه بر این، در هنگام وقوع حوادث طبیعی نیز نقش مهمی ایفا می کنند؛ از جستجوی افراد گیر افتاده در کوه ها و برف، افراد گمشده یا در حال غرق شدن گرفته تا گزارش زنده از خسارات سیل و طوفان به مسئولین و ارسال تصاویر زنده از آزاد راه ها و جاده ها برای مدیریت ترافیک. البته باید اشاره کرد که با وجود این همه کاربرد مثبت، پهپاد ها می توانند در امور غیر قانونی نیز مورد سوء استفاده قرار گیرند، مانند انتقال مواد مخدر، قاچاق انواع اسلحه یا حتی فعالیت های قاچاق مرزی. با این حال، در کنار تمام این استفاده ها، پهپادها جایگاه خاصی در دنیای سرگرمی و بازی پیدا کرده اند و بهره گیری از آن ها صرفاً برای تفریح هم بسیار محبوب شده است.
ریز پرنده ها از چه اجزایی تشکیل شده است؟
اجزای تشکیل دهنده ریزپرنده ها شامل موارد زیر است:ایر فریم
به ساختمان و بدنه یک ریز پرنده، ایر فریم گفته می شود. ایر فریم باید بر اساس نوع پرنده طراحی شده و ویژگی های آیرو دینامیکی لازم را داشته باشد. برای مثال، ایر فریم یک پرنده تک موتوره با بال ثابت با ایر فریم یک کوادکوپتر که توانایی پرواز عمودی دارد، کاملاً متفاوت است. یکی از نکات مهم در طراحی ایرفریم، جنس متریال به کار رفته در آن است. بدنه باید به گونه ای انتخاب شود که علاوه بر برخورداری از استحکام کافی، وزن بسیار سبکی نیز داشته باشد. زیرا وزن یکی از عوامل حیاتی در طراحی هر نوع پهپاد محسوب می شود.موتور ها
موتور های مورد استفاده در ریز پرنده ها بیشتر از نوع الکتریکی هستند، گرچه می توان از موتور های سوختی نیز بهره برد. موتور های الکتریکی به کار رفته در این دستگاه ها معمولاً موتور های براشلس سه فاز بسیار کوچک اند که فاقد جاروبک بوده و مزیت هایی همچون کاهش اصطکاک و افزایش بازده دارند. به همین دلیل این موتور ها در پهپاد ها بسیار رایج هستند.منبع تغذیه در ریزپرنده ها معمولاً برق دی سی است، اما از آنجا که موتور براشلس نیاز به برق متغیر دارد، وجود یک اینورتر الزامی است. این اینورتر وظیفه تبدیل برق دی سی به ولتاژ و فرکانس مورد نیاز موتور را بر عهده دارد.
علاوه بر این، کنار هر موتور الکتریکی از یک قطعه به نام اسپید کنترلر استفاده می شود. اسپید کنترلر سیگنال های الکتریکی دریافت شده از کنترلر اصلی دستگاه را پردازش کرده و ولتاژ و فرکانس مناسب برای عملکرد بهینه موتور براشلس را تولید می کند، به طوری که پرنده بتواند در وضعیت مطلوب فعالیت کند.
منبع تغذیه
وع منبع تغذیه بر اساس نوع موتور مشخص می شود، که می تواند سوختی یا الکتریکی باشد.در مورد تغذیه الکتریکی، عموماً از باتری های لیتیوم پلیمر استفاده می شود که قابلیت شارژ مجدد دارند. این باتری ها براساس استاندارد خاصی تولید شده و ولتاژ آن ها به واحد یا سل تعیین می گردد؛ هر سل دارای ولتاژ 3.7 ولت است.
به عنوان مثال اگر موتور نیاز به ولتاژ 11.1 ولت داشته باشد، باید از باتری با 3 سل استفاده شود. البته، مقادیر ذکر شده تئوری هستند و در شرایط واقعی ممکن است کمی تلرانس وجود داشته باشد. ظرفیت توان باتری با واحد آمپر-ساعت مشخص می شود؛ برای نمونه، باتری با ظرفیت 7000 میلی آمپر ساعت قادر است در صورتی که جریان مصرفی پایدار 7 آمپر باشد، به مدت یک ساعت کار کند و سپس شارژ آن تمام شود. از نظر وزن، باتری های لیتیوم پلیمر به دلیل نسبت پایین وزن به توان، مزیت مهمی دارند و گزینه ای مناسب برای استفاده در تجهیزات سبک و قابل حمل هستند.
اویونیک
در هواگرد ها، به تمامی تجهیزات الکترونیکی مرتبط با پرواز، اویونیک گفته می شود. این واژه از ترکیب کلمات Aviation و Electronics شکل گرفته است.بخش الکترونیکی شامل دو قسمت اصلی است: بخش قدرت و بخش فرمان.
بخش قدرت شامل منابع تغذیه الکتریکی و اسپید کنترل هایی است که با جریان و ولتاژ بالا کار می کنند. جریان مصرفی موتور ها که از طریق اسپید کنترل از باتری ها تأمین می شود، معمولاً بسیار زیاد است و در برخی موارد می تواند به چند ده آمپر نیز برسد. همچنین، سرور موتور هایی که برای کنترل سطوح کنترلی به کار می روند نیز در این بخش قرار دارند.
بخش کنترل و فرمان شامل تمامی تجهیزات کنترلی، سنسور ها و ماژول هایی است که اولاً با سطح ولتاژ بسیار پایین کار می کنند و دوماً برای کنترل و هدایت پرواز ریز پرنده ها به کار می روند. این تجهیزات شامل فرستنده و گیرنده های رادیویی و سایر ماژول ها هستند.
در ریزپرنده ها، از دو باند رادیویی متفاوت استفاده می شود؛ یکی برای دریافت و ارسال داده های مرتبط با کنترل پرواز و دیگری برای ارسال اطلاعات جمع آوری شده توسط ماژول ها و سنسور ها، مانند داده های دوربین.
ماژول GNSS
برای دریافت اطلاعات مکانی به صورت لحظه ای از این ماژول بهره برداری می شود.ماژول شتاب سنج
برای اندازه گیری شتاب ریز پرنده و ارسال گزارش به پردازنده اصلی به کار می رود.ماژول سنجش سرعت زاویه ای
برای اندازه گیری سرعت زاویه ای و انتقال گزارش به پردازنده اصلی به کار می رود.ماژول فاصله سنج لیزری و اولتراسونیک
برای اندازه گیری فاصله ریز پرنده از زمین، اشیاء و موانع موجود در مسیر، از این فناوری استفاده می شود. کاربرد این سیستم در فرایند نشست و برخاست خودکار و همچنین جلوگیری از برخورد با موانع است.ماژول دوربین
ماژول دوربین یا سامانه الکتروپتیک از دو بخش اصلی تشکیل شده است: دستگاه دوربین و گیم بال. وظیفه این سامانه، تثبیت دوربین در برابر تکان ها و لرزش های جزئی پهپاد هنگام پرواز است تا امکان فیلمبرداری با کیفیت بالا فراهم شود.آنتن ها
برای ارتباط ریز پرنده با رادیو کنترل از آنتن ها استفاده می شود. روی ریز پرنده، یک جفت آنتن نصب شده و یک جفت دیگر نیز روی رادیو کنترل قرار دارد. در برخی مواقع ممکن است یک آنتن کمکی در کنار اپراتور قرار داده شود که برای برقرار کردن ارتباط در فواصل دورتر به کار می رود.فلایت کنترل
یک کامپیوتر کنترل پرواز به صورت ماژولار طراحی شده است که امکان اتصال سنسورها و ماژول های مختلف را فراهم می کند. فلایت کنترل در واقع به عنوان مغز اصلی ریز پرنده عمل کرده و تمامی بخش های آن را مدیریت و کنترل می کند. به بیان ساده، عملکرد آن شبیه به ECU در خودرو هاست.رادیو کنترل
کنترلری است که در اختیار اپراتور قرار دارد و به کمک آن می توان ریزپرنده را هدایت کرد. این کنترلر معمولاً دارای دو ولوم برای تنظیم سرعت و کنترل سطوح پروازی است. در برخی مدل ها، ممکن است یک مانیتور لمسی نیز تعبیه شده باشد که اطلاعات مختلفی از جمله تصاویر دوربین را به اپراتور نمایش دهد یا به او امکان پیکر بندی تنظیمات گوناگون ریز پرنده را بدهد. همچنین، روی رادیو کنترلر یک آنتن نیز نصب شده است.عملکرد ریز پرنده ها درمیدان جنگ
به نظر می رسد ریز پرنده ها می توانند تأثیرات قابل توجهی در عملکرد یک واحد نظامی داشته باشند. این فناوری ها با قابلیت های پیشرفته مانند شناسایی و نظارت دقیق، انتقال اطلاعات در زمان واقعی، و کمک به عملیات های تاکتیکی، می توانند به افزایش کارایی و ایمنی نیرو ها کمک کنند.برای مثال، از ریز پرنده ها می توان برای جمع آوری اطلاعات درباره موقعیت دشمن یا ارزیابی خطرات محیطی پیش از اقدام نظامی استفاده کرد. علاوه بر این، توانایی آن ها در دستیابی به مناطق سخت دسترس می تواند دید گسترده تری را برای فرماندهان فراهم کند و تصمیم گیری را بهینه تر سازد.
اولین کاربرد می تواند به جاسوسی و ثبت تصاویر و ویدئو از مناطق مهم طرف مقابل در خطوط مقدم اختصاص یابد. این شامل نظارت بر تحرکات دشمن، شناسایی تجهیزات و ادوات، بررسی مناطق و اماکن استراتژیک مانند پل ها و ساختمان ها، ارزیابی میزان آب رودخانه ها، تعیین مکان های تجمع نیرو های دشمن و تهیه نقشه هوایی آنلاین از منطقه نبرد برای هماهنگی و هدایت عملیات می شود.
دومین کاربرد هدایت آتش توپخانه های مدرن و سنتی است که با استفاده از ریز پرنده ها امکان تعیین گرای دقیق اهداف مهم را برای توپخانه فراهم می سازد. همچنین می توان از تصاویر آنلاین برای تصحیح محل برخورد گلوله ها بهره گرفت تا دقت آتش افزایش یابد.
این فناوری قادر است موقعیت جغرافیایی هدف را به طور مستقیم در اختیار سامانه های پیشرفته ای همچون توپخانه سزار فرانسوی، پالس اسرائیلی یا سیستم راکت انداز هایمارس آمریکایی قرار دهد.
به این ترتیب، بدون نیاز به حضور یک دیده بان انسانی، راکت ها یا موشک های بالستیک تاکتیکی به سوی هدف شلیک خواهند شد. این قابلیت در چارچوب جنگ شبکه محور شناخته می شود که نقش مهمی در بهبود سامانه های نظامی ایفا می کند.
کاربرد سوم آن بمب کوچک هدایت شونده است به این صورت که از یک ریز پرنده می توان به عنوان حامل بمب کوچک یا خمپاره ۶۰ میلی متری استفاده کرد و آن را با دقت به سمت اهدافی همچون تجمع تجهیزات یا نیرو های دشمن هدایت نمود. این روش به شکل گسترده ای در میدان نبرد اوکراین به کار گرفته شده و به نقطه ضعف مهمی برای ارتش قدرتمند روسیه، تبدیل شده است. اپراتور با استفاده از این ریز پرنده حامل بمب، منطقه مشخصی را جستجو می کند تا هدف خود را شناسایی کرده و سپس آن را منهدم سازد.
کاربرد چهارم آن بمب پرنده هوشمند است که با پیشرفت سریع تکنولوژی و ظهور هوش مصنوعی، شرکت های تسلیحاتی به طور مداوم در حال بررسی استفاده از این فناوری در تجهیزات جنگی هستند. هدف اصلی آنها کاهش نیاز به نیروی انسانی و بالا بردن دقت و اثربخشی تسلیحات است.
در گذشته اشاره شد که یک تیم شناسایی می تواند با کمک ریز پرنده ای، منطقه مورد نظر را بررسی کند، هدف را شناسایی کرده و تحت نظارت قرار دهد. سپس اپراتور مکان حضور هدف را به تیم انهدام منتقل کرده و در نهایت، ریز پرنده حامل بمب را به سمت هدف هدایت کند.
حال تصور کنید ریزپرنده ای مجهز به هوش مصنوعی و سیستم پردازش تصویر بتواند به صورت خودکار منطقه ای را بررسی کرده، هدف را شناسایی کند و با تایید نهایی انسان، بهترین مکان برخورد را انتخاب و عملیات را اجرا کند.
اگر تعداد زیادی از این ریز پرنده های هوشمند به میدان نبرد فرستاده شوند، پیامد های آن برای یگان های زرهی در حال حرکت، گردان های توپخانه ثابت یا سیستم های دفاعی مستقر در منطقه چه خواهد بود؟ تصور چنین شرایطی دشوار است که چگونه یک شیء پرنده کوچک، با اندازه ای کمتر از یک انسان، می تواند خسارت های قابل توجهی به نیرو های دشمن وارد کند.
کاربرد پنجم حمل تسلیحات و تجھیزات مختلف به منطقه نبرد است به این صورت که با استفاده از ریز پرنده ها می توان مایحتاجی مانند مهمات، تجهیزات پزشکی، آب، غذا و دیگر ضروریات را به یگان های نظامی منتقل کرد، بدون اینکه نگرانی از بابت از دست دادن یک بالگرد، خودرو یا به ویژه نیروی انسانی وجود داشته باشد. نکته قابل توجه این است که حتی اگر ریز پرنده به هدف نرسد، مشکل چندانی ایجاد نمی شود؛ در نهایت تنها یک پهپاد کم هزینه و مقدار محدودی از محموله از دست داده اید و می توانید مجدداً آن ها را ارسال کنید.
اصلی ترین کاربرد نظامی ریزپرنده ها شامل انجام اقدامات تروریستی و تخریب مکان های حساس از طریق بمب های متصل به آن ها می شود.
به بیان دیگر، می توان گفت که ریز پرنده ها به نوعی جایگزین عوامل انسانی در انجام عملیات انتحاری شده اند. با قابلیت هدایت از راه دور و امکان پرواز در ارتفاعی پایین تر نسبت به پهپاد ها، این دستگاه ها کمتر در معرض رصد و رهگیری نیرو های امنیتی قرار می گیرند.
عوامل اسرائیل در داخل خاک ایران از این ریز پرنده ها به منظور گمراه کردن سامانه های پدافندی در شهر های مختلف استفاده کرده اند. همچنین گفته می شود که این ریز پرنده ها، که به طور کنترل شده از راه دور هدایت می شدند، در عملیات ترور سران بلند پایه نظامی کشور نقش داشته اند.
با توجه به ابعاد کوچک این ریز پرنده ها، عوامل موساد آن ها را با استفاده از وانت ها یا خودرو های دو کابین بزرگ به محل انجام عملیات تروریستی منتقل می کنند تا کمتر جلب توجه کنند. همچنین، مدت زمان پرواز ریز پرنده تا اجرای عملیات تروریستی گاهی کمتر از یک دقیقه است.
راه های مقابله با ریز پرنده ها
رادار ھای قدیمی مناسب رھگیری ریز پرنده ھا نیستند چرا که الگوریتم پروازی ریز پرنده ها به طور قابل توجهی با چیزی که کنترلر های راداری سنتی به آن حساس هستند، متفاوت است. این تفاوت ناشی از ویژگی های خاص ریز پرنده ها از جمله سطح مقطع راداری (RCS)، سرعت و ارتفاع پروازی بسیار پایین تر آن ها در مقایسه با تهدیدات ارتفاع پست دهه های گذشته مثل موشک های کروز و جنگنده ها است.سیستم های راداری قدیمی مختص ارتفاع پست ممکن است حضور ریز پرنده ها را به عنوان یک اعوجاج شناسایی کرده و به جای نمایش روی مانیتور، این سیگنال ها را فیلتر کنند. در نتیجه ممکن است هیچ تصویری از این پرنده ها روی مانیتور دیده نشود، در حالی که همین سیگنال های نادیده گرفته شده می توانند منجر به انهدام خود سیستم شوند.
با توجه به این توضیحات، دو روش اصلی برای مقابله با ریز پرنده ها مطرح می شود: اول، استفاده از پدافند غیرعامل و دوم، بهره گیری از پدافند عامل.
پدافند غیر عامل
برای دستیابی به این هدف، اقداماتی انجام می شود تا اثرات ناشی از حمله ریز پرنده ها به تأسیسات و تجهیزات به حداقل رسیده یا خنثی شوند. این اقدامات شامل موارد زیر هستند: 1. ایجاد پوشش استتاری و مخفیسازی 2. استفاده از پرده های دود 3. نصب فنس و توری برای به دام انداختن ریز پرنده ها و جلوگیری از برخورد و فعال شدن سر جنگی بمبچه هایی که حمل می کنند.پدافند عامل
این موضوع به طور کلی شامل دو روش اصلی می شود: 1. روش سخت 2. روش نرمروش سخت شامل موارد زیر می باشد
سامانه موشکی
سامانه های پدافند هوایی موشکی می توانند به عنوان یکی از گزینه های مقابله با ریز پرنده ها مورد استفاده قرار گیرند، اما این سامانه ها با چالش های فراوانی رو به رو هستند. ریز پرنده ها به دلیل ابعاد کوچکشان، هدف گیری را دشوار می کنند و ممکن است موشک از کنار هدف عبور کرده و برخورد صورت نگیرد. حتی حسگرهای مجاورتی نیز ممکن است قادر به شناسایی ریز پرنده ها نباشند.علاوه بر این، موشک های هدایت شونده با فناوری فروسرخ نیز با دشواری مواجه اند، چرا که رد حرارتی تولیدشده توسط ریز پرنده ها بسیار پایین و تقریباً ناچیز است، به حدی که دنبال کننده موشک قادر به قفل کردن روی هدف نیست. از سوی دیگر، سرعت پایین ریز پرنده ها در مقابل سرعت بسیار بالای موشک ها که چندین برابر سرعت صوت است باعث کاهش بیشتر احتمال برخورد به هدف می شود، زیرا ریز پرنده عملاً در مقایسه با سرعت بالای موشک تقریباً ثابت به نظر می رسد.
توپ های ضد هوایی
توپ های ضد هوایی قدیمی مثل ZU-23 یا شیلکا که هدایت آن ها به صورت چشمی انجام می شود و حتی مدل های هدایت راداری این نوع توپ ها، به دلیل استفاده از گلوله های قدیمی، تاثیر چندانی روی ریز پرنده ها ندارند. علت این مسئله به اندازه کوچک این اهداف باز می گردد که احتمال برخورد گلوله ها با آن ها بسیار پایین است.استفاده از شاتگان ها
به دلیل استفاده شاتگان ها از گلوله های Beehive، ترکش ها یا ساچمه های موجود در این نوع گلوله ها قادرند باعث انهدام ریز پرنده و حتی نابودی سر جنگی آن شوند.استفاده از ریز پرنده علیه ریز پرنده
در این روش، ریز پرنده پدافندی به سمت ریز پرنده متخاصم حرکت کرده و با ضربه ای به آن برخورد می کند. هدف اصلی این برخورد، بر هم زدن تعادل ریز پرنده متخاصم، شکستن بخشی از بدنه یا آسیب رساندن به پره های موتور آن است.در صورت موفقیت، منهدم شدن ریز پرنده متخاصم قطعی خواهد بود. البته احتمال دارد که ریز پرنده خودی نیز در این فرآیند آسیب ببیند یا کاملاً نابود شود. اگر ریزپرنده پدافندی به سر جنگی مجهز باشد، عملیات انهدام ساده تر انجام می گیرد. در این شرایط، کاربرد این نوع ریز پرنده تنها محدود به مقابله با نمونه های مشابه خود نیست، بلکه می توان از آن برای حمله به اهداف دیگری همچون بالگرد ها نیز استفاده کرد.
روش نرم
ریز پرنده ھا از آنجایی که معمولاً به وسیله انسان ھا ھدایت می شوند و یا باید دیتای مورد نظر را به مرکز کنترل واپراتور بفرستند یا حتی برای ھدایت به داده ھایGNSS نیاز دارند پس می بایست یک یا چند خط داده بین اپراتور وریز پرنده وجود داشته باشد. حتی اگر فرض کنیم یک پرنده صد درصد خودمختار است باز ھم به داده ھای جی پی اس و گلوناس احتیاج دارد مگر این که ریزپرنده نیز هدایت شونده توسط اپراتور باشد و یا سیستم ھدایت آن با استفاده از پردازش تصویرباشد.استفاده از سامانه ھای اخلالگر رادیویی بین ریزپرنده و مرکز اپراتور
می توان تجھیزات اخلالگر ارتباطی رادیویی در اماکن و روی تجھیزات مختلف نصب کرد. امروزه با پی بردن خطرات ناشی از ریزپرنده ھا برای خودروھای زرھی کشورھایی مانند روسیه که خود زخم خورده ریزپرنده ها ھستند و یا دیگر کشورھا که در حال استفاده از تجارب جنگ اوکراین ھستند سعی در نصب این تجھیزات بر روی خودروھای زرھی خود دارند. بدون شک در آینده یکی از اجزای اصلی موجود در برجک تانک ھا و نفربرھا و خودروھای جنگی مانند امرپ ھا سامانه ھای اخلالگر رادیویی ھستند.سامانه ھای اخلالگرGNSS
بدون شک با توجه به درک کردن خطرات ھدایت ماھواره ای برای استفاده ھای نادرست و خطرناک به فکر سامانه ھای اخلالگر بر روی سیگنا ل ھای جی پی اس یا گلوناس فتاده اند ھرچند ایالات متحده به عنوان صاحب امتیاز سامانه جی پی اس ادعا دارد دو نوع سیگنال جی پی اس وجود دارد یک سیگنال عمومی که تمام عموم مردم جھان به آن دسترسی دارند و کاربرد تجاری دارد که می توان با ساخت ماژول ھای پیشرفتھ دقت آن را افزایش داد طوری که برخی کشورھا و گروه ھای شبه نظامی از سیگنال تجاری جی پی اس استفاده نظامی می کنند. سیگنال دیگر از نوع نظامی است که دارای دقت بسیار بالا و اختلال پذیری کمتر نسبت به سیگنال عمومی است.منبع: پژوهش راسخون
