نویسنده: آندریا شش
اخبار – جایی که دیگران عجله می کنند، باید وارد شوند: آتش نشانان در طول عملیات نجات خود را در موقعیت های خطرناک قرار می دهند – گاهی اوقات درست در وسط دریایی از شعله های آتش. سال گذشته، خدمات آتش نشانی سوئیس به بیش از 12000 مأموریت آتش نشانی فراخوانده شد. از آنجایی که دما در یک ساختمان در حال سوختن می تواند به سطوح کشنده حدود 1000 درجه سانتیگراد برسد، مهم است که از هر گونه خطر غیرضروری جلوگیری شود. ربات های پرنده می توانند از چنین ماموریت هایی پشتیبانی کنند: محققان امپا و کالج امپریال لندن در حال حاضر در حال توسعه یک پهپاد مقاوم در برابر حرارت هستند که می تواند داده های اولیه را از نقطه داغ ارائه دهد. بر اساس این اطلاعات، مردان و زنان تیم پاسخ می توانند استراتژی خود را قبل از پرتاب به جهنم بهینه کنند. میرکو کواچ، رئیس آزمایشگاه رباتیک پایدار Empa و آزمایشگاه رباتیک هوایی در امپریال کالج لندن، می‌گوید: «پیش از رفتن مستقیم به منطقه خطر، آتش‌نشان‌ها طبیعتاً نمی‌دانند دقیقاً چه چیزی در انتظار آنها است و با چه مشکلاتی روبرو خواهند شد. برای مثال، در اینجا، پهپادهای مجهز به دوربین و حسگرهای CO2 (دی اکسید کربن) می توانند اطلاعات مهمی در مورد گسترش منابع آتش، خطرات غیرمنتظره یا افراد گرفتار شده ارائه دهند.
برای پهپادهای معمولی خیلی گرم است
پهپادها در حال حاضر برای مقابله با آتش سوزی، گرفتن عکس های هوایی، بالا بردن شیلنگ های آتش نشانی بر روی آسمان خراش ها، یا انداختن عوامل آتش نشانی به مناطق دورافتاده استفاده می شوند، به عنوان مثال برای محدود کردن گسترش آتش سوزی – اما فقط در فاصله ایمن از منبع آتش. . دیوید هوسرمن از آزمایشگاه رباتیک پایداری امپا می گوید: برای پرواز نزدیکتر، گرمای شدید تولید شده توسط آتش برای پهپادهای معمولی بسیار زیاد است. در نزدیکی آتش، قاب ذوب می شود و الکترونیک منتقل می شود. هوزرمن می گوید: «بیش از عکسبرداری هوایی از صحنه آتش سوزی از فاصله ایمن، با پهپادهای تجاری امکان پذیر نیست. بنابراین، هدف محقق ساخت پهپادی بود که بتواند در برابر گرما مقاومت کند و در نتیجه داده های سریع و دقیقی از مرکز نقطه داغ ارائه کند.
فوق العاده سبک و قوی
هاوزرمن با آتش نشانان برای تعیین الزامات یک پهپاد در ماموریت اطفای حریق کار کرد و به دنبال یافتن ماده ای شد که بتواند قلب پهپاد را به طور حفاظتی احاطه کند – موتورها، باتری ها، حسگرها و وسایل الکترونیکی. او آنچه را که در آزمایشگاه مواد و اجزای انرژی ساختمان Empa دنبال می‌کرد، پیدا کرد: محققان به رهبری شانیو ژائو و ویم مالفایت توانستند یک ماده عایق را سنتز کنند که می‌تواند دمای بالا را تحمل کند و در نتیجه پهپاد را در برابر آتش مقاوم کند. در طراحی FireDrone، محققان از طبیعت یا به طور دقیق تر از حیواناتی مانند پنگوئن ها، روباه های قطبی و تف که در دمای شدید زندگی می کنند الهام گرفتند. همه این حیوانات دارای لایه‌های چربی، خز مناسبی هستند یا لایه‌های محافظ خود را از مواد تنظیم‌کننده حرارت تولید می‌کنند که به آنها اجازه می‌دهد در شرایط سخت زنده بمانند.
مناسب برای لباس فضایی
ماده مورد بحث آئروژل است، یک ماده فوق سبک که تقریباً به طور کامل از منافذ پر از هوا تشکیل شده است که در یک ماده پلیمری محصور شده است. در این مورد، محققان مواد یک آئروژل مبتنی بر پلاستیک پلی‌آمید را انتخاب کردند. آئروژل های پلی آمیدی نیز توسط ناسا در حال بررسی هستند، به عنوان مثال برای عایق لباس فضایی. با این حال، شانیو ژائو برای سنتز آئروژل تنها به پلی آمید متکی نبود: ماده کامپوزیت از پلی آمید و سیلیس تشکیل شده است و همچنین با الیاف شیشه تقویت شده است. ژائو، محقق آئروژل، می‌گوید: «تحلیل‌های آزمایشگاهی نشان داده‌اند که این ماده نسبتاً مقاوم در برابر آتش برای استفاده در هواپیماهای بدون سرنشین مناسب است.
پرواز به جهنم
نمونه اولیه FireDrone قبلاً در تست های اولیه در میدان پرواز Empa در دوبندورف عملکرد خوبی داشته است. عملکرد پرواز و قابلیت کنترل پهپاد که حدود 50 سانتی متر ارتفاع دارد، حتی با پوسته ایروژل عایق و سیستم خنک کننده داخلی اضافی و همچنین پوسته آلومینیومی برای انعکاس گرما عالی بود. طرحی که محققان به تازگی در مجله Advanced Intelligent Systems منتشر کردند، در این “آزمایش خشک” قانع کننده بود.
با این حال، این که آیا هواپیما آزمایش آتش را نیز می‌گذراند، باید از طریق آزمایش‌هایی که تا حد امکان واقعی شرایط معمول یک عملیات آتش‌سوزی وجود دارد نشان داده شود. تیم امپا توانست از چنین سناریوی واقعی در زمین تمرین مرکز آموزشی اندلفینگن استفاده کند. هنگامی که استفان کلر، هماهنگ کننده آموزشی بخش آتش نشانی بیمه ساختمان کانتون زوریخ، و تیم تدارکات مرکز آموزشی آتش گاز را در یک کاسه فلزی بزرگ روشن کردند، خلبانان پهپاد دستگاه خود را مستقیماً به داخل جهنم نشانه رفتند.
نتیجه: نمونه اولیه FireDrone از چندین میدان آزمایشی جان سالم به در برد. هاوزرمن، محقق پهپادها راضی است: «حتی پس از چندین پرواز، تجهیزات الکترونیکی، دوربین تصویربرداری حرارتی و سنسورهای CO2 FireDrone آسیبی ندیده و آماده آزمایشات بعدی هستند.» مرحله بعدی اکنون آزمایش FireDrone در آتش سوزی خواهد بود. بر خلاف شعله گاز نسبتاً تمیز، تشکیل دوده قوی را نشان می دهد.
استفان کلر، کارشناس آتش نشانی نیز تحت تأثیر نتایج قرار گرفته است: “اگر یک پهپاد شناسایی اولیه وضعیت را انجام دهد، نیازی نیست که بلافاصله آتش نشانان را به منطقه خطر بفرستیم. برای ما، این پیشرفت بسیار جالب است.”
FireDrone همچنین می تواند در محیط های بسیار سرد مانند مناطق قطبی و یخچال ها استفاده شود. این تیم همچنین این پهپاد را در یک تونل یخچالی در سوئیس آزمایش کرد تا نحوه رفتار سیستم در دماهای بسیار سرد را بررسی کند. در حال حاضر مذاکراتی با شرکای بالقوه صنعت برای توسعه بیشتر نمونه اولیه در جریان است. میرکو کواچ گفت: «استفاده از پهپادها اغلب توسط عوامل محیطی مانند دمای شدید محدود می شود. با FireDrone، ما راهی برای گسترش چشمگیر دامنه برنامه های پهپادهای آینده در محیط های شدید نشان می دهیم.
