هل يحتاج العالم إلى طائرات ركاب من دون طيارين؟

تجارب حثيثة لتطوير طيار ـ روبوت يستغني عن البشر

هل يحتاج العالم إلى طائرات ركاب من دون طيارين؟
TT

هل يحتاج العالم إلى طائرات ركاب من دون طيارين؟

هل يحتاج العالم إلى طائرات ركاب من دون طيارين؟

أثارت الأدلة المتزايدة على تعمد الطيار المساعد، التسبب في اصطدام طائرة ألمانية بجبل في فرنسا جدلا عالميا حول كيفية فحص أفراد طاقم الطيارين للتأكد من خلوهم من أي أمراض عقلية، وكيفية ضمان عدم وجود أي شخص لوحده داخل مقصورة القيادة. ومع ذلك فقد اتخذ النقاش بين الكثير من الخبراء في مجال الملاحة الجوية منحى مختلفا، حيث تساءل البعض عن عدد الطيارين البشر اللازم وجودهم على متن طائرات الركاب. وهل هناك حاجة إلى وجود طيار واحد؟ أم لا أحد إطلاقا؟

* قيادة آلية
* أدى التطور في تكنولوجيا المستشعرات، والكومبيوترات، والذكاء الصناعي، إلى تراجع الحاجة إلى طيارين من البشر داخل كابينة القيادة أكثر من أي وقت مضى. وتجري هيئات حكومية بالفعل تجارب تستهدف الاستغناء عن الطيارين المساعدين، وربما كلا الطيارين على طائرات الشحن، لتحل محلهم روبوتات أو مشرفي تحكم عن بعد.
وقال باريمال كوبارديكار، مدير مشروع عمليات نظام السلامة الذاتي في مركز أبحاث «آميس» التابع لوكالة «ناسا»: «بدأ العاملون في تلك الصناعة في التعبير عن رغبتهم في استثمار أموال الأبحاث والتطوير في هذا المجال».
خلال عام 2014 بلغ عدد المسافرين على الخطوط الجوية، 838.4 مليون على متن أكثر من 8.5 مليون رحلة. وتتجه الملاحة الجوية التجارية نحو ذاتية العمل. وتعمل الطائرة الحديثة بنظام الطيار الآلي، الذي يرصد موقعها باستخدام مستشعرات حركة، وتكهنات عشوائية، يتم تصحيحها عند الضرورة من خلال نظام التموضع العالمي «جي بي إس». وفي مسح أجري أخيرا عن الطيارين، ذكر قادة طائرة «بوينغ 777» أنهم قضوا نحو سبع دقائق في استخدام نظام الطيران اليدوي خلال الرحلة الواحدة. وقضى الطيارون، الذين يقودون طائرة «آير باص»، نصف هذا الوقت. ويزداد وجود نظم الذكاء الاصطناعي في عالم طائرات الركاب يوما بعد يوم. وقال ديفيد مينديل، أستاذ علم الطيران والفضاء الجوي بمعهد «ماساتشوستس» للتكنولوجيا: «لدى قائد الطائرة الـ(آير باص) من المعلومات ما يكفي لمنعه من الاصطدام بجبل. وهناك نظام إنذار يحذر الطيار. لكنه لا يتولى القيادة بدلا منه». ويمكن لهذا النظام السيطرة على الطائرة إذا تم السماح له بذلك. وبالفعل، نشرت وزارة الدفاع الأميركية استخدام نظام طيران يعمل ذاتيًا في الطائرات الحربية «إف 16».

* طيار ـ روبوت
* ويُذكر أن النظام الآلي لتفادي الارتطام بالأرض أنقذ طائرة وطيارا خلال شهر نوفمبر (تشرين الثاني) أثناء مهمة قتالية ضد مقاتلي تنظيم داعش. واستثمرت وزارة الدفاع الأميركية مبالغ كبيرة في الطائرة الآلية. ومنذ عام 2013، كان هناك أكثر من 11 ألف طائرة تعمل دون طيار في ترسانة الأسلحة الأميركية، لكن عادة ما يتم تشغيل الطائرات، التي تعمل دون طيار، عن بعد لا بشكل ذاتي. وشارك أكثر من 150 شخصا في المهام القتالية التي تمت باستخدام طائرة دون طيار. ومن المقرر أن تتخذ وكالة مشروعات أبحاث الدفاع المتقدمة، وهي المؤسسة البحثية التابعة لوزارة الدفاع، خلال الصيف الحالي الخطوة التالية في تحويل الطائرات إلى النظام الآلي، وبالتحديد إلى نظام عمل طاقم الطيران الآلي داخل مقصورة القيادة. وفي وقت ما خلال العام الحالي سوف تبدأ الوكالة في تجربة روبوت يمكن وضعه سريعا على المقعد الأيمن داخل طائرة عسكرية من أجل العمل كطيار مساعد. وسيكون الروبوت القابل للحمل على متن الطائرة قادرًا على الحديث، والاستماع، واستغلال وسائل التحكم في الطائرة، وقراءة الأجهزة.
وستتمتع هذه الآلة، بالكثير من مهارات الطيار البشري، ومن بينها القدرة على الهبوط والإقلاع بالطائرة. كذلك سوف تساعد الطيار البشري في رحلات الطيران الروتينية، وتكون قادرة على تولي القيادة في حالات الطوارئ. وتعمل عدد من الشركات، والجامعات في صناعة الطيران والفضاء الجوي، ضمن 3 فرق متنافسة، على صناعة هذا الروبوت.
وتستهدف الوكالة جعل الروبوت، الذي يقوم بدور الطيار المساعد، يتمتع بـ«إدراك بصري» في مقصورة القيادة، وكذلك يكون قادرا على التحكم في الطائرة من خلال استغلال المعدات التي أعدت ليستخدمها البشر، مثل البدالات الخاصة بالطيار، والمقابض المتعددة، والأزرار.
من المفترض أن تعتمد الروبوتات على تقنيات التعرف على الصوت، ونظام إصدار أصوات مشابهة لأصوات البشر، من أجل التواصل مع الطيارين البشريين، وموظفي برج التحكم في الرحلة. وقال دانييل بات، مدير برنامج في مكتب التكنولوجيا التكتيكية في وكالة مشروعات أبحاث الدفاع المتقدمة: «الأمر يتعلق بكيفية دعمنا لنوع جديد من الآلية التي تتمحور حول تعزيز العنصر البشري».

* تحكم عن يعد
* وتستكشف وكالة «ناسا» إمكانية ذات صلة وهي إخراج الطيار المساعد من مقصورة القيادة في رحلات طائرات الركاب، والاستعانة بمسؤول تشغيل ليقوم بمهام الطيار المساعد في عدد من الطائرات. وطبقا لهذا السيناريو، قد يعمل الشخص الموجود في برج التحكم على الأرض كمشرف مرسل يدير عددا من الرحلات على نحو متزامن. وقد يكون متاحًا لذلك الشخص «الدخول» على طائرات أفراد عند الحاجة، والهبوط بالطائرة عن بعد في حال عجز الطيار، أو وقوع ما هو أسوأ.
وأثارت حادثة الخطوط الجوية الألمانية التساؤل التالي: هل ينبغي أن تكون هناك طرق للتحكم خارجيا في طائرة ركاب أم لا؟ كما أوضحت ماري كيومينغز، مديرة مختبر البشر والتحكم الآلي في جامعة «ديوك»، والطيارة السابقة لـ«إف 18»، والباحثة في مشروع وكالة مشروعات أبحاث الدفاع المتقدمة. وتساءلت: «هل يمكن أن يكون لدينا طائرة يقودها طيار واحد مع وجود إمكانية التحكم عن بعد في الطائرة من الأرض بطريقة أكثر أمانا من الطريقة المستخدمة في الأنظمة المتوفرة حاليا؟ والإجابة هي نعم».
والمبلغ المالي المقدر توفيره في حال التحول لاستخدام طائرة تعمل بشكل آلي، ونظام تحكم في حركة المرور، هائل، وحسب تقديرات تقرير بحثي صدر عن وكالة «ناسا» في عام 2007، تصل تكاليف العمل المتعلقة بوضع طيار مساعد وحده في طائرة ركاب إلى مليارات الدولارات سنويا.
لذا قد يوفر استخدام النظام الآلي المال، لكن هل سيوافق الركاب على ركوب طائرة تقودها روبوتات، أو يتحكم بها بشر يوجدون على بعد آلاف الأميال من مقصورة القيادة؟ وقالت كيومينغز: «إنك بحاجة إلى بشر في أي مكان يوجد فيه بشر. إذا كان لديك مجموعة من البشر على متن طائرة، فإنك بحاجة إلى قائد على تلك الطائرة. لم أر يوما وسيلة نقل ركاب تتحول إلى طائرة دون طيار».
في شهادة مكتوبة قدمت إلى مجلس الشيوخ خلال الشهر الماضي، حذر اتحاد الطيارين قائلا: «من المهم جدا ألا يدفع الضغط من أجل الاتجاه نحو استغلال التكنولوجيا إلى أكبر حد ممكن إلى عمل تحليل أمان غير كامل بشأن الطائرات والعمليات». ودافع الاتحاد عن المهارات التي يتفرد بها أي طيار بشري. وأوضح: «يمكن لطيار على متن طائرة أن يرى، أو يشعر، أو يشم، أو يسمع الكثير من المؤشرات الأولية التي تسبق حدوث مشكلة، ويبدأ في التفكير فيما يمكن عمله حتى قبل رصد مستشعرات، ومؤشرات متطورة لمشكلة».
وفي ندوة عقدت أخيرا بوكالة «ناسا»، شعر خبراء بالقلق من نشر أنظمة يزداد العنصر الآلي بها. ولا يعتقد كل العلماء، والمهندسين، الذين حضروا الندوة، أن الطائرات التي تزداد درجة تطورها سوف تكون أكثر أمانا في كل الأحوال. وقالت إيمي بريتشيت، أستاذ مساعد في علم هندسة الطيران والفضاء الجوي بمعهد جورجيا للتكنولوجيا: «هناك تكاليف للتكنولوجيا في حد ذاتها. وإذا استخدمت المزيد من التكنولوجيا في كابينة القيادة، فسيكون هناك المزيد من الخواص التكنولوجية التي قد لا تعمل بكفاءة».

* خدمة «نيويورك تايمز»



ألياف طبيعية تعزز كفاءة تقنيات تحلية المياه بتكلفة منخفضة

الألياف الطبيعية المستخلصة من مصادر نباتية وحيوانية تُعتبر بديلاً منخفض التكلفة وقابلًا للتحلل الحيوي (الدكتور محمد عجيزة)
الألياف الطبيعية المستخلصة من مصادر نباتية وحيوانية تُعتبر بديلاً منخفض التكلفة وقابلًا للتحلل الحيوي (الدكتور محمد عجيزة)
TT

ألياف طبيعية تعزز كفاءة تقنيات تحلية المياه بتكلفة منخفضة

الألياف الطبيعية المستخلصة من مصادر نباتية وحيوانية تُعتبر بديلاً منخفض التكلفة وقابلًا للتحلل الحيوي (الدكتور محمد عجيزة)
الألياف الطبيعية المستخلصة من مصادر نباتية وحيوانية تُعتبر بديلاً منخفض التكلفة وقابلًا للتحلل الحيوي (الدكتور محمد عجيزة)

تُشكل ندرة المياه العذبة تحدياً عالمياً زائداً، خصوصاً في المناطق الجافة التي تشهد استنزافاً سريعاً لمواردها المحدودة. كما يزيد النمو السكاني والتطور الاقتصادي من حدة المشكلة، حيث يرفعان الطلب على المياه لأغراض الشرب والزراعة والصناعة؛ مما يهدد الصحة العامة والأمن الغذائي.

وتعتمد الطرق التقليدية لتحلية المياه على الطاقة بشكل مكثف ولها آثار بيئية سلبية، بينما تعد تقنيات تحلية المياه بالطاقة الشمسية حلاً واعداً لمعالجة ندرة المياه والعمل المناخي، حيث تستفيد من الطاقة الشمسية المتجددة. وعلى الرغم من أن أنظمة «المقطرات» الشمسية لتحلية المياه تعد طريقة مستدامة، فإنها تواجه تحديات مثل الكفاءة المنخفضة التي تتراوح بين 30 و40 في المائة، ومعدلات إنتاج منخفضة للمياه العذبة، بالإضافة إلى التلوث البيئي الناجم عن استخدام مواد تقليدية، مثل المواد ذات التغير الطوري.

ألياف طبيعية

واستعرضت دراسة مرجعية أجراها باحثون مصريون، إمكانية استخدام الألياف الطبيعية بوصفها وسيلة مستدامة لتعزيز أداء الأنظمة الشمسية لتحلية المياه. وتتميز الألياف الطبيعية، المستخلصة من مصادر نباتية وحيوانية متاحة في المناطق النائية، بكونها بديلاً منخفض التكلفة، وقابلة للتحلل الحيوي، ومتعددة الاستخدامات.

ووفق النتائج المنشورة بعدد نوفمبر (تشرين الثاني) بدورية (Solar Energy)، يمكن للألياف الطبيعية مثل القطن، وقش الأرز، وألياف شجرة الموز، ونبات السيزال، وقش الخيزران، تحسين الأداء من خلال توفير الهيكل المسامي من أجل ترشيح المياه، وإزالة الشوائب، وتعزيز نقل الحرارة.

يقول الدكتور محمد عجيزة، الباحث الرئيسي للدراسة بقسم الهندسة الميكانيكية في جامعة كفر الشيخ، إن الألياف الطبيعية توفر حلاً مستداماً لتحسين كفاءة تحلية المياه بالطاقة الشمسية مع تقليل الأثر البيئي، لأنها تتميز بالتحلل البيولوجي، ما يجعلها خياراً جذاباً لتعزيز كفاءة الأنظمة الشمسية في المناطق التي تفتقر إلى الموارد.

وأضاف لـ«الشرق الأوسط» أن الألياف الطبيعية توفر امتصاصاً عالياً للإشعاع الشمسي؛ مما يُحسّن الاحتفاظ بالحرارة ويزيد معدلات التبخر، كما تعزز الكفاءة الحرارية والعزل وتقلل الفاقد الحراري؛ مما يزيد من كفاءة التكثيف بفضل مساحتها السطحية الكبيرة، فيما تُسهّل خصائصها نقل المقطر الشمسي، وتوزيعه في المناطق النائية، حيث تقلل من الوزن الإجمالي له.

تقنيات تحلية المياه بالطاقة الشمسية تعد حلا ًواعداً لمعالجة ندرة المياه والعمل المناخي (جامعة واترلو)

تقييم الأداء

أثبتت الدراسة أن الألياف الطبيعية تتمتع بقدرة استثنائية على امتصاص المياه تصل إلى 234 في المائة، بالإضافة إلى خصائصها الحرارية المميزة؛ مما يتيح استخدامها بوصفها مواد عازلة أو ممتصة أو موصلة للحرارة في الأنظمة الشمسية. ويسهم ذلك في تحسين عمليات التبخير والتكثيف. وتعمل هذه الألياف على تعزيز نقل الحرارة وتقليل فقد الطاقة؛ مما يؤدي إلى تحسين الكفاءة بنسبة 15 في المائة. كما وجد الباحثون أن هذه الألياف أثبتت قدرتها على زيادة إنتاجية المياه العذبة بشكل ملحوظ، حيث حققت زيادة تصل إلى 123.5 في المائة مع قشور الجوز الأسود، و126.67 في المائة مع مزيج من ألياف النباتات التي تنمو في البرك والمستنقعات وألياف السيزال.

وبالمقارنة مع المقطرات التقليدية، حققت بعض الألياف زيادة ملحوظة في إنتاج المياه العذبة، مثل نشارة الخشب وقش الأرز (62 في المائة)، واللوف الأسود (77.62 في المائة)، وألياف السيزال (102.7 في المائة)، والقماش القطني (53.12 في المائة)، وألياف النخيل (44.50 في المائة)، وألياف الكتان (39.6 في المائة).

وحددت الدراسة أبرز مميزات التوسع في استخدام الألياف الطبيعية في تقنيات تحلية المياه بالطاقة الشمسية، مثل وفرة الموارد الشمسية والمساحات الواسعة لتركيب الأنظمة، بالإضافة لكون الألياف خياراً مستداماً. كما تدعم زيادة استنزاف الموارد المائية العالمية، ونمو السكان، وزيادة الوعي بتغير المناخ الحاجة الملحة لهذه التكنولوجيا.

في المقابل، أشار الباحثون إلى تحديات تواجه هذه التقنيات، منها قلة الاستثمارات في الطاقة المتجددة، والوعي المحدود بفوائد أنظمة التحلية الشمسية، بالإضافة إلى قلة الانتشار والعوائق التجارية مقارنة بالتقنيات التقليدية، والاختلافات في سياسات الطاقة بين الدول، ما يؤثر على إمكانية توسيع نطاق استخدامها.

وأوصى الباحثون بإجراء مزيد من الأبحاث لتحسين تركيبات الألياف الطبيعية، واستكشاف بدائل قابلة للتحلل الحيوي لتقليل الأثر البيئي. وأكدوا أهمية إجراء تقييمات شاملة لتقنيات التحلية الشمسية لتحقيق أقصى تأثير ممكن وتلبية الاحتياجات الزائدة للمياه بشكل مستدام؛ مما يسهم في دعم الأمن المائي، وتعزيز القدرة على التكيف مع التغيرات المناخية.