Hogyan keletkeztek a drónok és hova fejlődhetnek?

Ukrajna példátlan dróntámadásban megsemmisítette az orosz rakétahordozók több, mint egyharmadát. Szakértők szerint a harci cselekmények 80 százalékát drónokkal hajtják végre. De a magánembereknél is egyre több a drón. Hosszú út vezetett idáig, és a legutolsó szakasza sem teljesen sima.

A „drone” angol szó eredeti jelentése „hím méh”, illetve zümmögő hang, ami jól megmagyarázza, hogyan keletkezett a manapság egyértelműen valamilyen repülő szerkezetet jelentő szó.

A pilóta nélküli repülő járművek eredeti neve a „pilóta nélküli repülő jármű” szócsoport angolul: „unmanned aerial vehicle”, rövidítve: UAV.

A jelenlegi, általános szóhasználat a „drón” alatt a távvezérelt és/vagy önvezető, 0,1–10 kg terhelhetőségű repülő szerkezeteket érti, míg az UAV a teljes, vagy csaknem teljes méretű, jellemzően katonai felhasználású repülőgépet.

Mi tette lehetővé a drónok létrejöttét?

Pilóta nélküli repülő szerkezetek voltak a klasszikus hadviselésben a gyújtó, illetve robbanó töltetet hordozó léghajók, legalábbis egyes források a legősibb drónként emlegetik ezeket. Mi most maradjunk abban, hogy a drón mindenképpen egy, a levegőnél nehezebb, saját hajtóművel rendelkező, repülő gépezet.

Pusztán a végtelen korrektség miatt említjük meg, hogy létezhetnek, sőt léteznek is 4-nél több (6-8) vagy kevesebb (2-3) motorral, illetve légcsavarral rendelkező drónok, de az „igazi drónok” jellemzően 4 légcsavarosak: kvadrokopterek.

Mint annyi mindennek, a drónoknak is az ún. ritkaföldfém mágnesek, a digitális elektronika és a lítiumakkumulátor az alapja. Ezek bármelyike nélkül nem jöhettek volna létre. A múlt évszázad (évezred) 1980-as éveiben fedezték fel, hogy a neodímium-vas és a szamárium-kobalt ötvözetekből a szokásosoknál 8-szor, 10-szer erősebb mágnest lehet készíteni. A neodímium és a szamárium a 17 ritkaföldfém közé tartozik, mert bár elég sok található belőlük a földkéregben, az előállításuk nem egyszerű. Fokozatosan az összes olyan területet forradalmasították, amelyben az elektromágnesesség szerepel: az egyenáramú motorokat, a hangszórókat, a mikrofonokat, a merevlemezeket, a mágneses adattárolást stb. A drónokra nyilván az egyenáramú motorok forradalma volt hatással, mert ezek a motorok kicsik, könnyűek, erősek, s e tulajdonságaik miatti piaci sikereik nyomán olcsók is lettek. A ritkaföldfém-mágnesek a háztartások mindennapjaiba táskák, retikülök, ruhadarabok, zsebek és dobozok zárjaiként költöztek be.

Ma már egy közönséges személyautóban is 50 db ritkaföldfém-alapú motor van, kézenfekvően a visszapillantó tükröt mozgatják, a zárakat, ajtókat működtetik stb. Ennyihez képest a drón 4 motorja semmiség. A modernebb szobabiciklik nehézségi fokozatát is egy ilyen, kicsi, ritkaföldfémes motor állítja automatikusan az edzési program alapján.

A kis súlyú, nagy energiasűrűségű Li-akkuk a múlt évezred vége óta a városi civilizáció alap-infrastruktúrájává váltak, ha másért nem, az okostelefonok energiaforrásaiként. Vegyük észre, hogy mindannyiunknál fejenként legalább 6 (hat!) Li-akku van: okostelefon, laptop, karóra, fülhallgató (a „bud” típusúakban 3 db van!).

A Li-akkuk nélkül nem jöhettek volna létre a drónok sem, és mostanában alakulnak ki az önvezető légitaxi-szolgáltatások az erre elegendően nagyra nőtt metropoliszokban – Li-akkumulátorokat alkalmazva.

Most jön a digitális elektronika: a klasszikus helikopter bonyolult mechanikájának vezérlését  számítógéppel is bonyolult megvalósítani, míg a kvadrokopter manővereit létrehozó kicsi, rendezett fordulatszám-változásokat könnyű átlátni, és ezért leprogramozni is.

Így mozog a drón

Ha valakit érdekel: a négyzet alakba rendezett rotorok közül átlósan kettő jobbra, kettő balra forog, hogy a saját légellenállásaik hatását kiegyenlítsék. Egyensúlyi állapotban a fordulatszámuk pont annyi, hogy emelőerejük a szerkezet súlyát viselje.

Ha mind a 4 ugyanannyit gyorsul (lassul), akkor a jármű felfelé (lefelé) gyorsul, amíg a fordulatszám vissza nem áll az egyensúlyi értékre. Ha az azonos irányba forgó, átlós rotorpár fordulatszáma változik, a drón vízszintesen jobbra vagy balra elfordul. Ha az egymás melletti rotorok fordulatszáma változik, akkor a drón megbillen, és kanyarodik.

Mivel mind a légcsavarok, mind a motorok saját tömege kicsi, ezek a változások a másodperc tört része alatt megtörténnek, a drónok nagyon gyorsan reagálnak, a hasznos terhelésre (a kamerára, vagy a szállított árura – webáruház-kézbesítő drónok esetén) meglehetősen nagy tehetetlenségi erők hatnak. Eleinte teljes vezérlő elektronikákat építettek erre a célra.

Mostanra több (sok)féle kvadrokopter-kontroller chip kapható az erre szakosodott webáruházakban. Ezek a drón vezérlő számítógépeinek perifériái, ahogy a kamera, a világítás, vagy a robbanó töltet is az (a szabotázs-katonai célra átalakított kereskedelmi drónok esetében…)

Ugyanezekben a webáruházakban nagy teljesítményű, kis méretű, kis fogyasztású, a 10-15 évvel ezelőtti csúcs-PC-kkel azonos képességű, 15-20 dekás, drónba is építhető számítógépeket is árulnak, amelyek akár Windows, akár Linux rendszert futtathatnak, és a hozzáértők bármilyen programokat telepíthetnek rájuk, és a „bármilyen” kitételt komolyan lehet venni: egy másfél kiló terhelhetőségű drónon olyan számítógép lehet, amely felismer arcokat a kamera képén, optimális útvonalon elrepül egyik utcából a másikba stb.

A jog ereje

Gyakorlatilag minden polgári drón azért repül, hogy légifelvételt készítsen: ez a digitális elektronika másik szerepe. Az okostelefonok fényesre csiszolták a miniatűr digitális fényképezőgépek technológiáját. Ez az evolúció tette lehetővé a tolatókamerát és a videós kaputelefont, amelyek után (pontosabban ezekkel egyidőben) a drónok létét igazoló funkcióvá vált a légi fényképezés.

Mivel a légi fényképezés stratégiai jelentőségű információszerzés, ezért nem lehet csodálkozni azon (tiltakozni ellene), hogy szigorú törvényi szabályozás vonatkozik rá. Alapvetően tilos közterületről magánfelvételt készíteni, pontosabban közterületről csak arra kinevezett (akkreditált) szervezet készíthet előre meghatározott céllal és engedéllyel akár kép-, akár hangfelvételt. Magánterületről pedig nyilván csak a tulajdonosa, az idegenkezű felvételkészítés súlyos szabálysértés, a terület szerint illetékes önkormányzati jegyzőnél lehet bejelenteni a (vélelmezett) jogsértést.

Elvileg a felvételeken felismerhetően szereplő személyektől előre engedélyt kell kérni, hogy felvétel készülhet róluk, sokszereplős helyszínen (rendezvényen) pedig jól láthatóan ki kell írni, a jegyen fel kell tüntetni, hogy felvétel készül(het) róluk, a megjelenéssel, a jegy megvásárlásával ehhez hozzájárulnak.

Valójában manapság azzal, hogy az ember kiteszi a lábát az otthonából, hozzájárul, hogy egy vagy több térfigyelő kamera felvételén szerepelni fog, és ahhoz, hogy ezeket a felvételeket automatikus rendszer (arcfelismerő szoftver) feldolgozhatja. (Ez utóbbi a cikk megjelenésekor esetleg még nem lépett érvénybe.)

Ha ez nem lenne elég: a 250 g-nál nehezebb repülő szerkezet használatához gyakorlatilag pilótavizsgát kell tenni, az erről szóló igazolást a „pilótának” nyilván magánál kell tartania a művelet alatt.

Nem könnyű mesterség a drónröptetés, ezért a pilótavizsga nem fölösleges. Minél jobb a drón, annál drágább játékot teszt tönkre percek alatt a meggondolatlan tulajdonos. Számos drónszimulátor-szoftver létezik, kifejezetten ajánlatos az első röptetés előtt gyakorolni valamelyikkel annak ellenére, hogy az újabb termékekben gyakran van automatikus fel- és leszállásfunkció, inaktivitás esetében egy helyben tartás.

A kezelői képernyőn látott kép alapján navigálni sem teljesen egyértelmű, főleg, ha az újdonsült drónpilóta nem gyakorlott a belső nézetes repülőgépes, űrhajós játékokban.

Mi kell a háborúhoz? Drón, drón és drón

Montecuccoli (neves osztrák hadvezér a XVII. században) mondása volt, hogy „Három dolog kell a háborúhoz: pénz, pénz és pénz.” Nos, a 21. század háborúiban a drónok kezdenek főszerephez jutni. Már említettük az UAV-ket, mint nem kvadrokopter kialakítású, katonai drónokat, ezek a híradásokban gyakran szereplő, tűpontos háborús csapások fő eszközei. A célzási pontosságuk (ha a hírszerzési adatok pontosak voltak) 10 méteren belüli.

Tévedések elkerülése végett a nagy, katonai drónok NEM önvezetők, nem is lesznek teljesen autonómok, hanem távvezéreltek. Az USA-ból, avagy a bevetési helytől biztonságos, több ezer kilométeres távolságból vezetik az UAV-ket erre kiképzett fiatal katonák: a drón-operátorok (az „unmanned” jelző tehát nem teljesen pontos…) Hálátlan szakma az övék, 2-3 hónaponként le kell cserélni őket, mert kiégnek – éppen úgy, mintha a   harctéren lettek volna. Ez pedig közvetlen bizonyíték arra, hogy a lövöldözős játékok nem növelik a gyilkolási kedvet.

Egy időben voltak cikkek arról, hogy jól hat rájuk a megfelelően célzott, elektromágneses agyingerlés, drámaian megnöveli a hatékonyságot, mostanában nem esik szó ilyenről. Vagy túlzottan növelte a kiégés kockázatát, és ezért nem terjedt el – vagy beépült a processzbe, „business as usual” lett.

Nemcsak a „professzionális”, az ismert katonai repülőgép-gyártóktól származó UAV-ket lehet háborús célokra alkalmazni. A kereskedelmi, 0,5-10 kg terhelhetőségű, 1-2 km-ről, „takarásból” vezérelhető kvadrokopterek kiváló szabotázs- avagy gyilkoló eszközök, ha a „hasznos” terhük robbanóanyag (szükség esetén fémdarabokkal dúsítva). Az ukrajnai „különleges katonai műveletek során” többször hajtottak végre kiemelt személyek ellen ilyen támadásokat, meglehetősen jó találati aránnyal. („Takarásból” vezérelhető: az ilyen drón kezelőfelülete akkor is vezérelhető, ha a vezérlő se szemmel, se rádiósan nem „lát rá” a szerkezetre; míg az egyszerűbb, kisebb drónokat csak közvetlen vizuális visszacsatolással lehet vezetni.) Tehát a drónpilóta-vizsga megléte katonai célokra kihasználható képességeket jelent.

Mostanában (a mesterséges intelligencia felívelése korában) sok szó esik az autonóm fegyverekről. Az illetékesek természetesen mindenre megesküsznek, hogy az MI-alapú célkijelölés után a tűzparancsot csak ember adhatja majd ki. Mindenesetre az MI enélkül is sokat segíthet, például a drónrajok optimális mozgatásában, az ember vezette vadászrepülőgépek segítő-kísérő UAV-inek vezérlésében, általában az óriási adattömegekben rejlő, komplex, többrétű minták felismerésében. És futtatható akár azon a bizonyos, 15-20 dekás számítógépen is, amely a drón „agya”…