NASA создало систему управления воздушным движением для дронов

В День благодарения 2013 года Джефф Безос, тогдашний генеральный директор Amazon, сделал в программе «60 минут» ошеломляющее заявление: Amazon через несколько лет начнет использовать дроны, которые будут доставлять посылки на дом менее чем за 30 минут.

Это придало актуальность проблеме, о которой Паримал Копардекар, директор Научно-исследовательского института аэронавтики НАСА, начал думать еще в начале того года.

«Как управлять и проводить крупномасштабные операции с использованием дронов, не перегружая систему управления воздушным движением?» Копардекар, который известен под псевдонимом PK, вспоминает, как он задавался вопросом. Занятые управлением всеми взлетами и посадками самолетов, авиадиспетчеры явно не имели возможности контролировать флоты дронов для доставки посылок, которые обещала Amazon.

Разработанное PK решение, которое впоследствии переросло в сотрудничество между федеральными агентствами, исследователями и промышленностью, представляет собой систему, называемую беспилотной системой управления движением, или UTM. Вместо устного общения с авиадиспетчерами операторы дронов, использующие UTM, делятся друг с другом предполагаемыми траекториями полета через облачную сеть.

Этот высокомасштабируемый подход может наконец открыть небо для множества коммерческих приложений дронов, которые еще не материализовались. Amazon Prime Air был запущен в 2022 году, но был приостановлен после сбоев на испытательном полигоне, например. В любой день в воздушном пространстве США летают всего около 8500 беспилотных летательных аппаратов, подавляющее большинство из которых используются в развлекательных целях, а не для таких услуг, как поисково-спасательные операции, инспекции недвижимости, видеонаблюдение или обследование сельскохозяйственных угодий.

Одним из препятствий для более широкого использования стала обеспокоенность возможными столкновениями дронов в воздухе. (Дроны, как правило, ограничены воздушным пространством ниже 400 футов, а их доступ к аэропортам ограничен, что значительно снижает риск столкновений дронов с самолетами.) Согласно правилам Федерального управления гражданской авиации, дроны, как правило, не могут вылетать за пределы прямой видимости оператора, что ограничивает полеты примерно третью мили. Это предотвращает большинство столкновений, но также и большинство случаев использования, таких как доставка лекарств к порогу пациента или отправка полицейского дрона на место преступления, чтобы спасатели могли лучше подготовиться перед прибытием.

Однако теперь операторы дронов все чаще включают UTM в свои полеты. Система использует алгоритмы планирования пути, подобные тем, что работают в Google Maps, для прокладки курса, учитывающего не только погоду и препятствия, такие как здания и деревья, но и траектории полета находящихся поблизости дронов. Она автоматически изменит маршрут полета перед взлетом, если другой дрон зарезервировал тот же объем воздушного пространства в то же время, делая новую траекторию полета видимой для последующих пилотов. Затем дроны могут летать автономно к месту назначения и обратно, и авиадиспетчер не требуется.

За последнее десятилетие NASA и промышленность продемонстрировали FAA посредством серии испытаний, что дроны могут безопасно маневрировать друг вокруг друга, придерживаясь UTM. А прошлым летом агентство дало добро нескольким компаниям по доставке дронов, использующим UTM, начать полеты одновременно в одном воздушном пространстве над Далласом — впервые в истории авиации США. Операторы дронов без внутренних возможностей UTM также начали лицензировать услуги UTM у одобренных FAA сторонних поставщиков.

UTM работает только в том случае, если все участники соблюдают одни и те же правила и соглашаются обмениваться данными, и это обеспечивает уровень сотрудничества, необычный для компаний, конкурирующих за место в молодой, перспективной отрасли, отмечает Питер Сакс, руководитель стратегии интеграции воздушного пространства в Zipline, компании по доставке дронами, базирующейся в Южном Сан-Франциско и получившей одобрение на использование UTM.

«Мы все согласны с тем, что нам необходимо сотрудничать в практических, закулисных вопросах, чтобы убедиться, что эта предполетная деконфликтация для дронов работает действительно хорошо», — говорит Сакс. («Стратегическая деконфликтация» — это технический термин для процессов, которые минимизируют столкновения дронов друг с другом.) Zipline и компании по доставке дронов Wing, Flytrex и DroneUp работают в районе Далласа и стремятся расширить свою деятельность на большее количество городов, однако они раскрывают, куда летают друг к другу, чтобы не допустить конфликтов в воздушном пространстве.

Более широкое внедрение UTM может быть на подходе. Ожидается, что FAA вскоре выпустит новое правило под названием Часть 108, которое может разрешить операторам летать за пределами прямой видимости, если, среди прочих требований, у них есть некоторая возможность UTM, что устраняет необходимость в труднодоступном отказе, который агентство в настоящее время требует для таких полетов. Чтобы безопасно управлять этим дополнительным трафиком дронов, компаниям-производителям дронов придется продолжать работать вместе, чтобы их самолеты не мешали друг другу.

Яаков Зинберг — писатель, живущий в Кембридже, штат Массачусетс.