پهپادها در خدمت آینده حمل ونقل هوایی شهری

حمل ونقل هوایی شهری (UAM) یک گزینه مقرون به صرفه، سریع و پایدار برای آینده حمل ونقل شهری در نظر گرفته می شود که ازدحام ترافیک و مسائل زیست محیطی شهرهای مدرن را حل می کند. هرچند حمل ونقل هوایی شهری هنوز در مرحله توسعه است، اما پیشرفت های نوین فناوری موجب شده است که بیش از ۱۲۰ استارت آپ و شرکت هواپیمایی به توسعه وسایل نقلیه حمل ونقل هوایی شهری با نام وسیله نقلیه الکتریکی با قابلیت برخاست و فرود عمودی (eVTOL) بپردازند که همه پتانسیل حمل ونقل هوایی شهری را در تردد شهری آینده مجسم می کنند.

این هواپیماها از سیستم های پیشرفته پیشرانه الکتریکی استفاده می کنند که می توانند مزایای متعددی را از کاهش انتشار کربن مرتبط با سفر و کاهش آلودگی گرفته تا کاهش زمان صرف شده برای تردد و حذف یا کاهش زیرساخت های جاده ای در مراکز شهرها به ویژه شهرهای شلوغ ارائه دهند. حمل ونقل هوایی همچنین می تواند با کاهش سر و صدا و افزایش مساحت مورد استفاده برای فضاهای سبز، کیفیت زندگی شهروندان را بهبود ببخشد. شرکت های پیشرو در زمینه وسایل نقلیه عمودپرواز بیش از ۱۰ سال پیش تأسیس شده اند و از سال ۲۰۲۴ فعالیت خود را آغاز کرده اند.

شرکت هوانوردی جابی در حال حاضر در پیشرفت پروژه پیشتاز است و توسط سایر شرکت ها در زمینه برد پروازی، ظرفیت مسافربری و قابلیت پرواز بدون سرنشین دنبال می شود. با این حال، محدودیت های قابل توجهی برای پیاده سازی حمل ونقل هوایی شهری در شهرهای بزرگ وجود دارد. یکی از محدودیت ها از نظر فنی است؛ فناوری باتری به طور قابل توجهی قابلیت های عملیاتی هواپیماها (زمان و برد پرواز) را محدود می کند و زیرساخت های گسترده ای برای شارژ باتری مورد نیاز است. به همین ترتیب، هواپیماها به پدهای فرود خاص نیاز دارند که فضای زیادی را اشغال می کنند و برای همه مناطق شهری ایده آل نیستند. این پدها را می توان روی بام ساختمان ها یا زیرساخت های موجود شهری (پارکینگ، سوپرمارکت ها، ساختمان های تجاری و اداری) نصب کرد و چالش پیاده سازی آنها در مراکز شهر را کاهش داد.

مقررات هواپیمایی و پذیرش عمومی دو چالش اصلی عملیاتی هستند. مقررات و گواهینامه ها توسط مقامات هواپیمایی برای اطمینان از ایمنی هواپیماها ارائه می شود، اما پذیرش عمومی چالشی است که می تواند مشکل ساز باشد. با وجود اهداف قوی و چشم انداز روشن برای توسعه هواپیماهای خودران، یک نظرسنجی انجام شده در نوامبر ۲۰۲۰ نشان داد که تنها ۲۱ درصد از پاسخ دهندگان گفتند که از سفر با یک هواپیمای عمودپرواز خودران احساس امنیت می کنند.

پیش بینی می شود که حمل ونقل هوایی شهری به طور گسترده در دهه آینده آغاز شود و بر حمل ونقل کالا، خدمات اضطراری (آمبولانس، آتش نشان) و شاتل های مسافری (با مسیرهای از پیش تعیین شده که فرودگاه ها را به مراکز شهر متصل می کنند) متمرکز شود. پیش بینی ها حاکی از آن است که خدمات خصوصی نقطه به نقطه (تاکسی هوایی) در سال های ۲۰۴۰ یا ۲۰۵۰ آغاز خواهد شد، مشروط بر اینکه بر موانع فعلی غلبه شود.

راه اندازی و گسترش سریع تر این سیستم به تکامل فناوری و پیشرفت مقررات بستگی دارد، هرچند بعضی کارشناسان معتقدند که برخاست عمودی می تواند یک پدیده بسیار پرهزینه باشد و به هیچ وجه جایگزین حمل ونقل سنتی نخواهد شد. با این حال، برای حمل ونقل کالا با وزن کم به مناطق دسترسی ناپذیر و به عنوان جایگزینی برای ازدحام ترافیک در جاده ها برگزیده خواهد بود.

رشد این صنعت نیاز به سرمایه گذاری قابل توجهی در زمینه عملیات کنترل ترافیک هوایی و همزیستی هواپیماهای بدون سرنشین با هواپیماهای حمل ونقل تجاری بزرگ برای اشتراک فضای هوایی پرترافیک دارد. ممکن است چند سال طول بکشد تا حمل ونقل هوایی شهری بتواند موانع کلیدی همچون هزینه را پشت سر بگذارد و به یک گزینه رایج تبدیل شود. روش های اولیه در حدود چندصد دلار در ساعت هزینه خواهد داشت و به همین دلیل به عنوان یک وسیله حمل ونقل انبوه مورد استفاده قرار نخواهد گرفت.

هواپیماهای الکتریکی EPS55 یک راه حل پیشرانه الکتریکی مورد تأیید است که با استانداردهای ایمنی و زیست محیطی مطابقت دارد و به این ترتیب به تسریع تحول صنعت هواپیمایی با ایجاد هواپیمایی آرام، پاک و مقرون به صرفه کمک می کند. این راه حل بیش از ۲۵۰ کیلوگرم معادل دی اکسیدکربن در هر ساعت پرواز را کاهش می دهد و هزینه های پرواز شامل سوخت، نگهداری و تعمیرات را به طور قابل توجهی کاهش می دهد.

آغاز حمل ونقل هوایی شهری

تردد هوایی شهری و خدمات مبتنی بر پهپاد در ۶۴ شهر و شهرک در سراسر جهان به صورت عملیاتی آغاز شده است. ریکیاویک ایسلند با توجه به موفقیت و رشد روزافزون عملیات تحویل تجاری مبتنی بر پهپاد، به پیشروی جهانی در این صنعت تبدیل شده است. این عملیات در ۱۳ مسیر پیرامون ریکیاویک برای جمع آوری و تحویل به مشتریان انجام می شود.

بسیاری از ابتکارات وسایل نقلیه عمودپرواز در کلگری (کانادا)، آکسفورد (انگلستان)، کانبرا (استرالیا) و تاراروا (نیوزیلند) و در حال انجام است و مقامات محلی و شرکت های بهره بردار از پهپاد در حال اجرای عملیات تجاری واقعی هستند.

شهرها و جوامع هوشمند در اروپا و ایالات متحده آمریکا به عنوان بخشی از یک ابتکار گسترده تر برای به دست آوردن دانش عملیاتی کافی، در حال انجام پروژه های آزمایشی یکپارچه هستند تا بتوانند مقررات مناسب برای رشد بیشتر این صنعت را وضع کنند. دبی و سنگاپور نیز در حال پیشرفت هستند تا سیستم های خودکار شهری را در حمایت از تاکسی های هوایی و تحویل های مبتنی بر پهپاد را تا سه سال آینده توسعه دهند.

حمل ونقل هوایی در آنتورپ

شهر آنتورپ بلژیک در نظر دارد پتانسیل پهپادها را در زمینه های مورد نیاز شهری بررسی کند و به عنوان نقطه شروع، امکان استفاده از پهپادها برای وظایف نظارتی توسط پلیس محلی را مورد مطالعه قرار داده است. شهرداری آنتورپ و پلیس محلی شهر یک پروژه جدید را آغاز کرده اند که هدف آن توسعه سیستم تصویربرداری هوایی خودران با توانایی پوشش سراسر شهر است. در توسعه این پروژه، شرکای دیگر شامل دانشگاه ها، کسب و کارها و شهروندان مشارکت خواهند داشت. از جمله شرکایی که همکاری با آنها تأثیر بسزایی در پیشرفت پروژه خواهد داشت می توان به آژانس ایمنی هوانوردی اروپا، آتش نشانی آنتورپ، وزارت حمل ونقل بلژیک، سازمان هوانوردی شهری بلژیک و پلیس فدرال اشاره کرد.

پروژه D-Hive در بندر آنتورپ یکی از پیشرفته ترین پروژه های مبتنی بر پهپاد در اروپا است و شامل یک شبکه از پهپادهای خودکار است که به طور روزانه در منطقه بندر پرواز می کنند و وظایف مختلفی همچون نظارت بر بنادر، تشخیص نشت روغن و زباله شناور، بازرسی زیرساخت ها و تأمین امنیت را بر عهده دارند.

پروژه مدرونا که از سال ۲۰۱۸ آغاز شده است، محموله های پزشکی بین بیمارستان ها، آزمایشگاه ها و داروخانه ها را با استفاده از پهپادها جابه جا می کند. اگرچه این پروژه همچنان در مرحله آزمایش و توسعه است، اما پتانسیل خوبی برای استفاده از پهپادها در زمینه های پزشکی و خدمات امداد اضطراری دارد. پروژه سفیر نیز در بندر آنتورپ یکی دیگر از برنامه های در حال اجرای این شهر است و به توسعه مدیریت ترافیک پهپادها در محیط های پیچیده می پردازد. این پروژه به عنوان یک مدل برای ادغام خدمات پهپاد در سراسر اروپا عمل می کند و هدف آن کمک به فرایند مقرراتی اتحادیه اروپا برای پهپادها و و استقرار خدمات پهپاد هماهنگ، همگن و استاندارد در سراسر اروپا است. استفاده از فناوری شبکه ارتباطی برای ارتباط داده با هواپیماهای سرنشین دار و بدون سرنشین نیز در این پروژه ارزیابی می شود.

در سال ۲۰۲۴ دو شرکت سیستم مدیریت ترافیک بدون سرنشین (UTM) را در بندر آنتورپ به روز رسانی کردند که هدف آن افزایش کارایی و ایمنی عملیات پهپاد در این منطقه بود. سیستم مدیریت ترافیک بدون سرنشین یک چهارچوب فناوری است که برای مدیریت ترافیک پهپادها در محیط های پیچیده طراحی شده است. این سیستم که شامل بخش های کلیدی همچون نقشه برداری هوایی، مدیریت ترافیک و فناوری ارتباطات است، به پهپادها امکان می دهد تا به طور ایمن و کارآمد در فضاهای پرترافیک پرواز کنند.

این به روز رسانی بخشی از تلاش ها برای تبدیل این بندر به اولین فضای U-space رسمی در اروپا است. منظور از U-space یک فضای هوایی تعریف شده برای عملیات پهپادها است که توسط آژانس ایمنی هوانوردی اروپا معرفی شده است تا ایمنی و کارایی عملیات پهپادها را در محیط های شهری و صنعتی تضمین کند. این فضا شامل خدماتی همچون شناسایی هویت، مدیریت ترافیک، تهیه داده های هواشناسی و نقشه های جغرافیایی است.

حمل ونقل هوایی فنلاند

شرکت وینگ خدمات تحویل کالا با استفاده از پهپاد را از سال ۲۰۱۹ آغاز کرده است که به عنوان اولین پروژه در اروپا، در منطقه هلسینکی راه اندازی شد. این سرویس می تواند غذا، دارو و سایر اقلام را فقط چند دقیقه پس از درخواست تحویل دهد که نه تنها ایمن تر و سریع تر است، بلکه نسبت به تحویل کالای زمینی آثار کمتری بر محیط زیست می گذارد و می تواند به طور بنیادین کیفیت زندگی ساکنان شهر را بهبود ببخشد. این شرکت معتقد است به دلیل شرایط آب وهوای زمستانی فنلاند، اگر پهپادها بتوانند در این کشور فعالیت های تحویل کالا را به درستی انجام دهند، در هر جای دیگر نیز موفق خواهند بود.

یک برنامه آزمایشی تحویل بین المللی بسته بین هلسینکی و تالین به عنوان بخشی از ابتکاری گسترده تر آغاز شده است که با مداخله پلیس انجام می شود. برنامه هایی نیز برای استفاده از پهپادها در نظارت بر ترافیک دریایی و عملیات جست وجو و نجات در خلیج فنلاند در حال انجام است. همچنین، طرح هایی برای نمایش استفاده از سامانه کنترل ترافیک هوایی برای تاکسی ها هوایی از فرودگاه هلسینکی به مرکز شهر در حال برنامه ریزی است.

برنامه های نوآورانه در شهرهای فرانسه

شهرهای فرانسه به ویژه بوردو و تولوز، در چهارچوب مشارکت های اروپایی برای شهرهای هوشمند حضور دارند و تمرکز آنها بر استفاده از فناوری های هوایی برای بهبود تحرک شهری و بین شهری است. منطقه نوول آکیتن که بوردو بخشی از آن است، راه حل های نوآورانه حمل ونقل شهری را با استفاده از بعد هوایی بررسی می کند. این برنامه ها شامل تحویل خودکار محصولات، حمل ونقل گردشگران از اسکله های بوردو به مناطق توریستی و انتقال کالا یا افراد با توانایی محدود به مراکز بهداشتی یا اقتصادی است. این برنامه با همکاری نزدیک با مقامات هواپیمایی شهری فرانسه و سایر شرکای صنعتی و تحقیقاتی انجام می شود.

تولوز نیز پیاده سازی خدمات حمل ونقل هوایی خودران را برای توسعه پایدار شهری در اولویت برنامه های خود قرار داده است. اولویت های تولوز شامل استفاده از پهپادها برای نظارت بر محیط زیست، خدمات اضطراری و لجستیک شهری است که با همکاری نهادهای دولتی، صنعتی و تحقیقاتی انجام می شود و هدف آن بهبود کیفیت زندگی شهروندان و توسعه پایدار شهری است.

حمل ونقل شهری هوایی در آلمان

شهرهای شمالی هسه در آلمان، در اکتبر ۲۰۱۸ به ابتکار حمل ونقل هوایی شهری در چهارچوب مشارکت نوآوری اروپا برای شهرهای هوشمند پیوستند و پروژه هایی را با تمرکز بر لجستیک در زنجیره فرودگاه های کاسل کالدن و فرانکفورت اجرا کردند که نتیجه آن بهبود کارایی و سرعت در حمل ونقل کالا بود. امکان پذیری اجرای این راه حل ها در همکاری نزدیک با شرکای نهادی همچون مرکز هوافضای آلمان، سازمان کنترل ترافیک هوایی اروپا و سازمان ایمنی هوانوردی اروپا در حال بررسی است.

اورژیو یک منطقه مرزی بین آلمان و هلند است که میزبان نخستین پروژه نمایشی حمل ونقل هوایی شهری با همکاری های منطقه ای و بین المللی بود. این پروژه شامل برنامه هایی در زمینه خدمات اضطراری و ایمنی عمومی و هدف اصلی آن ارائه خدمات اضطراری در زمان سریع تر، هزینه کم تر و اختلال صوتی کمتر بود. موفقیت در این پروژه می تواند به بهبود کارایی خدمات اورژانسی در مناطق مرزی کمک کند و به عنوان یک الگو برای سایر مناطق اروپا عمل کند.

هامبورگ در همکاری نزدیک با صنعت، دانشگاه ها، مسئولان و عموم مردم، مطالعات امکان پذیری برای استقرار سیستماتیک راه حل های تردد هوایی در مناطق شهری را انجام داده است و تمرکز آن بر حمل ونقل حساس به زمان کالاهای پزشکی یا بازرسی و نگهداری تأسیسات بزرگ زیرساختی همچون پل های بندر و توربین های بادی است. این پروژه کمک بسیاری به بهبود کارایی و ایمنی در این زمینه ها کرده است.

اینگولشتات برنامه های آزمایشی تاکسی هوایی و حمل ونقل اعضای پیوندی را راه اندازی کرده است. این برنامه ها با همکاری کمیسیون اروپا، وزارت اقتصاد، مقامات محلی مختلف، مرکز هوافضای آلمان، فرودگاه مونیخ، بیمارستان اینگولشتات و دانشگاه فنی اینگولشتات انجام می شود. هدف اصلی این برنامه ها توسعه فناوری و زیرساخت های مورد نیاز برای حمل ونقل سریع اعضای پیوندی است که می تواند به بهبود کارایی و ایمنی در خدمات اورژانسی کمک کند.