Come funzionano i droni

In questo nuovo e coraggioso mondo digitale, la parola "drone" ha assunto alcune sfumature seriamente minacciose. I mass media ritraggono i droni come meccanizzazioni a sangue freddo che volano silenziosamente nei cieli alla ricerca di ignari bersagli umani. Il grande pubblico vede i droni di sorveglianza come inquietanti promemoria che qualcuno, da qualche parte, sta guardando ogni piccola cosa che fai. I droni sono davvero armi potenti e strumenti di spionaggio . Ma sono anche molto di più.

Sebbene "drone" sia il termine più comune, queste macchine volanti sono spesso chiamate anche UAV (veicoli aerei senza pilota). Sebbene le agenzie governative e militari siano state tra le prime a esplorare i droni per le loro capacità di guerra, questi dispositivi alati sono ora commercializzati anche per bambini, adolescenti, appassionati di aerei RC, fotografi, videografi, agricoltori e praticamente chiunque possa trarre vantaggio da un punto di vista nel cieli intorno a loro.

I droni di livello militare possono stare in uno zaino, oppure possono essere grandi quasi quanto un aereo a grandezza naturale e carichi di armamenti mortali. Questi droni possono costare decine di milioni di dollari e avere un'apertura alare di oltre 30 metri.

Sebbene i droni militari siano pubblicizzati come tipi precisi e incruenti di macchine da guerra, possono essere inquietantemente mortali. Il Bureau of Investigative Journalism stima che nel solo Pakistan , gli Stati Uniti abbiano eseguito più di 400 attacchi di droni che hanno ucciso fino a 4.000 persone, di cui forse 1.000 civili e 200 bambini.

I droni di consumo e commerciali offrono una rotazione più felice sul volo automatizzato. Potrebbero effettivamente stare nel tuo palmo e farti pagare meno di $ 100. Modelli più robusti e più avanzati possono costare migliaia e urlare in alto nel cielo (e possibilmente sul radar locale), il che potrebbe benissimo metterti nei guai con la Federal Aviation Administration (FAA).

I piccoli droni gestiti da imprese commerciali stanno crescendo di numero. Queste aziende trarranno vantaggio in modi sorprendenti e non ancora imprevisti, utilizzando i droni per aumentare le entrate e aiutare le economie di tutto il mondo.

I vigili del fuoco, le unità di polizia e i soccorritori in caso di calamità utilizzano tutti i droni in una certa misura, valutando situazioni strazianti, trovando persone scomparse e aiutando altri umani. I droni sono utili per la costruzione, la mappatura, la conservazione della fauna selvatica, l'ispezione delle condutture e molto altro.

Anche i droni sono semplicemente divertenti. Noi umani non possiamo far spuntare le ali e volare, ma possiamo vivere un po' per procura attraverso i nostri amici alati, alzando le telecamere per ottenere immagini straordinarie o semplicemente zumando nei cieli per la gioia di farlo.

Contenuti

1. Il retroscena del drone
2. Più potenza militare
3. Droni nelle vostre case
4. Gli UAV più comuni
5. Acrobazie aeree
6. Droni: distopia o sogno?

Non c'è stato nessun momento storico in cui il primo drone è andato in volo. Ciò è in gran parte dovuto al fatto che è una questione di semantica quando si cerca di determinare esattamente quale dispositivo storico si qualifica come drone. Era uno dei palloni carichi di esplosivo usati nel 1800? Erano i primi razzi V-1 che i tedeschi schierarono durante la seconda guerra mondiale?

All'inizio del 1900, i gruppi militari utilizzavano i droni, comprese le versioni radiocomandate, per esercitarsi sul bersaglio. Gli ingegneri hanno anche sviluppato velivoli senza pilota carichi di munizioni. Questi non erano davvero droni. Furono i primi missili da crociera , a volte chiamati siluri volanti, e non destinati a tornare alla base.

Durante la Guerra Fredda , gli Stati Uniti hanno intensificato la ricerca sui droni, sperando di usarli come sostituti degli aerei spia con equipaggio. Mentre la guerra del Vietnam si trascinava, i droni effettuarono migliaia di missioni di ricognizione ad alto rischio e furono distrutti dal fuoco nemico, ma nel frattempo salvarono la vita di piloti che altrimenti sarebbero morti.

Più o meno nello stesso periodo, gli ingegneri hanno iniziato a dotare i droni di capacità di sorveglianza in tempo reale. Con le loro telecamere di bordo e un coraggio illimitato, i droni potrebbero avvicinarsi alle linee nemiche e documentare i movimenti e le strategie delle truppe senza rischiare vite umane.

Nel 2002, la CIA ha utilizzato per la prima volta un drone Predator per uccidere un combattente nemico in Afghanistan. Il Predator (più precisamente, l'MQ-1 Predator), con il suo nome agghiacciante, è stato uno dei primi droni militari a vedere un'azione diffusa. È stato presentato nel 1995 e da allora ha fatto lo zoom in tutto il mondo, ma è usato principalmente in Medio Oriente. Può volare per più di 500 miglia (805 chilometri) in missione singola e cerchi per ore; le versioni armate possono sparare missili sofisticati.

Il Predator è uno dei droni militari più conosciuti, ma ora è solo uno dei tanti. Quei primi attacchi in Afghanistan furono, come si suol dire, solo l'inizio.

Con lo sviluppo della rivoluzione digitale con i suoi minuscoli microprocessori e le capacità di comunicazione a lunga distanza, i droni sono diventati sempre più utili per le operazioni militari. Secondo una stima, l'esercito americano ha circa 11.000 aeroplani con equipaggio e forse 8.000 droni, il che significa che un terzo dell'aviazione è senza pilota. Per chiunque abbia temuto l'imminente era della guerra automatizzata di tipo fantascientifico... beh, quei giorni sono già qui.

L'esercito americano ha tre categorie di droni: mini, tattici e strategici. I mini droni sono piccoli e utilizzati principalmente per la sorveglianza a corto raggio. I droni tattici possono volare per diverse ore e fino a 200 miglia (322 chilometri) e vengono utilizzati per valutare i bersagli nemici. I droni strategici possono volare per giorni e trasportare armi.

Alcuni droni utilizzano la batteria per far girare le eliche. Le versioni più nuove e più costose hanno motori a reazione in piena regola e possono volare a più di 500 miglia (805 chilometri) all'ora, salendo a 50.000 piedi (15.240 metri) o anche più in alto.

Alcuni droni sono autonomi, seguendo routine preprogrammate. Molti altri richiedono piloti. Quei piloti possono essere a terra vicino all'operazione, o possono sedere nelle sale di controllo, a migliaia di miglia di distanza, guidando i loro tirapiedi tramite collegamenti di rete wireless ad alta velocità.

In parte perché c'è un ritardo di un paio di secondi dalla sala di controllo al drone, si verificano arresti anomali. A volte i piloti spingono i pulsanti sbagliati. A volte leggono male i dati di volo che vedono sui monitor delle loro workstation; le telecamere sui droni semplicemente non sostituiscono la vera visione e altri sensi di un pilota. Più di 400 grandi droni si sono schiantati dal 2001, ma anche molti disastri sono stati evitati. Se un collegamento di comunicazione viene interrotto, i droni avanzati sono programmati per volare in cerchio o addirittura per tornare alla base più vicina senza la guida umana.

Come i controllori del traffico aereo, i piloti di droni svolgono lavori ad alto stress ma spesso noiosi e ripetitivi, per lo più sorvegliando aree per informazioni e potenziali obiettivi. A causa del burnout, hanno smesso tre volte più spesso dei piloti regolari e l'esercito americano ha recentemente raddoppiato gli stipendi dei piloti di droni per impedire loro di correre verso le uscite.

Coloro che rimangono ricevono una formazione approfondita in un ambiente di classe tradizionale, oltre a una formazione pratica sui loro computer. Eseguono infinite prove e poi rivedono le loro decisioni in volo, cercando di affinare le loro menti per selezionare l'approccio migliore a un dato scenario, in particolare quelli che implicano l'uso della forza letale.

Quando ottengono una vittoria importante, questi piloti ricevono medaglie come tutti gli altri e, nonostante la disconnessione geografica dai loro obiettivi, molti subiscono traumi emotivi per i danni causati dai loro colpi.

Non tutti i droni infliggono sofferenza e caos. Esiste un'intera gamma di droni per uso commerciale e privato.

In molti luoghi, compresi gli Stati Uniti, l'uso dei droni civili e commerciali è fortemente limitato dai regolamenti dell'amministrazione dell'aviazione, principalmente in nome della sicurezza. Ciò, tuttavia, non impedisce a migliaia di persone di utilizzare i droni per una miriade di scopi, tra cui videografia, allevamento di pecore, consegna di prodotti e rilevamento delle colture.

Se esegui una rapida ricerca nel tuo megastore online preferito, vedrai che sono disponibili decine di droni. Alcuni sono meno di $ 100. Altri costano migliaia. Esistono due grandi categorie di droni: ad ala fissa e rotanti. Ogni tipo ha i suoi punti di forza e di debolezza.

I droni ad ala fissa possono essere lanciati manualmente, ma spesso richiedono una pista o anche una catapulta ingombrante . Ma generalmente sono più veloci e possono volare molto più a lungo dei loro fratelli rotanti.

Un'opzione è l'eBee senseFly, un drone ad ala fissa progettato specificamente per scopi di mappatura. Lancialo in aria e seguirà un percorso preprogrammato, scattando immagini ad alta risoluzione che vengono poi integrate in mappe e modelli 3-D. Può coprire più di 4 miglia quadrate (10,4 chilometri quadrati) con un solo volo. Gli agricoltori sono i clienti principali, poiché possono utilizzare il drone per ottimizzare le loro pratiche agricole e aumentare i loro raccolti. L'eBee vende al dettaglio per più di $ 10.000.

L'Agribotix Hornet LR è un altro drone ad ala fissa e, come l'eBee, è destinato principalmente all'uso agricolo. Ha un'apertura alare di 6,4 piedi (2 metri) e una velocità di crociera di oltre 30 miglia (48 chilometri) all'ora. Può volare per quasi un'ora e mezza prima di dover scendere per ricaricarsi. Piuttosto che offrire solo opzioni di acquisto, Agribotix noleggia unità ai clienti per meno di $ 2.000.

I droni ad ala fissa sono solo una piccola scheggia del mercato dei droni commerciali e hobbisti.

I droni ad ala fissa sono veloci e volano lontano, ma i modelli rotanti sono molto più comuni, in parte perché sono più facili da pilotare e più stabili per scopi come la fotografia. Se vuoi un drone rotante, avrai dozzine di opzioni tra cui scegliere.

Sul lato economico, ad esempio, c'è il quadrirotore Hubsan Mini RTF, che vende a meno di $ 60. È così piccolo che starà nel palmo della tua mano. Dopo una sessione di ricarica di 40 minuti, avrai circa sette minuti di volo durante i quali puoi far fare al drone lanci in quattro direzioni e altre acrobazie. Puoi anche catturare immagini su una minuscola fotocamera da 0,3 megapixel.

Il Parrot AR.Drone 2.0 Power Edition è un quadrirotore che vende per circa $ 400 online. Questo drone è dotato di batterie aggiornate che offrono circa 36 minuti di volo. Viene fornito con un'app di controllo del volo gratuita che puoi caricare sul tuo dispositivo abilitato Wi-Fi, come un tablet o uno smartphone , che ti consente di controllare il drone a una distanza di 165 piedi (50 metri). Ha anche una videocamera HD 720p che trasmette video in diretta sul tuo dispositivo, offrendoti una vista a volo d'uccello letteralmente al volo.

Uno dei più noti produttori di droni è DJI, che produce la serie DJ Phantom. Questi droni non sono solo per divertimento: hanno lo scopo di offrire ai cineasti in fiore un modo per catturare incredibili angoli dall'alto senza la necessità di attrezzature più costose. Alcuni modelli sono dotati di supporti per videocamera GoPro, mentre altri sono dotati di videocamere integrate.

Il quadricottero FC40 Phantom 2 Vision+ pesa poco meno di $ 1.000. Può volare a più di 2.600 piedi (792 metri), con un tempo di volo di circa 25 minuti. Un controller ti aiuta a gestire il volo del drone, mentre l'app che carichi sul tuo telefono o tablet manipola le funzionalità del video e della fotocamera.

Con tutti questi aggeggi volanti che sfrecciano in giro, è difficile negare che sembrino terribilmente reminiscenza dei normali vecchi elicotteri e aerei telecomandati . Allora, qual è la differenza tra quelle tradizionali macchine radiocomandate e i droni new age?

Ha molto a che fare con l'automazione e le funzionalità digitali avanzate. Mentre i tradizionali dispositivi telecomandati richiedono un'attenzione costante, i droni possono fare cose incredibili da soli. Programma in una posizione GPS, ad esempio, e un drone può volare automaticamente fino a quel punto e quindi mantenere la sua posizione. Oppure puoi eseguire una cosiddetta modalità "seguimi" e il drone ti seguirà in giro, tracciandoti rilevando i segnali dal tuo telefono.

I droni moderni sono dotati di tutta una serie di funzioni utili e divertenti simili. Naturalmente, nessuna di queste capacità vale molto se la cosa non riesce a decollare.

Anche gli osservatori casuali si rendono conto di una cosa sorprendente sui droni: spesso hanno quattro eliche (ma possono averne da tre a otto) a differenza dei tradizionali elicotteri RC, che hanno un solo rotore principale. I droni hanno bisogno di rotori extra perché hanno bisogno di maggiore stabilità per svolgere le loro funzioni automatizzate.

Più rotori significano anche più portanza . L'ascensore, ovviamente, è la spinta che le eliche rotanti creano sotto una macchina volante. Più portanza ha un dispositivo, più alto e veloce può andare e più peso può trasportare. Quest'ultima parte è vitale per chiunque voglia collegare una fotocamera a un drone. Un sollevamento troppo piccolo significa che un drone gemerà, gemerà e si schianterà, o forse non si alzerà mai in volo.

C'è un motivo per cui la maggior parte dei droni di consumo non ottiene molto più di 15-20 minuti di volo, e questo motivo è legato alla potenza. I droni hanno bisogno di batterie per alimentare i loro oggetti di scena. Un paio di batterie ricaricabili leggere sono sufficienti per un breve periodo di tempo in aria. Aggiungere più (o più potenti) batterie è un'ottima idea... finché non ti rendi conto che il peso extra che aggiungono riduce effettivamente il tempo di volo complessivo.

Quando l'energia fluisce dalle batterie ai motori del rotore, le eliche iniziano a girare ed è la rotazione di ciascuna elica rispetto alle altre che cambia altitudine e direzione. Accendi i rotori e genereranno una portanza sufficiente per superare la forza di gravità , facendo sfrecciare il drone sempre più in alto.

Se vuoi che il drone si inclini su un lato, due dei rotori inizieranno a girare più velocemente su un lato, creando più portanza. In tal modo, parte del sollevamento verso l'alto diventa più una forza laterale, facendo muovere il drone in avanti o indietro. Allo stesso modo, diverse velocità dell'elica faranno girare il drone.

Ovviamente, non devi pensare a questi processi mentre stai pilotando il tuo drone, altrimenti probabilmente lo farai in crash ogni 10 secondi. I droni sono carichi di accelerometri e giroscopi che li aiutano a mantenere il loro orientamento nello spazio. Questi strumenti rilevano l'accelerazione lineare, l'inclinazione e altri segnali direzionali per impedire loro di bombardare il terreno in picchiata o, peggio, astanti ignari.

Molti droni hanno anche il GPS integrato , quindi la macchina "sa" dove si trova. Ordina al drone di librarsi in un piccolo spazio e lo farà, combattendo una brezza se necessario.

To input your commands, you need a controller, typically one that uses 2.4 gigahertz radio waves. Many drone controllers look just like RC controllers of yore; that is, a boxy unit with two thumb joysticks and a collapsible antenna. Others rely on a combination of 2.4 gigahertz signals and WiFi, and they may pass on an old-school controller for one that looks more like a gamepad, or they may rely on a control app on your smartphone or tablet.

The act of flying consumer drones ranges from pretty easy to fiendishly difficult. Cheaper drones are budget friendly but may be so difficult to fly (and so delicate) that they're broken before you can figure out how to make them travel in a straight line. Pricier drones often have some automatic functions, like landing assistance, that help simplify some of the harder and riskier portions of flights, easing you into your new role as pilot.

Drones are the stuff of dystopian nightmares. They're used for surveillance at home and abroad, raising privacy issues everywhere. They can carry weapons and can kill people from thousands of miles away while the operator sips coffee in a temperature-controlled office.

Yet drones are a dream come true for many commercial enterprises. Farmers can better monitor fields and livestock. Construction engineers can much more easily see their projects from every angle. Drones can offer new perspectives on real estate, move cargo and deliver packages.

By one estimate, drone technology could create more than 100,000 jobs in the next decade. And they could boost the economy by billions and billions of dollars as they spill into sectors of engineering, computer science, commercial contracting, videography, forestry and, of course, the military [source: Whitlock]. All of these disciplines will require experts in fabricating and flying drones — and commercial drone pilots could start with an annual salary of $50,000 to more than $100,000, working for manufacturers, surveyors, law enforcement or any number of other organizations.

Colleges, such as the University of North Dakota, are increasingly offering degrees for piloting drones in anticipation of the drone explosion. Students train on simulators as they build up their flight hours, but in many cases they can't fly actual drones as part of their coursework. That's because before drones can truly take flight, they'll have to surmount legal and regulatory hurdles. At present, the FAA limits what drones can do in American airspace, even if you're practicing through a college program.

Hobbyists must keep their machines flying lower than 400 feet (122 meters) and at least 5 miles (8 kilometers) from airports to prevent conflicts with manned aircraft. In spite of those rules, the FAA has documented dozens of near misses from people who violate regulations, and any of those instances could have potentially caused serious damage to an airplane and endangered lived. Those kinds of problems complicate the government's ability to integrate commercial drone usage on a larger scale.

Tuttavia, il Congresso ha ordinato alla FAA di trovare modi per regolamentare i droni, in particolare i droni commerciali, in modi che aiuteranno a sfruttare queste tecnologie per l'economia. A causa del probabile impatto su larga scala dei droni sulla nostra società (e perché stiamo parlando di una burocrazia federale) puoi scommettere che passeranno alcuni anni prima che i droni decolleranno davvero commercialmente in tutto il paese.

Nel frattempo, la tecnologia dei droni continua ad evolversi molto più rapidamente di quanto qualsiasi singola organizzazione possa tracciare. I droni hobbisti stanno diventando sempre più economici e capaci di mese in mese, e sempre più imbarcazioni militari con equipaggio vengono sostituite da droni enormi, potenti e letali che possono perlustrare i cieli molto più a lungo di qualsiasi imbarcazione tradizionale.

Se stavi aspettando l'arrivo del giorno dei droni, renditi conto: quel giorno è già arrivato. I droni, nel bene e nel male, faranno parte della nostra cultura per molti anni a venire.

Nota dell'autore: come funzionano i droni

Proprio così, i droni sono ovunque. Qualche settimana fa stavo correndo lungo un remoto sentiero di campagna quando ho incontrato un ciclista che andava nella direzione opposta. Aveva legato un controller al manubrio e stava guidando un quadrirotore 20 piedi (6 metri) sopra e davanti a lui. Non so se stesse registrando un video o stesse semplicemente volando per divertimento, ma era la prova che non importa dove andiamo, anche queste piccole macchine volanti sono con noi. Speriamo che a lungo termine sia una buona cosa.

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