İnsansız planörler için geliştirilen ALOFT isimli yeni süzülme algoritması bu araçların havada kalma süresini kayda değer bir şekilde arttırıp kullanıldıkları gözlem ve keşif uçuşları süresince daha çok bilgi toplamalarına imkân verebilir.
Fırlatma rampasından kalkan insansız planör SBXC, ortalama 3 dakika havada süzüldükten sonra iniş yaparken aynı planör, yeni algoritma içeren yazılım yüklenirse termal olarak bilinen sıcak hava akımlarını kullanarak daha yukarılara tırmanabilir; yüksek irtifa ve hava akımı avantajını kullanarak 5 saat uçuş yapabilecek duruma getirilebilir. ALOFT olarak adlandırılan bu yeni yazılım (Autonomous Locator of Thermals [Otomatik Termal Bulucu]) Amerikan Deniz Kuvvetleri Araştırma Laboratuvarı’nda Dan Edwards ve çalışma arkadaşları tarafından geliştirilmiş. Edward ve takımı geçen Ekim ayında Maryland’deki Phillips Askeri Hava Üssü’nde yeni yazılım yüklenmiş insansız hava araçlarıyla 20’den fazla deneme uçuşu gerçekleştirmiş. Toplam 30 saatten fazla uçuş süresi elde edilen deneme uçuşlarında termaller hakkında daha fazla bilgi toplayarak bu verileri yazılım güncellemek için kullanan ekip, insansız planörlerin geliştirilen algoritmayla her seferinde daha uzun uçmasını amaçlıyor.
Birçok kuş hatta böcekler bile uçuş sırasında termalleri kullanıyor. Kartallar ve akbabalar termalleri kanat çırpmadan daha yüksek irtifalara çıkmak ve av ararken enerji harcamadan daha uzun süre süzülmek için kullanıyorlar. Planör pilotları ise termalleri daha uzun süre havada kalmak için kullanırken yeni termal algoritması içeren ALOFT yazılımı aynı prensibi insansız planörler için uygulamaya koymaya çalışıyor.
Proje ekibinin başı Edwards’a göre, “Otomatik süzülmenin en büyük açmazı pilotların süzülmek için kullandığı yöntemleri otopilot programının kullanabileceği bir algoritma haline getirebilmek.” Edwards “Otomatik Süzülme algoritmasını denerken saatlerce deneme uçuşları yaptık ve uçuşlar sırasında algoritmanın bizim istediğimiz gibi çalışmadığını fark edip gerekli değişikleri yapmak için tekrar bilgisayar başında saatler harcadık.” derken aslında ne kadar zorlu bir süreç yaşadıklarını anlatıyor.
ALOFT algoritması çalışma prensibi hâlihazırda insansız hava aracının içinde bulunan hız, yükseklik sensörlerini ve GPS ile yön gösterme sistemlerini kullanarak kaldırma kuvvetine sahip termallerin nerede olduğu hissetmek ve insansız hava aracını termalin bulunduğu yöne döndürerek yükselen havanın içinde küçük sarmallar çizerek aracın yükselmesini sağlamak. Sadece sıcak hava dalgalarını kullanarak havada kalmak uzun bir süre gibi gözükse de bu sürenin çok daha üzerine çıkmak aslında mümkün. Yeni yapılmış bir araştırmaya göre fırkateyn kuşları termal hava akımlarını kullanarak suya inme gereği duymadan aylarca uçabilmekteler. Eğer termal hava akımlarını daha iyi tespit edebilirlerse insansız hava araçlarının da aylarca havada kalması mümkün olabilir.
İlk geliştirilen yazılım termal hava akımlarına denk gelip bu akımları kullanmaya yönelik tasarlanmışken, geliştirici ekip, yer şekillerinin çok olduğu ya da engebeli araziden farklı olarak iniş pistinin sonu veya güneş gören bir kayanın üzeri gibi daha düz ve güneş ışınlarını emen yüzeylerde termal oluşma şansı ve sıklığının çok daha fazla olduğunu ve termallerin aynı konumlarda oluşmaya meyilli olduğunu fark etti. Bunun üzerine geliştirici ekip ALOFT sistemine geçmiş termallerin yerini hatırlayacak bir sistem ekleyerek termalleri yakalama şansını önemli ölçüde arttırdı. Geliştirici ekibin başı Edwards, süreci, “Denemeleri yaptığımız haftanın başlangıcında insansız planör, termalleri aramak için başıboş bir şekilde uçarken haftanın sonunda yaptığımız değişiklikler sayesinde araç, termallerin sık görüldüğü noktalar arasında uçarak kendisini kaldıracak güçlü akımları buluyordu. Ve bu gerçekten çok heyecan vericiydi.” sözleriyle anlatıyor.
Araştırma ekibi şimdi de Amerikan Deniz Kuvvetleri Araştırma Laboratuvarı’nın Monterey Deniz Meteorolojisi Birimi’yle ortak çalışarak daha gelişmiş rota düzeltici algoritmalar geliştirip insansız planörlerin olası termallerden daha fazla yaralanabilecek rota belirlemesi üzerinde çalışıyorlar. Araştırmacıların Pennsylvania Devlet Üniversitesi Hava Araçları Otonomi ve Yapay Zekâ Laboratuvarı’nın yardımlarıyla üzerinde çalıştığı ikinci bir yaklaşım ise iki insansız planörün beraber uçurulması. Buradaki amaç ise insansız hava araçlarından birisi termal hava akımı bulduğu zaman diğerini uyarması ve iki aracın da hava akımından yararlanması. Aslında bu hareket doğada termal hava akımlarını kullanan kuşlar arasında oldukça yaygın bir davranış biçimi. Araştırmacılara göre uçuş ekibine ne kadar çok insansız planör katılırsa araçların termal akımları tespit etme şansları da o kadar artıyor.
Araştırma ekibinin başı Edwards, ALOFT sistemi ile termal bulan insansız planörlerin sıklıkla kuşlar tarafından takip edildiğini fark etmiş. Robotların bulduğu termal hava akımlarını fark eden Amerikan Kel Kartallarının robotlarla aynı termali paylaşması Edwards için vatansever duygularını harekete geçiren bir deneyim olmuş.
Araştırmacıların üzerinde çalıştığı üçüncü bir yaklaşım ise insansız planörleri LIDAR lazerleri ile donatarak uzak mesafelerden de termal akımlarının tespit edebilmesini sağlamak. İnsansız planörlere bu özelliği kazandırmak, araçlara yeni parçalar eklenmesini gerektirirken şu anda üzerinde çalışılan ALOFT programı, otopilot sistemine sahip birçok insansız hava aracına hiçbir donanımsal değişiklik yapılmadan eklenebiliyor. Sadece karışık sensörler değil basit sensörler de termal akımları tespit etmek için kullanılabilir. Araştırmacılar fırkateyn kuşlarının kümülüs bulut kümelerini aradıklarını, bu bulut kümelerinin nemli havayı kendine çeken bir yapıya sahip olduğunu fark etmişler. Benzer bir yaklaşımla planör pilotlarının da dalgalanan çimlere ya da böceklere bakarak termalleri tespit ettikleri bilinmekte.
Süzülme algoritmaları araştırma ve haritacılık için kullanılan küçük dronlara da kolaylıkla monte edilebilir. İrtifa kazanmak için termal akımları kullanan bir dron, varış noktasına daha uzun sürede gidebilir; ancak termal hava akımları sayesinde çok daha uzun sürede havada kalarak görev süresini önemli ölçüde uzatabilir.
Edwards’a göre “ALOFT hemen hemen her otopilot uygulamasına eklenebilir.” Buna ilaveten “ALOFT sistemini üç farklı modeldeki insansız hava aracına uyarladık ve hepsiyle de başarılı bir şekilde termal akım kullanarak süzülmeyi sağladık.” diyerek sistemin uyarlanabilirliğine dikkat çekiyor.
Edwards gelecek projelerinin, süzülme programının entegre edildiği güneş enerjisi ve hidrojen yakıt pili içeren, havada kalış süresi muazzam, melez (hibrit) bir araç üretmek olduğunu belirtiyor.
Araştırma lideri Edwards, Deniz Kuvvetleri Araştırma Laboratuvarı’nda geliştirilen Ion Tiger isimli hava aracının hidrojen gücüyle 48 saat uçtuğunu belirtiyor ve sadece ufak değişiklerle eklenebilecek güneş enerjisi sistemi ve otomatik süzülme sistemiyle bu sürenin iki katına çıkartılabileceğine inanıyor.
ALOFT algoritması, önümüzdeki Ekim ayında, yeni bir Deniz Kuvvetleri Araştırma Laboratuvarı programı olan Solar Soaring isimli güneş enerjisi ve süzülme kombinasyonu için geliştirilen bir uçak gövdesine uyumlu olması için yeniden programlanıyor.
Süzülme algoritmaları, Google ve Facebook tarafından uydulara alternatif olarak, iletişim merkezlerine uzak ya da az gelişmiş alanlara iletişim hizmeti sunmak için geliştirilmiş, güneş enerjisi ile çalışan ve uzun süre havada kalan insansız hava araçlarının havada kalma sürelerini arttırabilecek çözümler sunabilir. Ve belki bir gün güneş ve rüzgâr enerjili insansız hava araçları dünyayı dolaşabilir.
Edwards “Gelecekte bir gün insansız bir hava aracının sadece rüzgâr ve güneş enerjisiyle okyanusu aşabileceğini hayal ediyorum.” diyor.
Çeviren: Mehmet Taner İmamoğlu
