מחלקת אוויר וחלל ע"ש ארלין וארנולד גולדשטיין

מרכז אוויר וחלל ע"ש ארלין וארנולד גולדשטיין

כלי טיס בלתי מאוישים (כטב"מים) ולוויינים הם בין היישומים הטבעיים באוטונומיה מתקדמת, שכן המרחק ממרכזי הבקרה שבו הם פועלים הוא כזה, שמפעיליהם לעתים קרובות מחוץ להישג יד הן מבחינה אופטית והן מבחינה אלקטרונית. בחלל, המצב מורכב יותר בשל הזמן הרב הנדרש לאות להגיע מהמשדר למקלט. החלטות צריכות להתקבל באופן אוטונומי. קבוצת לוויינים המפוזרים בטווחים של קילומטרים זה מזה והמבצעים פעולות בסיסיות הדורשות תיאום מוחלט, היא חלק מתחומי המחקר הייחודיים בתחום של מערכות אוטונומיות. כלים אוויריים נמנים עליהם. כטב"מים פעילים בצבא הגנה לישראל במשך ארבעים השנים האחרונות, תחילה כמזל"טים ועם ההתפתחות הטכנולוגית, הכלים שוכללו על מנת להכיל משימות כמו הגנה, אבטחה ומגוון רחב של יישומים סביבתיים. הכטב"מים של היום כוללים חלקים גדולים המשתמשים באנרגיה סולארית כדי להישאר באטמוספירה במשך שבועות. בנוסף, קיימים מיקרו כלי רכב שמשקלם גרמים ספורים. הפעילות בתחום זה כוללת מחקר ופיתוח של סוגים חדשים של תצורות מיקרו מל"ט כגון מנפנפים, ותצורת ציפורים שיכולה לעבוד רק בגדלים קטנים ולתקשר בתצורות של נחילים וכלי רכב מעופפים.


בגלל היותה מונעת ע"י הצורך לזהות איומי טרור בלתי פוסקים ולהתמודד עמם, ישראל היא בין המדינות המובילות בכל הקשור לנושא של פיתוח טכנולוגי של כטב"מים, כבר יותר משלושה עשורים. כטב"מים המשמשים לביצוע מעקב, זיהוי איומים וניסיונות לחדירה ומגיבים לפעולה, משמשים להרתעת האויב ומספקים מידע לחיילים כדי שידעו מה עומד לפניהם בשדה הקרב וכל זאת, בלי לסכן חיי אדם יקרים. שיפור והרחבת יכולות הכטב"מ הן הכרחיות לביטחון צבאי ופנימי, אך לדור הבא של טכנולוגיית הכטב"מ השלכות משמעותיות מעבר להגנה. בנוסף ליישומים הצבאיים, כטב"מים מהווים תרומה גדולה גם בתחומים אחרים כגון: אכיפת החוק, אבטחת גבולות, בדיקת אתרים תעשייתיים, ניטור יבולים ודיוק אזורי בזמן ריסוס דשנים או חומרי הדברה, צילומי אוויר של אירועים, בדיקת תקינות קווי מתח גבוה, ניטור ומלחמה בשריפות יער, בדיקת צינורות נפט וגז, חיפוש אחר ניצולים או גופות בזמן אסונות טבע או בג'ונגל אורבני, ביערות או בסביבות מדבריות. הכטב"מים החדשים לא רק יעזרו בהגנה, אלא גם בשיפור איכות החיים על פני הגלובוס.


כטב"מים דורשים יכולות מתקדמות לניטור ולפרשנות ותגובה לפעילות על הקרקע או באוויר, כמו גם יכולות השוואת הנתונים שנאספים על ידיהם בזמן אמת בעזרת המודיעין שסופק מראש לצורך המשימה. מערכות הבקרה המורכבות וההטרוגנית שלהם, בנוסף לחיישנים, חייבות להיות משולבות כדי לפעול בצורה יעילה ועליהן להיות בעלות יכולת לפעול כראוי בהתבסס על ניתוחן. מכיוון שהכטב"מים נעים במהירויות גבוהות, חיישניהם המרובים חייבים להיות בעלי יכולת לאסוף ולעבד כמויות עצומות של נתונים בזמן אמת על מנת למנוע התנגשויות. זהו אתגר קשה במיוחד עבור כטב"מים מנמיכי טוס (כטב"מים זעירים שתוכננו לפעול בתוך מבנים וחללים סגורים אחרים). כטב"מים חייבים להיות קטנים וקלי משקל ככל האפשר, דבר המגביל את כמות וסוג החיישנים והמעבדים שהם יכולים לשאת ומניע מהר יותר את פיתוחם של רכיבים קטנים יותר. שילוב בין אתגרים אלו - כטב"מים הפועלים בשטח עוין שיתקשו לשמור על קשר עם הבסיס - מחייב מצב שבו הכלים יהיו מסוגלים להחליט, באופן עצמאי לגמרי, על הדרך הטובה ביותר למלא את המשימה בנסיבות משתנות.


כדי לייעל את האפקטיביות של כטב"מים, יש צורך לפתח מערכות מבוזרות מעודנות שתאפשרנה לקבוצות של כטב"מים לפעול באופן עצמאי כיחידה מתואמת ולקבל את ההחלטות הטובות ביותר לשם ביצוע המשימה. החלטות אלה מבוססות על הערכה של הפרעות חיצוניות, שינויים במצב הכללי, העברת מכשולים, הפרעות אטמוספריות וכשלים במערכת. בנוסף, כטב"מים שצריכים לעבור מרחקים גדולים או להישאר באוויר למשך פרקי זמן ארוכים, צריכים להיות מסוגלים לבצע תדלוק בזמן הטיסה. למחלקה למערכות אוויריות אוטונומיות ע"ש ארלין וארנולד גולדשטיין תפקיד מפתח באיחוד בין מומחים ממגוון רחב של תחומים, למציאת פתרונות חדשניים לאתגרים ההנדסיים והחישוביים יוצא הדופן הללו.