تطور التنقل الجوي الحضري

وقد انتقلت حركة الطيران الحضري من مفهوم المضاربة إلى واقع ملموس حيث أن عشرات الشركات التي تجتاز مرحلة التصفية الرأسية الكهربائية والهبوط (eVTOL) وتعود هذه المركبات بتجاوز الشوارع المهددة بالشبكة عن طريق نقل الركاب على هوايات جوية قصيرة وفعالة داخل المناطق الحضرية المتروبولية، وقد أكملت النماذج الأولية بالفعل رحلات الاختبار، كما أن الهيئات التنظيمية مثل نظام " FLT:0 " () " .

ومن المتوقع أن تصل السوق العالمية للمركبات الإلكترونية إلى 30 بليون دولار بحلول عام 2030، مدفوعة بطلب سرعة التخفيف، وانخفاض الانبعاثات، وانخفاض تكاليف الهياكل الأساسية مقارنة بالتوسعات التقليدية للنقل البري، وعلى عكس طائرات الهليكوبتر، تصمم هذه المركبات باستخدام قاذفات متعددة، وتوزع بالكهرباء، وتتم عملياتها بطريقة هادئة وفعالة، ويجري إدماج النظم الآلية من الأرض حتى لا في المجال الجوي الخلفي، مما يجعلها مركزية في كيفية معالجة هذه الطائرات لكل شيء من العمليات.

من مفهوم إلى واقع: طائرة إلكترونية

واليوم، يجري تطوير أكثر من ٣٠٠ تصميم من تصميمات شبكة eVTOL في جميع أنحاء العالم، حيث يقوم قادة مثل ]FLT:0[Joby Aviation، وطائرة آرتشر، وLilium، وفولكوبتر، وتكنولوجيات بيتا، بالدفع نحو الخدمة التجارية، وعلى سبيل المثال، فإن طائرات جوبي ذات أربعة مركبات، توزع على ١٥٠ ميلا، وهي عملية ذات إطار مباشر قوامها ٢٠٠ ميل ف، وتستهدف في البداية.

وتتطور الهياكل الأساسية بالتوازي مع ذلك، حيث يجري تصميم الموانئ المتخصصة والمنازل المجهزة بمحطات الشحن، ومناطق ركوب الركاب، ووصلات الاتصالات التي يجري تصميمها لمراكز اقفال السيارات، ومواقع اراضي مخصصة، وقد قامت شركات مثل ميناء أوفر الحضرية في المملكة المتحدة وسكايبورت في سنغافورة ببناء موانئ بيانية متطورة تتكامل مع النقل البري وإدارة حركة المرور الجوي الرقمية.

العمود الخلفي التكنولوجي: نظم التشغيل الآلي

وتعتمد النظم الآلية الحديثة في طائرات الإي فيتو إل على ضخ أجهزة الاستشعار والاستخبارات الاصطناعية والخوارزميات المتقدمة لمراقبة الطيران، وخلافاً للمطارات الآلية التقليدية في الطيران التجاري، التي تستخدم إلى حد كبير في الرحلات الجوية مع طيارين بشريين يستقلون عمليات الإقلاع والهبوط، فإن الطيارات الجوية الحضرية يجب أن تدير كل مرحلة مستقلة، ويشمل ذلك عمليات التدقيق، وتجنب العقب، وإعادة تحديد الوقت المناسب.

ارتشـاء الحسـاس وتصوره

ومن أجل تصور البيئة، تدمج النظم الآلية البيانات من مجموعة من أجهزة الاستشعار: الكاميرات العالية الاستبانة، والأشعة تحت الحمراء الأمامية، والليدار لرسم الخرائط بواسطة ثلاثية الأبعاد، والرادار المليمتر لعملية جميع البيوت، والمجسات فوق الصوتية لكشف العقبات القريبة من الحقول، وتضع الشبكة العالمية للتصويبات التفاضلية دقة في المواقع في إطار خطوط قياسية متطورة.

ومن العناصر الهامة التوعية بحالة المرور، إذ يجب على نظم الطيار الآلي أن تكتشف وتتعقب المركبات التعاونية (التي تبث موقعها عن طريق ADS-B أو غيرها من البروتوكولات) والأجسام غير التعاونية (الطيور، والطائرات بدون أجهزة مرسلة) - وتُستخدم الخوارزميات، ولا سيما الشبكات العصبية العميقة التي تُدرَّب على ملايين الصور وسحب نقاط الدرك، وتصنيف الأشياء والتنبؤ بمساراتها.

AI-Powered Navigation and Decision Making

كما أن الملاحة في البيئات الحضرية الكثيفة أكثر تعقيداً بكثير من التشويش على ارتفاعات، ويجب أن يُستأثر الطيار الآلي بعجلات الرياح المحيطة بالمباني، أو تحويل درجات الحرارة، وقرب العديد من العقبات، كما أن التعلّم في مجال الإنفاذ والتحكم التنبؤي النموذجي يستخدمان في ضبط الطرق المثلى التي تقلل من استهلاك الطاقة والضجيج معوقات الوقت في الاجتماع، كما أن النظام يشمل منطقاً طارياً طارياً متطوراًاًاً:

الهيكل التنظيمي لأماكن الإقامة والسلامة

فالسلامة هي الأهم، لذا فإن النظم الآلية مصممة بتجديد كامل، كما أن الحواسيب الجوية الحرجة والمجسات والمحاضرات تضاعف ثلاث أو أربع مرات، مع مقاييس التصويت التي تعزل المكونات المعطلة، كما أن الطائرة نفسها مصممة بأحافل متعددة مستقلة للطاقة ووحدات متناوبة، وبالتالي فإن الفشل الوحيد لا يؤثر على الطيران.

استحقاقات الطيار الآلي في خدمات سيارات الأجرة الجوية

ويحقق تكامل النظم الآلية المتقدمة مزايا متعددة تعجل بصلاحية خدمات سيارات الأجرة الجوية الحضرية وقابليتها للتصعيد، وتمتد هذه الفوائد إلى الكفاءة التشغيلية، وخفض التكاليف، وتحسين السلامة، وهي أمور بالغة الأهمية لكسب الموافقة التنظيمية والقبول العام.

الكفاءة التشغيلية

ويمكن أن تدير نظم الطيار الآلي بدقة بارامترات الرحلات الجوية - السرعة والارتفاع وبطارية السفر وتعويض الرياح إلى أقصى حد ممكن، وأن تخفض إلى أدنى حد الوقت المحدد، كما أنها يمكن أن تنسق مع نظم تحديد مواعيد الرحلات السياحية لتحقيق الحد الأمثل من فترات الارتداد، مع الحد من فترات الانتقال التي تستغرقها الأرض والمغادرات القادمة، وسوف يدير أسطول سيارات الأجرة الجوية في المستقبل نظام إرسال مركزي يخطط لمسارات وموازين ومرتبات إدارة

وثمة زيادة أخرى في الكفاءة تأتي من استمرار التشغيل، إذ لا تعاني النظم الآلية من الإرهاق، بمعنى أن سيارات الأجرة الجوية يمكن أن تعمل على مدار الساعة، حيث يسمح بذلك، مما يزيد من عدد رحلات الإيرادات لكل طائرة يوميا، وتشير التوقعات الأولية إلى أن سيارات الأجرة الجوية المستقلة يمكن أن تقطع ما يصل إلى 18 ساعة من وقت الطيران اليومي، مقارنة بـ 8 إلى 10 ساعات للعمليات التجريبية، مما يؤدي إلى تحسين كبير في العائدات على الاستثمار.

خفض التكاليف والقابلية للتسويق

وتمثل تكاليف العمل جزءا كبيرا من أي خدمة للنقل، إذ إن إزالة الحاجة إلى طيار على متن الطائرة، فإن نظم التشغيل الآلي تخفض نفقات التشغيل بنسبة تتراوح بين 30 و 50 في المائة، بالإضافة إلى أنه يمكن تكرار البرامجيات ونشرها عبر أسطول كامل، وتحذف القيود المفروضة على التدريب والتعيين، وهذا التصعيد ضروري لتحقيق ارتفاع حجم الأسطول (بآلاف الطائرات في مدينة واحدة) الذي يلزم دفعه إلى انخفاض تكاليف السفر بالطائرة الواحدة إلى النصف.

كما أن تكاليف التأمين تنخفض مع الاستقلال الذاتي، حيث أن البيانات التاريخية من المركبات المستقلة تبين أن الحوادث أقل كل ميل عندما يُزال الخطأ البشري، غير أن هذه الفائدة لن تتحقق إلا بعد أن يكون لدى التكنولوجيا سجل كاف، ويعمل المصانعون بالفعل مع محرري التأمين على نماذج المخاطر القائمة على المحاكاة الواسعة النطاق واختبار الرحلات الجوية.

سجلات السلامة المعزَّزة

ويتسبب الخطأ البشري في أكثر من ٧٥ في المائة من حوادث الطيران، إذ أن النظم الآلية تزيل التهاب الطيار، والاهتمام، وقطع اتخاذ القرارات، مما قد يجعل رحلات الطائرات الإلكترونية في الخارج أكثر أمانا من الرحلات الجوية العامة، ويظهر وجود نظم متقدمة لتجنب الاصطدام، وكشف الأحوال الجوية، وتحويل مسارها، كما أن القدرات المحددة على الهبوط يمكن أن تؤدي إلى تنفيذ إجراءات الطوارئ بسرعة أكبر وأكثر موثوقية من نظام للمظلة المقذوفة.

التغلب على العقبات: التحديات التي تواجه

ورغم الوعد، لا تزال هناك عقبات كبيرة قبل أن تصبح سيارات الأجرة الجوية الحضرية التي يمكن تشغيلها آلياً مكاناً مشتركاً، وتشمل هذه العقبات التصديق التنظيمي، وتكامل الحركة الجوية، والقبول العام، والتحديات المتعلقة بالهياكل الأساسية، وكلها تتطلب إجراءات منسقة من جانب الصناعة والحكومة والمجتمعات المحلية.

الإطار التنظيمي والتصديق

إن التصديق على نظام eVTOL المستقل تماماً لنقل الركاب غير مسبوق، إذ أن القائمين على تنظيم مثل وكالة الطيران الاتحادية ووكالة الفضاء الأوروبية يضعون قواعد لإصدار شهادات من النوع تعالج الخصائص الفريدة لهذه الطائرات، بما في ذلك برامجيات التشغيل الآلي، كما أن تحديد درجة التدخل الإلكتروني في الفئة الخاصة التابعة لوكالة الطيران الاتحادية وفئة " الرفع القوي " المقترحة، يوفران مساراً، ولكن لا تزال هناك حاجة إلى تحديد مجموعة برامجيات ومعدات محددة من أجل الاستقلال الذاتي.

Air Traffic Integration (UTM)

أما المجال الجوي الحضري فيكون مكتظاً بالفعل بطائرات الهليكوبتر والطائرات العامة، وسيتطلب إضافة آلاف الرحلات الجوية الإلكترونية نظاماً جديداً لإدارة الحركة الجوية الرقمية، يُسمى في كثير من الأحيان نظام النقل الآلي (نظام النقل الآلي للطائرات غير المأهولة) [(FLT:0)] ومشروع " UTM " (FLT:1]) والمبادرات المماثلة التي تقوم بها القوات المسلحة والسوق الأوروبية (S) وضع مفاهيم لإدارة المواد الجوية ذات القدرة الذاتية.

التصور العام والإنذار

وبالنسبة لسيارات الطيران الحضرية التي يتعين على السكان قبولها، فالنواة مصدر قلق خاص: فالأنشطة الأولية للحركة الإلكترونية للمناطق المدارية المبكرة لها مستويات ضوئية مماثلة لطائرة صغيرة (70-85 من طراز DBA في حالة الإقلاع)، على الرغم من أن المصنعين يستهدفون أقل من 65 درجة في أثناء الرحلة البحرية، وهادئين من حركة المرور على الطرق، ويمكن أن تساعد النظم الآلية على تحقيق الحد الأمثل من الضوضاء على المناطق المأه، على سبيل المثال، وهو ما يُضِرَبُه، ويُعَتُعَتُصَتَتَبُحَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَتَمَتَتَت

تنمية الهياكل الأساسية

ويجب بناء الموانئ في مواقع يسهل الوصول إليها، وإدماجها في مراكز العبور القائمة، وتجهيزها بشحنات عالية القوة يمكن أن تغذي بطارية في ١٥-٣٠ دقيقة، كما أن النظم الآلية ستدير النهج وتسلسل الهبوط، بالتنسيق مع طائرات متعددة لاستخدام نفس المعبد بكفاءة، ويجب أن تكون لها مواقع تحويل مبرمجة مسبقا، كما أن الهياكل الأساسية تشمل نظم رصد أرضية خارج نطاق النظام العالمي لتحديد المواقع )مثل أجهزة الرادار والكاميرات( التي تصدرها الوحدات الثانوية.

الطريق إلى الاستقلال الكامل

وسيبدأ التكامل الآلي على مراحل، وسيتولى الجيل الأول من خدمات سيارات الأجرة الجوية تشغيل نموذجي، ولكن الطيار الآلي سيعالج معظم عمليات الطيران، ويقلل من عبء العمل التجريبي، ويتيح لقائد واحد الإشراف عن بعد على طائرات متعددة، وتعتزم شركات عديدة البدء في عملية تجريبية كمشرف على السلامة، ثم الانتقال تدريجيا إلى التشغيل عن بعد بالكامل من مركز مراقبة أرضي، وفي نهاية المطاف إلى رحلات مستقلة تماما حيث تعتمد الطائرة تدريجيا على تنسيقها على شبكات الطائرات.

Pilot-on-Board vs. Remote Operations

وستبدأ العمليات التجريبية على متن الطائرة في حوالي عام 2025، ولا يتدخل الطيار إلا في حالات غير عادية، وستصنف هذه الطيارات وتدرَّب في نظم الطائرات الآلية، وينتظر أن يحصل بعض المشغلين، بحلول عام 2028، على شهادة من أجل إجراء عمليات تجريبية، حيث يتعين على طائرة واحدة من الأفراد أن تراقب عدة طائرات من محطة أرضية وأن تتحكم فيها إذا دعت الحاجة إلى ذلك، وتحتاج العمليات عن بعد إلى وجود اتصالات ذاتية مستهدفة ومضمونة وموثوقة وموثوقة.

التوقعات المستقبلية وخط زمني

إن مسار الخدمات الجوية الحضرية آخذ في التسارع، ففي عام 2025، من المرجح أن تُطلق رحلات جوية تجريبية على شبكة الإنترنت في أسواق مختارة مثل دبي، ولوس أنجلوس، وسنغافورة، وفي عام 2028، يمكن أن تبدأ العمليات ذاتية العجلات في الممرات الخاضعة للمراقبة، وحتى بحلول عام 2030، فإن أول رحلات مستقلة تماماً دون أي إنسان في الحلقة الدراسية قد تحدث على طرق قصيرة وخفيضة المخاطر، حيث أن مستويات التكنولوجيا ستن وتزيد من توافرها.

ولا يزال التعاون بين الصناعة والمنظمين والمدن أمرا أساسيا، إذ أن الاستثمار الحكومي في البنية التحتية للنقل البري، والأنظمة الجوية المستكملة، وحملات التثقيف العام ستحدد مدى سرعة تحول هذه الرؤية إلى واقع، والتكنولوجيا الآلية هي المفتاح الذي سيفتح هذا المستقبل، ويوفر طريقا للتنقل الجوي الآمن والكفء والمنصف، والمدن التي تشمل هذه المرحلة الانتقالية لن تخفف من الازدحام فحسب، بل ستعيد أيضا تحديد ما تعنيه من الانتقال عبر المشهد الحضري.