Drone

Da Ufopedia.

Versione attuale delle 15:17, 25 nov 2019

Un RQ-1 Predator

Il satellite artificiale Skylab

La sonda Genesis.

L'ATV-003 Edoardo Amaldi si prepara all'aggancio con la ISS. 28 marzo 2012.

La navetta Dragon è in avvicinamento alla ISS.

La navetta Cygnus è agganciata alla ISS.

Un aeromobile a pilotaggio remoto^[1][2][3][4] o APR^[1], conosciuto internazionalmente come remotely piloted air system (RPAS)^[5] e precedentemente come UAV, acronimo del nome inglese unmanned aerial vehicle che tradotto letteralmente significa veicolo aereo senza pilota (autonomo o pilotato a distanza), è il termine con cui si definisce la categoria di veicoli che volano senza l'ausilio di un pilota a bordo. Vengono talvolta anche chiamati impropriamente droni, italianizzando la parola inglese drone che significa "ronzio" per via del rumore prodotto.

Questi mezzi possono essere completamente automatizzati (cioè seguire un profilo di volo pre-programmato) o essere telecomandati a distanza da una stazione fissa o mobile.

A lungo i droni sono stati considerati solo un sistema di addestramento per piloti o utilizzati come operatori di batterie antiaeree e operatori radar. Con l'evolversi delle tecnologie implementate hanno fatto la loro comparsa anche i cosiddetti APR tattici, aerei senza pilota con strumenti di ELINT (Electronic Intelligence) e macchine fotografiche o telecamere per il controllo del territorio (UAVP, Universal Aerial Video Platform).

Nello spazio i droni sono chiamati satelliti e sonde interplanetarie. Con il termine satellite artificiale si possono intendere tutti gli oggetti orbitanti intorno ad un corpo celeste che sono stati posti volutamente nell'orbita desiderata con mezzi tecnologici e con varie finalità a supporto di necessità umane (servizi o indagini/monitoraggio scientifico-ambientali). L'insieme di più satelliti artificiali adibiti ad uno stesso scopo forma una costellazione o flotta di satelliti artificiali.

Una sonda spaziale è una piccola navicella spaziale senza equipaggio, carica di strumenti di osservazione, in parte autonoma, e con a bordo il minimo indispensabile dei motori e carburante necessario per svolgere la sua missione.

Una sonda spaziale è un'astronave che generalmente viaggia verso pianeti esterni e principalmente è un veicolo esplorativo, mentre un satellite artificiale è un'astronave che si limita a girare attorno alla Terra.

In Italia

L'Italia fin dalla fine degli anni sessanta cercò di sviluppare questo tipo di velivoli. Il primo vero drone impiegato dall'Esercito Italiano fu il CL-89 o AN USD 501, in codice NATO, prodotto dalla Canadair, che è stato in servizio fino al 2000, presso il 13º GRACO in Verona prima e presso il 41º Gruppo specialisti artiglieria "Cordenons" a Casarsa (PN) successivamente. L'Aeronautica ha poi sviluppato il Mirach 20 (1985-2002), velivolo ad ala fissa con telecamera e raggio d'azione di 120 km prodotto dalla PAI di San Diego (California) dopo la progettazione fatta in Italia dalla Meteor CAE, diventata successivamente Galileo Avionica.

Successivamente lo sviluppo degli APR è continuato con i pre-prototipi dei sistemi Mirach 26 e Mirach 150, sfortunatamente mai giunti alla produzione in serie e mai impiegati operativamente. Dal 2002 ed in particolare con il 2004 in Italia la problematica diventò più sensibile e l'Esercito acquistò il sistema della classe "Small" FQM 151A POINTER e l'Aeronautica si approvvigionò con il velivolo RQ-1 Predator costruito dalla General Atomics. L'anno successivo l'Esercito si ammodernò con il RAVEN RQ 1A e successivamente con il RAVEN RQ 1B.

Tutti sistemi SUAV (o della classe Mini, in base al tipo di categorizzazione) prodotti dall'AeroVironment Inc. di Simi Valley in California. L'industria italiana attraverso la Meteor CAE (1947 l'anno di fondazione) è stata pioniera per quanto riguarda prima gli aereo\bersaglio e successivamente per i velivoli da "osservazione del campo di battaglia" - adesso UAV, una volta RPV (Remote Pilot Vehicle) - ed è stata sempre concorrente alla pari, ed in alcuni eclatanti casi, superiore nel confronto dell' industria USA ed Israeliana. Il know-how che si è sviluppato ha permesso l'ingresso in questo mercato di varie ditte, anche di piccole dimensione ma in forte sviluppo, come per esempio UTRI di Muggia (TS), proponendo diversi tipi di sistemi.

Tuttora nel mondo non esiste una chiara categorizzazione degli APR, che, anche nel settore dei loro cugini più grandi quelli degli aerei da caccia e da trasporto, vedranno nel prossimo futuro l'ingresso in servizio dei velivoli inanimati, soppiantando, probabilmente a poco a poco, quelli pilotati.

I sistemi recenti prevedono la possibilità di rifornire il mezzo in volo, come sperimentato già nel 2008 dall'Alenia Aeronautica Sky-X^[6]. Anche negli Stati Uniti, nel 2009, sono state effettuate prove similari^[7].

Utilizzi bellici

I droni Predator sono stati impiegati in Afghanistan e in Pakistan dal 2001, nella Striscia di Gaza nel 2008 e in Libia nel 2011 per attaccare le forze di Muammar Gheddafi e per proteggere i ribelli.

Utilizzi non bellici

Controllo frontiere, guerra ai narcotrafficanti

Gli Stati Uniti nel 2011 hanno iniziato una collaborazione col Messico per arginare il fenomeno dell'immigrazione clandestina e del traffico di sostanze stupefacenti attraverso il loro confine. L'esercito americano ha iniziato ad impiegare i propri aeromobili a pilotaggio remoto nei cieli del Paese vicino in seguito all'uccisione dell'agente dell'immigrazione Jaime Zapata, freddato da alcuni uomini armati nel Nord del Messico il 15 febbraio 2011. Le azioni congiunte USA-Messico sono state definite dai due presidenti Obama e Felipe Calderon, con la finalità di adottare una strategia aggressiva per mettere fine all'escalation di violenza dei trafficanti di droga (negli ultimi anni questa "guerra" silenziosa ha causato circa 34000 vittime). Gli APR verranno impiegati per segnalare i movimenti e la forza numerica dei narcotrafficanti, informazioni che vengono subito comunicate agli agenti sul territorio. Volano a 18000 metri d'altezza, praticamente invisibili da terra, e in un solo giorno possono controllare minuziosamente un'area di circa 100000 chilometri quadrati.^[8]

Monitoraggio nel disastro di Fukushima Dai-ichi

Gli aeromobili americani Global Hawk hanno sorvolato la Centrale nucleare di Fukushima Dai-ichi, in Giappone, addentrandosi nella zona vietata ("no go zone"), col fine di monitorare i reattori dopo le esplosioni causate dal terremoto del Tōhoku del 2011, scattando anche foto con i sensori a infrarossi^[9]. L'alta radioattività rendeva infatti impossibile l'avvicinamento degli esseri umani.

Alcuni APR

Membri dell'equipaggio recuperano un RQ-2 Pioneer a bordo della USS Iowa (BB-61).

Il Bell Eagle Eye con la sua autonomia di 6 ore e i suoi 360 km/h di velocità fornisce anche ad unità con un ridotto ponte di volo la possibilità di disporre di un ricognitore

EADS Eagle 1 in mostra al Salone internazionale dell'aeronautica e dello spazio di Parigi-Le Bourget nel 2007.

• Kyosho caliber 5 Cl-227 Sentinel: di produzione giapponese, è un elicottero pilotato in remoto a due rotori coassiali, ideato per decollare da radure o ponti di unità navali.
• Canadair-Dornier CL-289: di produzione canadese e tedesca, simile ad un razzo, ideato per effettuare ricognizioni IR delle postazioni nemiche, partendo direttamente dalle retrovie avanzate.
• Teledyne-Ryan Model 147 Firebee: di produzione statunitense, ad ala fissa, capace di trasportare carico bellico in piloni sub-alari e di essere lanciato direttamente in volo, fu impiegato per molteplici scopi nella guerra del Vietnam.
• Tadiran Mastiff: tra i primi, di produzione israeliana, rispose ad una specifica emanata dall'IDF durante la guerra del Kippur e venne utilizzato durante la prima guerra del Libano^[10]; celebre una sua foto di Yasser Arafat presa dalla videocamera di bordo.
• Uav Farina in volo: inventato dal generale Farina nel 1987.Primo utilizzo nella guerra del golfo nel 1991.
• Northrop Grumman/IAI RQ-5 Hunter - prodotto dal 1989 al 2005 e dotato di due propulsori Moto Guzzi.
• Anteos di Aermatica: prodotto in Italia, è un quadrotor a controllo remoto, impiegato per monitoraggio ambientale e procedure di telerilevamento.
• ASIO di UTRI è un VTOL del tipo ducted fan, capace di portare telecamere stabilizzate infrarosso e diurne, completamente autonomo
• CREX-B di UTRI è un uav ad ala fissa dotato di telecamera stabilizzata e raggio operativo di oltre 12 km in soli 2 kg di peso
• PHOENIX di Sab Aerospace è stato progettato per missioni di videosorveglianza e controllo dei confini è possibile registrare la missione su una mappa visualizzata sul PC di terra. La stazione di terra, trasportabile, può essere equipaggiata per missioni con differenti funzioni l'endurance è superiore alle 2 ore.
• Bell Eagle Eye: un convertiplano telecomandato utilizzato dalla United States Coast Guard a bordo delle sue unità di pattugliamento per disporre di un ricognitore aereo senza l'ingombro di un elicottero (con la sua apertura alare di 7,3 m).
• General Atomics RQ-1 Predator / General Atomics MQ-1C Warrior:
• AAI RQ-2 Pioneer: derivato dal Mastiff, era in grado di portare un carico utile maggiore, e fu usato per dirigere il tiro delle corazzate della classe Iowa durante la prima guerra del golfo. Questo UAV rimane nella storia perché un suo esemplare fu il primo drone al quale venne offerta la resa da parte di truppe a terra^[11]; il 23 febbraio 1991, dopo un bombardamento compiuto dalla USS Missouri, la gemella Wisconsin lanciò un Pioneer per preparare il suo bombardamento, e in un passaggio a bassa quota, le truppe irachene a terra manifestarono il loro desiderio di arrendersi^[11].
• Lockheed Martin RQ-3 DarkStar:
• Northrop Grumman RQ-4 Global Hawk:
• Northrop Grumman RQ-5 Hunter:
• Alliant RQ-6 Outrider:
• AAI RQ-7 Shadow:
• Northrop Grumman MQ-8 Fire Scout:
• General Atomics MQ-9 Reaper:
• MMIST CQ-10 Snowgoose:
• AeroVironment RQ-11 Raven:
• Alenia Aeronautica Sky-X
• Dassault AVE-C Moyen Duc
• Dassault AVE-D Petit Duc
• Dassault-Sagem SlowFast
• EADS Euro Hawk: High Altitude Long Endurance (HALE), in cooperazione tra Northrop Grumman e Cassidian (EADS), vedi Northrop Grumman RQ-4 Global Hawk
• EADS Talarion: long-endurance aerial drone system
• EADS Harfang: Medium Altitude Long Endurance (MALE)
• EADS Barracuda: dimostratore tecnologico UAV e UCAV
• EADS Atlante: Tactical Unmanned Aerial System
• EADS Tracker: mini UAS (Unmanned Aerial Systems)
• SAGEM Sperwer

Nei media

L'APR è presente anche in vari film o telefilm, come 24 (come arma per la lotta ai terroristi), Stargate SG-1, Transformers - La vendetta del caduto e Eagle Eye, nonché i videogiochi: Call of Duty 4 Modern Warfare, Call of Duty Modern Warfare 2, Call of Duty Black Ops, Medal of Honor, Bad Company 2 (qui sottoforma di elicottero).

Suddivisione

Monitoraggio degli incendi tramite satellite.

I satelliti artificiali si possono suddividere in:

• satelliti scientifici, destinati alla ricerca pura nel campo dell'astronomia o della geofisica, es. Telescopio Spaziale Hubble o Lageos;
• satelliti applicativi, destinati a scopi militari o ad usi commerciali civili.

I satelliti applicativi si possono ulteriormente suddividere in:

• satelliti per telecomunicazioni, apparecchiature costruite dall'uomo per le telecomunicazioni, es. i Satelliti COSPAS/SARSAT; spesso sono posizionati in un'orbita geostazionaria intorno alla Terra e in numero tale da formare una rete satellitare;
• satelliti meteorologici, posizionati sia in orbita geostazionaria (es. METEOSAT) sia in orbita polare (es. satelliti NOAA);
• satelliti per telerilevamento, costruiti per il telerilevamento, la cartografia e l'osservazione sistematica della superficie terrestre (es. satelliti Landsat, QuickBird, Envisat, IKONOS o RapidEye);
• satelliti per la navigazione, come quelli della rete GPS (Global positioning system);
• satelliti militari sia a scopo offensivo che difensivo, es. la rete di satelliti di monitoraggio nucleare Vela o l'americano Geosat;
• stazioni orbitanti, es. Stazione Spaziale Internazionale, Skylab, Mir;
• sonde spaziali in modo improprio, perché in genere le sonde non orbitano attorno ad un altro corpo.

Inoltre sono caratterizzati in base all'orbita che percorrono. Le orbite principali sono: orbita polare, orbita equatoriale, orbita geostazionaria, orbita terrestre bassa, orbita terrestre media.

Movimento dei satelliti

Costellazione satelliti GPS.

Un satellite in orbita.

Lo studio del moto dei corpi nello spazio, specie artificiali, è oggetto dell'astrodinamica. Il moto o traiettoria di un corpo nello spazio, compresi quindi i satelliti, è detta orbita. Per i satelliti artificiali, così come per quelli naturali, valgono delle regole atte a calcolare la loro velocità. Tuttavia, per la semplificazione dei calcoli, sono presi in considerazione i seguenti punti:

• l'orbita del satellite viene considerata come circolare;
• il satellite si muove attorno ad un corpo puntiforme con una certa massa;
• anche il satellite è un corpo puntiforme.

Un satellite che gira attorno alla terra è soggetto alla forza di attrazione di gravità che cerca di farlo precipitare sulla terra, e alla forza centrifuga che cerca di farlo allontanare.

Per le leggi del moto circolare uniforme, è noto che la forza centrifuga è data dalla formula:

e ancora, per la legge di gravitazione universale, la forza di attrazione gravitazionale tra due masse m₁ e m₂ si calcola con la formula:

Tuttavia, per creare una situazione di equilibrio, cioè fare in modo che il satellite ruoti attorno ad un corpo e non precipiti su di esso, la forza centrifuga dev'essere uguale alla forza di gravitazione: F_C=F_G

Quindi ci è possibile eguagliare le due espressioni precedentemente citate:

dove:

• m = massa del satellite
• M = massa del corpo attorno al quale il satellite ruota
• r = raggio dell'orbita del satellite
• G = costante di gravitazione universale, che vale 6,67*10^-11 Nm²/Kg²

è possibile semplificare l'espressione, omettendo m:

risolvendo l'equazione, ossia moltiplicando i membri per r, si trova il valore della velocità del satellite:

sapendo inoltre che il periodo, nel moto circolare uniforme, vale 2πr/v, si potrà calcolare quello di un satellite dividendo 2πr per la sua velocità.

Anche i satelliti geostazionari non sono perfettamente fermi rispetto al moto della Terra, ma a causa dell'influenza gravitazionale degli altri corpi celesti come Luna, Sole ed altri pianeti oscillano nello loro posizione e sono dunque necessarie manovre correttive comandate dalla Terra e perfettamente automatizzate che rendono a loro volta necessaria a bordo del satellite la presenza di più motori a reazione, uno per ciascuna direzione di moto alimentati da carburante. Al cessare del carburante a bordo cessa di fatto la vita operativa del satellite ed esso si disperde in una nuova orbita rispetto a quella originaria diventando parte della cosiddetta "spazzatura spaziale" oppure ricade sulla superficie terrestre.

Struttura e dotazione di un satellite

Il nucleo principale del satellite che svolge le funzioni per cui esso è stato posto in orbita è detto carico utile mentre per la trasmissione/ricezione dei dati da e verso il suolo terrestre sono necessarie una o più antenne. Come accessori indispensabili di funzionamento oltre ai motori e al carburante per manovrarlo a piacimento, il satellite artificiale possiede dei pannelli fotovoltaici, opportunamente dimensionati e regolati costantemente verso la radiazione solare tramite sistemi ad inseguimento solare, necessari per fornire l'energia elettrica per le funzionalità di elaborazione e/o trasmissione a Terra dei dati da parte dei componenti elettronici deputati a tal fine.

Disturbi sui satelliti

L'elettronica di bordo dei satelliti artificiali è disturbata e a volte danneggiata:

• dalle particelle cariche (protoni ed elettroni) delle fasce di Van Allen, cui si ovvia immettendo il satellite in un'orbita diversa da quelle delle suddette fasce;
• dalle radiazioni cosmiche-ionizzanti sotto forma di raggi cosmici e dalle tempeste solari sotto forma di vento solare durante l'aumento di attività solare attraverso macchie solari ed eruzioni solari. Per questo problema molti satelliti in passato sono andati fuori uso in occasione di violente tempeste solari.

A questi fattori di rischio si aggiunge anche il rischio connesso alla spazzatura spaziale che orbita intorno alla Terra la cui collisione con il satellite è potenzialmente in grado di danneggiare l'involucro esterno del satellite, gli organi di dotazione quali pannelli solari e motori fin anche al carico utile. A questo problema si ovvia modificando temporaneamente, se possibile, l'orbita del satellite in previsione di un eventuale collisione comandandolo dalla Terra.

Costi

Spesso l'uso di un satellite si rende necessario per compiere studi, rilevazioni, trasmissioni dati e servizi che altrimenti effettuati direttamente a Terra con sistemi terrestri richiederebbero costi sensibilmente maggiori. Il costo complessivo di un satellite è comunque elevato e rappresentato dal costo di progettazione e realizzazione del cosiddetto carico utile, dal costo della strumentazione accessoria per far funzionare al meglio il satellite (motori, pannelli, involucro) e dal costo per il lancio che è una funzione diretta del peso da trasportare in orbita (si parla comunemente di costi per Kg di peso) e della quota di orbita. Una parte cospicua del costo di lancio o messa in orbita è rappresentata dal razzo vettore e dal suo carburante. Vi è, inoltre, il costo assicurativo per un parziale recupero del danno provocato dal fallimento del lancio o da una mancata riuscita del posizionamento nell'orbita desiderata.

Sonde spaziali

Una tipica sonda spaziale consiste generalmente di un blocco di metallo alto qualche metro, completamente coperto da antenne, telecamere, bracci mobili, ecc. Ad un'estremità domina un'antenna parabolica utilizzata per comunicare con la Terra, dall'altra l'ugello di uscita del motore principale. I motori sono utilizzati sia per cambiare la velocità della sonda, per eventuali manovre come l'inserzione in orbita attorno ad un pianeta, sia per controllare l'assetto della sonda, ovvero il suo orientamento nelle tre dimensioni. Spesso la sonda è coperta da un foglio metallico riflettente, che ha lo scopo di riflettere i raggi solari che altrimenti la surriscalderebbero.

Se la missione della sonda è prevista con lo scopo di esplorare corpi del sistema solare interno, sarà fornita di grandi pannelli solari utili per produrre elettricità. Se invece lo scopo è l'esplorazione di corpi celesti del sistema solare esterni, la sonda sarà fornita di alcune batterie, generalmente nucleari che sfruttano il decadimento radioattivo di sostanze quali il plutonio. (vedi RTG).

Le missioni delle sonde possono prevedere dei sorvoli ad alta velocità (flyby), oppure l'inserzione in orbita attorno al corpo celeste (la sonda è quindi detta orbiter), e a volte l'atterraggio della sonda o di parte di essa (lander), se non addirittura il ritorno a Terra con campioni di roccia a bordo (per adesso, solo alcune sonde sovietiche che hanno visitato la Luna, e alcune missioni in corso verso le comete). Le ultime tecniche sono molto più redditizie dal punto di vista scientifico, ma anche molto più complesse e costose. Un compromesso a volte usato è quello di mandare una specie di proiettile (penetrator) a schiantarsi sull'oggetto, mentre la sonda analizza la polvere così sollevata.

Una sonda non è in grado di alzarsi da sola in volo, ed è quindi lanciata per mezzo di un razzo vettore che la sgancia nella traiettoria iniziale desiderata. Tale traiettoria è stata calcolata dai controllori di volo in modo che, muovendosi solo grazie alla propria inerzia e all'influenza della gravità dei vari oggetti del sistema solare, essa arrivi a destinazione utilizzando il minimo di propellente necessario.

Le distanze tipiche a cui operano le sonde spaziali (centinaia di milioni di chilometri, o anche vari miliardi) rendono problematiche le comunicazioni con la Terra. Un'apposita rete di radiotelescopi, il Deep Space Network, è dedicata alla comunicazione con le varie sonde sparse per il sistema solare. La tendenza recente è quella di rendere le sonde sempre più autonome e in grado di prendere decisioni, in modo da ridurre il tempo necessario per le comunicazioni ed essere in grado di reagire velocemente, invece di aspettare le ore che occorrono ai segnali radio per giungere a Terra.

Sonde spaziali sono state lanciate dalla NASA, dalla Russia, dall'ESA (Agenzia Spaziale Europea), e in misura minore dalle Agenzie canadese, giapponese, cinese ed indiana.

In ufologia

Si pensa siano droni controllati dagli Arturiani le sfere di luce che fanno i cerchi nel grano. Anche degli EBANI, i foo fighter e alcuni USO si pensa possano essere droni.

Note

1. ↑ ^{1,0 1,1} Legge 14 luglio 2004, n. 178, "Disposizioni in materia di aeromobili a pilotaggio remoto delle Forze armate" dove si stabilisce che Per aeromobile a pilotaggio remoto, di seguito denominato «APR», si intende un mezzo aereo pilotato da un equipaggio che opera da una stazione remota di comando e controllo.
2. ↑ Cfr. l'art. 8 del decreto legislativo 15 marzo 2006, n. 151.
3. ↑ Decreto del ministro della difesa del 23 giugno 2006. "Individuazione degli aeromobili a pilotaggio remoto (APR), adottato ai sensi del 2° comma dell'articolo 743 del Codice della navigazione, come sostituito dall'articolo 8 del decreto legislativo 15 marzo 2006, n. 151.
4. ↑ Cfr. la "nozione" data all'art. 246 della legge n.66 del 15 marzo 2010.
5. ↑ Template:En Cfr. la scheda sul Remotely Piloted Air System del sito ufficiale della Royal Air Force
6. ↑ Template:Cita web
7. ↑ Template:Cita web
8. ↑ Articolo che riporta la notizia sul sito del quotidiano La Stampa.
9. ↑ Articolo che riporta la notizia sul sito del quotidiano La Stampa.
10. ↑ http://www.vectorsite.net/twuav_10.html#m2
11. ↑ ^{11,0 11,1} http://www.olive-drab.com/idphoto/id_photos_uav_rq2.php

Bibliografia

• Luca Comini, Contributo degli aeromobili a pilotaggio remoto ai fini della sicurezza nazionale. Stato maggiore Aeronautica Militare, Ministero della difesa, Roma, 2010.

Voci correlate

• UCAV
• Astrodinamica
• Orbita
• Cronologia dei voli spaziali
• Elenco delle sonde spaziali

Collegamenti esterni

• IMINT imagery intelligence
• UTRI Unmanned Technology
• [1], Mavtech srl, mini UAV ad ala fissa
• [2], Pro S3 srl, UAV ad ala fissa
• Paparazzi, UAV open-source
• RQ-1 Predator
• azienda produttrice velivoli senza pilota
• Aermatica
• azienda produttrice elettronica per veicoli senza pilota
• What do the acronyms UAV and UAS stand for?
• [3]
• Tracciatore di satelliti in real time Il tracciamento delle orbite dei satelliti artificiali in real time.
• Sito della NASA con real time tracking di satelliti ed opportunità di visione dalla Terra
• Accesso autonomo ai servizi spaziali (CeMiSS)