趙汗青
無(wú)人機(jī)的全稱是“無(wú)人駕駛航空器”,也就是不需要人開的飛行器。普通的飛機(jī)離開飛行員就會(huì)失控墜毀,而無(wú)人機(jī)是讓電子系統(tǒng)開飛機(jī),也就是只需要下達(dá)簡(jiǎn)單的命令,它就能自己飛行,所以無(wú)人機(jī)也被認(rèn)為是“飛行機(jī)器人”。
從天而降的軍事利器
無(wú)人機(jī)并不完全是新生事物,一百多年前的第一次世界大戰(zhàn)期間,軍事家們就暢想能用無(wú)人駕駛飛機(jī)去攻擊敵人。1917 年,美國(guó)就研發(fā)成功了“凱特琳蟲”無(wú)人機(jī),它帶著約136 千克炸藥,也被稱作“空中魚雷”。但是早期的無(wú)人機(jī)并不成熟,只能飛向大概的方向,飛到大概距離后墜向地面,很難命中目標(biāo),所以通常只用作防空訓(xùn)練時(shí)的靶機(jī),或者帶上照相機(jī)去充當(dāng)偵察機(jī)。
“二戰(zhàn)”期間,美國(guó)又嘗試把普通的B-17轟炸機(jī)改裝成無(wú)人機(jī),去自殺式攻擊敵人,但當(dāng)時(shí)的技術(shù)仍然不成熟,效果不佳。而且這些無(wú)人機(jī)需要飛行員先駕駛它們起飛,然后再跳傘。這一復(fù)雜的過(guò)程也難免出現(xiàn)事故,1944年,肯尼迪家族的長(zhǎng)子約瑟夫·肯尼迪就在執(zhí)行起飛任務(wù)時(shí)遭遇意外爆炸而遇難。
20 世紀(jì)90 年代后,飛行、導(dǎo)航、控制、通訊、精確制導(dǎo)等諸多技術(shù)發(fā)展到新高度后,無(wú)人機(jī)變得前所未有地強(qiáng)大,MQ-9“捕食者”等大型軍用無(wú)人機(jī)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)后可以直接發(fā)射導(dǎo)彈,實(shí)現(xiàn)“察打一體”。我國(guó)的“彩虹”“翼龍”等系列的軍用無(wú)人機(jī)也達(dá)到世界一流水平,并出口到世界許多國(guó)家,廣受好評(píng)。
各行各業(yè)的干活好幫手
很長(zhǎng)一段時(shí)間,無(wú)人機(jī)都是高不可攀的尖端軍事科技,但是21 世紀(jì)以來(lái),微電子技術(shù)快速發(fā)展,讓無(wú)人機(jī)的尺寸可以更小,價(jià)格也更低,這讓無(wú)人機(jī)民用化成為可能。
2008 年汶川地震發(fā)生后,就有多架民用無(wú)人機(jī)勇闖災(zāi)區(qū),為救援工作提供了重要信息。2012 年前后,小型的四旋翼無(wú)人機(jī)開始變得更加便宜,成為普通人也能買來(lái)玩的科技產(chǎn)品。這些飛入尋常百姓家的無(wú)人機(jī),又激發(fā)了各界更多的想象力。
民用無(wú)人機(jī)并不只用來(lái)娛樂(lè)或航拍,許多行業(yè)的工作者看到無(wú)人機(jī)后,都想到如何利用它們來(lái)干活。事實(shí)證明,它們確實(shí)是很好用的工具:更大載重的農(nóng)業(yè)植保無(wú)人機(jī),幫助農(nóng)民噴灑農(nóng)藥、播撒種子;一些特制的無(wú)人機(jī)還能往偏遠(yuǎn)地區(qū)送快遞和信件,甚至送外賣;配備高倍變焦相機(jī)和紅外夜視儀的專業(yè)無(wú)人機(jī),幫警察抓壞人、幫消防員搜救幸存者、幫電力工人檢查電力設(shè)施、幫交通業(yè)檢查橋梁……在很多行業(yè),駕駛無(wú)人機(jī)都成為一項(xiàng)非常實(shí)用的技能。
“飛手”的十八般武藝
無(wú)人機(jī)的發(fā)展史,也是人類不斷進(jìn)步的科技史。無(wú)人機(jī)最初能夠誕生的基礎(chǔ),正是陀螺儀的發(fā)明與完善,這一裝置可以感知飛機(jī)姿態(tài),提供飛行控制的關(guān)鍵參數(shù);無(wú)人機(jī)能夠成功執(zhí)行任務(wù),還離不開定位導(dǎo)航、空氣動(dòng)力學(xué)、無(wú)線電遙控、自動(dòng)化控制等諸多技術(shù);無(wú)人機(jī)能飛入尋常百姓家,背后是微機(jī)電、無(wú)刷電機(jī)、鋰電池、數(shù)碼相機(jī)等諸多技術(shù)的完善;無(wú)人機(jī)在諸多行業(yè)成為實(shí)用工具,背后還有人工智能等技術(shù)的功勞。
所以,現(xiàn)在無(wú)人機(jī)雖然已經(jīng)非常智能化,但要想成為專業(yè)“飛手”(無(wú)人機(jī)駕駛員),還需要知道很多理論知識(shí),否則就更可能“炸機(jī)”(墜毀)。比如,不了解衛(wèi)星導(dǎo)航原理,貿(mào)然在天空被遮擋的地方飛行,就可能遭遇自動(dòng)駕駛儀失靈;不知道氣壓高度計(jì)的作用,有人用貼紙擋住了通氣孔,也會(huì)遭遇失控;不懂無(wú)線電通訊的局限性,就容易因干擾或遮擋而導(dǎo)致鏈路中斷……
現(xiàn)在,無(wú)人機(jī)的技術(shù)正前所未有地成熟,特別是在避障、數(shù)字圖傳等技術(shù)的幫助下,無(wú)人機(jī)的操作更加簡(jiǎn)單,普通用戶需要注意的知識(shí)點(diǎn)更少了。但是無(wú)人機(jī)在各個(gè)行業(yè)的應(yīng)用更加深入,這些“飛手”們要學(xué)習(xí)的專業(yè)知識(shí)則更多了。例如,航拍就要更懂飛行安全知識(shí)和相機(jī)的原理,以及構(gòu)圖、運(yùn)鏡等拍攝知識(shí);農(nóng)業(yè)植保就要更懂農(nóng)業(yè)知識(shí)、軟件操作、航線規(guī)劃等;工業(yè)無(wú)人機(jī)的“飛手”要懂觀測(cè)飛行數(shù)據(jù)、航線規(guī)劃、載荷操作、機(jī)務(wù)檢查、應(yīng)急操作……總之,只有飛行的經(jīng)驗(yàn)與技巧已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠了。
課堂內(nèi)外·初中版(科學(xué)少年)2023年4期