Drones

Una máquina voladora cuadrada con cuatro hélices y control remoto se encuentra sobre una mesa

Ya sean fotografías aéreas, inspecciones de puentes o entregas de paquetes: los aviones de alta tecnología no tripulados ayudan a las personas a superar obstáculos y ver el mundo desde diferentes perspectivas. El ejército también usa drones en combate, lo cual es controvertido.

Copiado de las abejas

Un motor eléctrico zumba en un prado forestal. La vista sube: un dron vuela por el aire, un avión de alta tecnología no tripulado.

Anteriormente, un escenario como el de una película de ciencia ficción, esta vista ya no es infrecuente hoy. Desarrollados originalmente para el ejército, los ágiles y ágiles drones ahora inspeccionan aerogeneradores y puentes. Los dispositivos también son populares entre los pilotos aficionados y los productores de películas. En el futuro, deberían incluso conquistar el mundo nano.

Los drones son sistemas de vuelo que vuelan por el aire sin un piloto a bordo. El piloto controla la aeronave de forma remota, generalmente desde el suelo. «El término dron en realidad proviene de las colonias de abejas», dice Andreas Del Re, quien dirige el Instituto de Sistemas No Tripulados de la Northern Business School (NBS) en Hamburgo.

Los biólogos se refieren a las abejas machos como zánganos. Estos solo tienen la tarea de fertilizar a la abeja reina; después del apareamiento, generalmente mueren rápidamente. «Si ha cumplido con su deber, el dron es innecesario para la colmena», dice Andreas Del Re.

Y así, el dron cuadricóptero puede estrellarse sin dañar a la tripulación. El nombre se remonta al uso militar original, dice el experto en drones.

A principios del siglo XXI, los militares ya utilizaban miniaviones controlados a distancia: en ejercicios antiaéreos como dron objetivo, nadie resultó dañado de esta manera. Hoy es diferente.

Un dron de combate Heron está en una sala de logística

Los drones de combate Heron de la Bundeswehr están diseñados para proteger a los soldados

Drones en misiones de combate

Más de 80 estados ahora tienen drones militares. La mayoría de ellos están desarmados y se utilizan principalmente para reconocimiento. Las fuerzas armadas estadounidenses también han equipado sus drones con misiles terrestres. Ya han volado misiones en Pakistán, Yemen y Somalia con los drones de combate. El objetivo: matar a los sospechosos de terrorismo.

Las misiones son controvertidas. Los drones armados protegen a los soldados y son precisos y económicos, dicen los defensores. Los oponentes objetan que los drones bajaron el umbral para matar a alguien. Esto es cuestionable bajo el derecho internacional y moralmente.

A principios de 2016, la República Federal de Alemania también decidió armar a la Bundeswehr con drones de combate. El Ministerio de Defensa anunció que arrendaría de cuatro a seis máquinas Heron TP del fabricante israelí IAI.

Para distinguirse de la controvertida lucha de Estados Unidos contra el terrorismo, el gobierno federal hasta ahora ha excluido expresamente las misiones de matanza con la ayuda de drones. Los aviones sirven para proteger a los soldados, por ejemplo, para vigilar campamentos o transportes. Para cada misión extranjera, el Bundestag quiere decidir individualmente si se enviará o no un dron armado.

El DHL-Paketkopter amarillo vuela por el aire con un paquete

El helicóptero de paquetes DHL entregará en el futuro paquetes especialmente urgentes a zonas de crisis.

Drones como repartidores de paquetes

Máquina asesina o espía invisible: el dron no se deshará de esta reputación en el corto plazo. Pero los robots voladores tienen lo necesario para realizar otras tareas civiles útiles. Por ejemplo, entregar paquetes. En 2013, la empresa de venta por correo Amazon anunció que también enviaría sus envíos por dron en el futuro, y las primeras entregas de prueba comenzaron en 2016.

La empresa naviera Deutsche Post DHL también está investigando cómo se pueden utilizar los aviones en logística. En el proyecto piloto «DHL Parcelcopter», los ingenieros de la empresa están investigando el potencial de los drones para envíos urgentes. Los helicópteros de transporte de paquetes podrían, por ejemplo, entregar medicamentos o transportar órganos para trasplantes a áreas remotas.

Entregas de correo totalmente automatizadas con drones aéreos, que harán que el cartero sea superfluo en el futuro; sin embargo, Andreas Del Re no cree en eso.

«Incluso si es técnicamente posible, este proyecto no es realista, al menos en áreas densamente pobladas como Alemania», dice el investigador del Instituto de Hamburgo para Sistemas No Tripulados. La implementación ya ha fallado debido a las zonas de exclusión aérea reguladas legalmente sobre propiedades residenciales o multitudes.

Captura de pantalla

Desarrollo de drones. 03:43 min .. Disponible hasta el 05.10.2021.

Drones como inspectores de puentes

Los drones también podrían usarse para realizar inspecciones de seguridad. Sobre todo, aquí es donde el experto en drones Andreas Del Re ve el potencial de los sistemas de vuelo no tripulados.

«Con los dispositivos, puede llegar fácilmente a lugares que de otro modo serían inaccesibles, como turbinas eólicas, puentes o sistemas de calderas», dice. Gracias a las cámaras integradas, los drones se convierten en los ojos voladores de sus pilotos. Los técnicos ya están usando drones para examinar aviones en busca de daños por rayos.

Y eso no es todo: equipados con cámaras y sensores, los drones agrícolas en el futuro registrarán automáticamente el crecimiento de las plantas. ¿Qué tan bien crecen los cultivos en el campo? ¿Las plantas padecen alguna enfermedad o estrés? ¿El agricultor fertilizó demasiado o muy poco?

Investigadores de la Universidad de Bonn están desarrollando un sistema de información de este tipo junto con la empresa Terrestris en el proyecto «CropWatch». El proyecto de investigación de tres años está financiado por el Ministerio Federal de Agricultura.

Quadrocopter sobrevuela un campo de maíz verde

Los drones podrían ayudar a los agricultores en el campo

Diferentes planos según la misión.

«Para cada aplicación, existe un modelo de dron adecuado que cumple con los requisitos específicos», dice Andreas Del Re. Los expertos diferencian entre dos modelos básicos: el modelo de ala fija y el multicóptero.

Este último es similar a un helicóptero. Pero como sugiere el nombre, el multicóptero no solo tiene una, sino varias hélices. El modelo más común es el quadrocopter con cuatro hélices. Estos le permiten ascender y descender verticalmente y flotar en un solo lugar.

Debido a su estructura simétrica, los multicópteros pueden cambiar fácilmente la dirección de vuelo sin tener que girar ellos mismos alrededor del eje. Los dispositivos realizan maniobras complejas con la máxima precisión.

Esto hace que los dispositivos sean interesantes no solo para las inspecciones de seguridad. Cada vez más pilotos aficionados descubren su alegría en los multicópteros. La cámara les permite realizar fascinantes tomas de paisajes a vista de pájaro.

Alto consumo de energía con multicópteros

«Sin embargo, el cuadricóptero consume mucha energía y no es adecuado para distancias o transportes más largos», dice Del Re. Aquí es donde entra en juego el modelo de superficie: en contraste con el multicóptero futurista, estos drones se parecen más a un avión de pasajeros ordinario.

Su principio de construcción tiene la forma aerodinámica típica de los aviones para deslizarse mejor y perder la menor cantidad de energía posible por fricción. «Actualmente, un modelo de superficie puede cubrir fácilmente de 25 a 30 kilómetros», dice el investigador.

El hombre se para en un acantilado sobre el mar y deja que un modelo de avión despegue

El modelo de superficie es adecuado para rutas de vuelo más largas.

Ahora también hay modelos híbridos como el Songbird, que combina las ventajas de ambas formas: este avión tiene rotores para despegue vertical, pero también tiene superficies para planear.

Después del ascenso, el dron inclina los rotores y vuela como un avión de ala fija. «Los modelos híbridos siguen siendo una producción de nicho, pero se ven cada vez más», dice Del Re. El servicio de paquetería DHL también se basa en la variante híbrida con su helicóptero de paquetería.

futuro: Nanodrones controlados por luz

Navegación precisa: el profesor de física Bert Hecht y su equipo de la Universidad Julius Maximilians de Würzburg quieren transferir el principio de los multicópteros a la escala nanométrica. Los nanodrones deben controlarse con rayos láser polarizados y recibir energía de propulsión.

«Actualmente estamos haciendo nuestros primeros experimentos en el laboratorio para mover objetos de casi dos micrómetros de tamaño con luz», dice el líder del estudio, Bert Hecht. Sin embargo, el pequeño tamaño de los objetos es un gran desafío.

Los nanodrones solo se pueden observar al microscopio. Esto significa que existe el riesgo de perderlos de vista antes de que los investigadores puedan apuntar con el rayo láser hacia ellos. «Estamos trabajando en una especie de valla para restringir la libertad de movimiento de los nanodrones», dice el físico.

El objetivo de los investigadores de Würzburg es una nueva clase de nanoherramientas que puedan controlarse con gran precisión mediante líquidos. «Nuestros drones podrían, por ejemplo, escanear la superficie de las células para encontrar ciertos receptores relevantes para la enfermedad», dice Bert Hecht.

También se puede utilizar como sonda de medición de potenciales eléctricos en redes neuronales. Sin embargo, todo esto inicialmente solo es concebible en experimentos bajo el microscopio, no dentro del cuerpo como en el famoso nano-submarino de las películas relevantes, dice el investigador.

El gráfico muestra nanodrones en forma de boomerang

Los investigadores de Würzburg están trabajando en nanodrones