Aviones pilotados remotamente: estado presente y retos tecnológicos futuros

Los sistemas llamados ahora RPAS (Remotedly Piloted Aircraft Systems) no cabe duda que están de actualidad en todo el mundo; no hay día que no se lea alguna noticia sobre estos sistemas y las tareas que desempeñan, ya sea en el dominio civil o militar, con una amplia cobertura mediática en lo referido a aplicaciones civiles en sectores tan diversos como la cinematografía, agricultura, transmisión de eventos lúdicos, turísticos, competiciones al aire libre, reportajes, etc.

Estas aplicaciones están centradas en el uso de pequeños vehículos aéreos (llamados por los medios drones), normalmente de tipo multirrotor que van equipados con cámaras de alta resolución y en las aplicaciones más técnicas, con cámaras de infrarrojos o multiespectrales o incluso LIDAR, dependiendo en cada caso de la aplicación concreta deseada.

No hay duda que la explosiva utilización de estos sistemas ha obligado a las autoridades reguladoras aeronáuticas a reaccionar y tratar de establecer una normativa adecuada para la operación de estos sistemas en el espacio aéreo general. En Europa, EASA es la autoridad competente y en Estados Unidos la responsabilidad recae sobre la FAA. Este asunto sigue aún sin resolverse, lo cual parece lógico en vista de la novedad y la complejidad del mismo (aunque recuerdo desde principios de los 80 que la FAA “estaba estudiando” el tema).

Por una parte, las autoridades aeronáuticas deben contemplar este nuevo sector que pretende utilizar el espacio aéreo compartiéndolo con las aeronaves tripuladas, civiles y militares, cuya operación está perfectamente regulada. ¿Cómo integrar estas nuevas aeronaves, que no llevan piloto a bordo?, ¿quién garantiza que no supone riesgo para el resto de aeronaves?, ¿quién es el interlocutor para los Centros de Control de Tráfico Aéreo? Muchas preguntas a las cuales la comunidad de fabricantes y operadores de RPAS aún no tienen respuestas convincentes.

En efecto, aún no hay un sistema que garantice las prestaciones de seguridad equivalentes de un piloto a bordo en el caso de los RPAS: la facultad de “ver y evitar” de una aeronave tripulada aún no está resuelta técnicamente para los RPAS (que sería la de detectar y evitar en este caso, a falta de un humano a bordo). Se solventará probablemente merced a comunicaciones entre el piloto en tierra (en la estación de Control de la Misión del RPAS) y el Centro de ATC a través del lazo de comunicaciones: piloto en tierra – RPA – ATC, aún por demostrar.

Por supuesto se trabaja también en sistemas SAA (‘Sense And Avoid’) totalmente autónomos a bordo del RPA y también en sistemas mixtos basados en tierra y en vuelo. Pero el hecho es que aún no hay solución técnica totalmente fiable.

Ante el ‘boom’ de las aplicaciones comerciales de pequeños RPAS, se han emitido Normas por parte de las autoridades nacionales de seguridad aérea (en España AESA) que regulen este tipo de operaciones, con criterios muy restrictivos, al igual que en muchos otros países (incluidos los Estado Unidos), exigiendo formación y titulación ‘ad hoc’ de fabricantes, operadores y pilotos de estos sistemas. Estas regulaciones se aplican a RPAS de pequeño porte, quedando aún pendiente las aplicables a sistemas de mayor tamaño y prestaciones, que deben ser acordadas en común dentro del seno de la Unión Europea (segmento de vehículos aéreos de peso al despegue de más de 150 kilogramos).

En el sector de aplicaciones militares, estos sistemas RPAS no tenían especiales problemas en su operación hasta hace poco.

En efecto, su proliferación en el contexto de operaciones en escenarios de conflicto localizado (antigua Yugoslavia, Irak, Líbano, Afganistán, Siria, Irak…) ha revelado los mismos problemas que en un escenario civil. La operación de ésta pléyade de RPAS en un mismo escenario, compartiendo bases de despliegue, aeropuertos y zonas de operación con los sistemas aéreos militares (cazabombarderos, aviones de ataque al suelo, transportes de carga y personal, helicópteros, etc.) crea unos serios problemas de gestión de operaciones aéreas que también hay que regular.

En cuanto a evolución de tecnologías de los sistemas RPAS, es llamativa la eclosión de pequeños vehículos aéreos (los llamados drones), merced a unos diseños aerodinámicos de gran estabilidad y versatilidad en vuelo, principalmente los multirrotores propulsados generalmente por energía eléctrica de baterías a bordo, con la consiguiente limitación en su autonomía, que no suele superar la hora de vuelo. Su simplicidad de operación, merced a unos Computadores de Control de Vuelo (Flight Control Systems o FCS), muy avanzados y miniaturizados, las cámaras ópticas e Infrarrojas de alta resolución y el bajo coste basado en una producción en masa, los hacen muy atractivos para su utilización comercial en muchas tareas en las los métodos clásicos aparecen como obsoletos ó mucho más costosos. En España, es de señalar las tareas de I+D avanzadas que lleva a cabo el CATEC en colaboración con la Universidad de Sevilla.

La navegación basada en GNSS (Global Navigation Satellite Systems) como el GPS, GLONASS y EGNOS suele ser el elemento primario para esta tarea (asociada a tecnologías de navegación inercial), aunque para RPAS de medio y alto porte que desarrollan misiones de larga duración y en áreas hostiles haya que tener en cuenta la susceptibilidad de los receptores embarcados a interferencias sobre la señal de los satélites, de origen natural o intencionado (‘jamming’, ‘spoofing’), como ya ha sido experimentado por algunos RPAS en operaciones de vigilancia (RPA americano sobre Irán) o de vuelos de demostración (Schiebel).

La nueva generación de GPS (III) y el sistema europeo Galileo serán mucho más resistentes a estas interferencias, particularmente en Galileo con la señal PRS (Public Regulated Services) altamente encriptada. Sin embargo, estas actuaciones serán restringidas a usuarios gubernamentales ó similares (servicios de emergencia, Banca, cuerpos de seguridad, etc). Se investiga la aplicación de tecnologías de navegación por imagen, totalmente pasiva e inmune a interferencias.

Los sistemas de Propulsión que equipan a los RPAS de medio y alto porte suelen ser motores de explosión, sobre alimentados ó no, y en los de tipo HALE (Gran Altitud, Gran Autonomía) son turborreactores o ‘turbofanes’.

A día de hoy, la mayoría de los motores de explosión (dos o cuatro tiempos) utilizan combustibles tradicionales, lo cual es un gran inconveniente para las unidades militares que utilizan estos RPAS, al no ser comunes con los querosenos que utilizan el resto de las unidades (camiones, carros de combate, etc) y también el riesgo que suponen al poseer características de alta inflamabilidad. Esto es especialmente delicado en la utilización de RPAS en unidades navales. La industria del sector lleva años intentando conseguir motores de combustible pesado (Heavy Fuel) eficientes y ligeros, pero hasta el presente, son muy pocos los modelos disponibles y aptos para su certificación aeronáutica.

Evidentemente, la propulsión eléctrica se utiliza solo en los pequeños RPAS, con la limitación de autonomía que hemos mencionado y la penalización del peso de las baterías.

Otro aspecto tecnológico crucial para la operación segura de los RPAS reside en el lazo de comunicaciones (data link). En la actualidad, estas comunicaciones se realizan normalmente en banda UHF (‘telecomando’) y las bandas S, C, L y Ku, siendo ésta última más utilizada para enlace del RPA con satélites de comunicaciones. La disponibilidad de frecuencias y del ancho de banda disponible para telemedida (Mbps) es otro problema a resolver, en un espacio radioeléctrico congestionado y dominado por las aplicaciones de telefonía móvil, televisión e internet.

Hay aún multitud de temas a resolver antes que los RPAS sean un elemento corriente en nuestras vidas, como hemos apuntado en este breve artículo (no olvidemos el tema de la privacidad cuando pensamos en aplicaciones de los pequeños ‘drones viéndolo todo’).

Un aspecto que consideramos del máximo interés tecnológico consiste en el uso de RPAS en ambientes extraterrestres, como puede ser la exploración de planetas del Sistema Solar, particularmente Marte, Venus ó lunas de Júpiter con atmósfera, donde los RPAS se complementarían con los ‘rovers’ para la exploración de estos cuerpos celestes.

Otra línea de futuro consistirá en la utilización conjunta de satélites de observación de la Tierra en conjunción con RPAS equipados con sensores adecuados, de forma que la información de cada sistema se complemente y aumente la eficacia y rentabilidad de la operación.