سیستم ضد پهپادِ دانشجویی که با ۱۷ هزار دلار و یک بلندگوی دست‌دوم ساخته شد؛ از حیاط خانه تا رقابت با بوئینگ و لئوناردو
اگر تا دیروز تصور می‌کردید “سیستم ضد پهپاد” فقط در آزمایشگاه‌های سریِ شرکت‌های بزرگی مثل بوئینگ، ریتون یا لئوناردو ساخته می‌شود، باید نظرتان را کاملاً تغییر دهید. چهار دانشجوی مهندسیِ دانشگاه تورنتو ثابت کردند که گاهی یک چای داغ، یک بلندگوی کارکرده‌ی ماشین و ۱۷ هزار دلار پس‌انداز شخصی کافی است تا غول‌های صنعت دفاعی را به چالش بکشید. در ادامه، داستان کاملِ ساخت اولین سیستم ضد پهپاد مبتنی بر امواج فراصوتِ کانادا را مرور می‌کنیم؛ سیستمی که در مسابقه‌ی ارتش کانادا، بوئینگ را کنار زد و حالا قرار است در جنگ‌های آینده جان سربازان را نجات دهد.
فهرست:
۱. از ایده‌ی چای‌خورِ نشیمن تا اولین آزمایش در حیاط خلوت
۲. چرا ارتش کانادا به‌دنبال سیستم ضد پهپاد کوچک و ارزان است؟
۳. امواج فراصوت چگونه پهپاد را از پرواز بازمی‌دارد؟ (علمِ فرکانس تشدید)
۴. رقابت در پایگاه نظامی آلبرتا؛ جایی که استارتاپ ۴ نفره دوم شد
۵. چالش‌های پیشِ رو؛ از ۵۰ متر به ۱۰۰ متر و فراتر
۶. اقتصادِ جدیدِ جنگ؛ چرا شرکت‌های ۱۰نفره برنده می‌شوند؟
۷. نقشه‌ی راهِ استارتاپ Prandtl Dynamics برای ورود به بازار جهانی
۸. چه چیزهایی را می‌توان از این تجربه برای توسعه‌ی سامانه‌های ایرانی یاد گرفت؟
۱. از ایده‌ی چای‌خورِ نشیمن تا اولین آزمایش در حیاط خلوت
همه‌چیز از یک بعدازظهر سرد مارس ۲۰۲۴ در آپارتمان کوچک «پارت ماهندرو» شروع شد؛ جایی که آنا پولوتایوا، دانشجوی علوم مواد، برایش چای آورد و دو نفر درباره‌ی مسابقه‌ی سیستم ضد پهپاد ارتش کانادا حرف زدند. آن‌ها می‌دانستند تیم‌های دیگر روی موشک‌های کوچک، لیزرهای پرقدرت یا توپ‌های الکترومغناطیسی سرمایه‌گذاری کرده‌اند؛ اما بودجه‌ی دانشجویی حتی کفاف خرید یک آیفون جدید را هم نمی‌داد. ناگهان آنا یاد آزمایش معروف «شکستن لیوان با صدا» افتاد؛ اگر امواج صوتی در فرکانس تشدیدِ یک جسم بتابد، آن جسم می‌لرزد و می‌شکند. چرا همین ایده را روی مادربرد، ژیروسکوپ یا GPSِ پهپاد امتحان نکنیم؟
آن شب دو نفر با بلندگوی «تیوتر» (Tweeter) خودروی «اسد اسحاق» شروع کردند؛ چند پهپاد تویوتو را در هالِ نشیمن راه انداختند و امواج ۲۵ تا ۴۰ کیلوهرتز را روی برد فرستادند. در همان آزمایش اول، کوادکوپتر از ۳ متری زمین به دیوار کوبید و سقوط کرد. نتیجه‌ی دلگرم‌کننده باعث شد مایکل آکوآویوا، مهندس برقِ گروه، بردی اختصاصی بسازد و اسپیکرهای ۴۰۰ دلاریِ فراصوت را جایگزین تیوترهای فرسوده کند. نهایتاً ۱۳ هفته بعد، نسخه‌ی آزمایشیِ «سیستم ضد پهپاد» با قیمت تمام‌شده‌ی ۱۷ هزار دلار در حیاط خلوتِ خانواده‌ی اسحاق آماده شد.
۲. چرا ارتش کانادا به‌دنبال سیستم ضد پهپاد کوچک و ارزان است؟
جنگ اوکراین نشان داد پهپادهای ۵۰۰ تا ۵ هزار دلاریِ بازارِ آزاد می‌توانند تانک‌های چندمیلیون دلاری را منفجر کنند. همین موضوع ارتش‌های غربی را به این فکر انداخت که راه‌حل‌های سریع، ماژولار و ارزان توسعه دهند. برنامه‌ی «IDEaS» ارتش کانادا با بودجه‌ی ۱.۶ میلیارد دلاری‌اش، از استارتاپ‌ها می‌خواهد طی ۹ تا ۲۴ ماه یک “Minimum Viable Product” بسازند؛ چیزی که همان MVP در دنیای استارتاپی است، اما این بار برای میدان جنگ طراحی می‌شود. به بیان ساده، ارتش دیگر حاضر نیست ۵ سال منتظر چرخه‌ی توسعه‌ی بوئینگ یا لاکهید مارت بماند؛ بلکه به دنبال سیستم ضد پهپادی است که دانشجوها در ۴ ماه بسازند و در ازای ۲۵۰ هزار دلار جایزه، امتیاز خرید انبوه بگیرند.
۳. امواج فراصوت چگونه پهپاد را از پرواز بازمی‌دارد؟ (علمِ فرکانس تشدید)
درون هر پهپاد، قطعاتی مثل ژیروسکوپ‌های میکروالکترومکانیکی (MEMS)، سنسور شتاب، ماژول GPS و سیم‌پیچ‌های موتور براشلس وجود دارد. هرکدام از این اجزا یک «فرکانس طبیعی» دارند؛ یعنی اگر امواج صوتی با همان فرکانس به آن‌ها برخورد کند، تشدید شده و نوسان شدید پیدا می‌کنند. نتیجه دو حالت محتمل است:
الف) اختلال در سیگنال‌های ژیروسکوپ و IMU که موجب «سرگیجه‌ی دیجیتال» و سقوط آزاد می‌شود.
ب) ایجاد ولتاژ القایی روی مدارهای حساس و ریست شدنِ کنترل‌کننده‌ی پرواز.
تیم Prandtl با اسکن طیفیِ پهپادهای DJI، Skydio و Autel، فرکانس‌های ۳۲.۸ kHz و ۳۸.۶ kHz را به‌عنوان نقاط ضعف شناسایی کرد و بلندگویی ساخت که دقیقاً در این دو نقطه توان خروجی ۱۴۰ دسی‌بل را تولید کند؛ یعنی معادل صدای موتور جت در فاصله‌ی ۳۰ متری! چون امواج فراصوت توسط انسان شنیده نمی‌شود، اپراتور بدون این‌که متوجه شود، پهپاد را از کار می‌اندازد.
۴. رقابت در پایگاه نظامی آلبرتا؛ جایی که استارتاپ ۴ نفره دوم شد
مسابقه در پایگاه شیرفوود پارک برگزار شد؛ ۱۵ تیم حرفه‌ای با خودروهای شاسی‌بلند و تیم‌های ۱۰نفره‌ی مهندسی آمدند. بوئینگ با لیزر ۵۰ کیلوواتی، لئوناردو با توپِ اختلالِ راداری و تله‌دین با جمرِ پرتاب‌گرِ GPS ظاهر شدند. در مقابل، چهار دانشجو یک میز تاشو، یک ژنراتور ۲ کیلوواتی و بلندگویی که روی سه‌پایه‌ی دوربین نصب شده بود، آوردند! در مرحله‌ی اول، پهپاد هدف از ۱.۵ کیلومتری پرواز کرد. در فاصله‌ی ۵۰ متری، امواج فراصوت شلیک شد؛ پهپاد در ۳ ثانیه به چرخش درآمد و در ۸ ثانیه به زمین خورد. نتیجه: تیم Prandtl Dynamics رتبه‌ی دوم را به‌همراه یک استارتاپ استرالیایی به نام AIM Defence کسب کرد و ۳۶۵ هزار دلار کانادا جایزه گرفت. مهم‌تر از پول، اعتبار بود؛ ارتش کانادا اعلام کرد در صورت رسیدن به بُرد ۱۰۰ متری، احتمال خرید ۱۰۰ دستگاه در سال ۲۰۲۶ وجود دارد. سیستم ضد پهپاد نیاز اصلی ارتش به حساب می آید!
۵. چالش‌های پیشِ رو؛ از ۵۰ متر به ۱۰۰ متر و فراتر
پروفسور «گریگوری فالکو» از دانشگاه کرنل می‌گوید: «افزایش بُرد در سیستم‌های صوتی به‌خاطر افت توان در هوا بسیار دشوار است. برای دو برابر کردن فاصله، باید ۴ برابر توان تولید کرد یا سطح مقطع پرتو را متمرکزتر کرد.» راه‌حل‌های روی میز تیم:
• آرایه‌ی فازیِ ۸×۸ اسپیکر MEMS برای شکل‌دهی پرتو و کاهش پراکندگی
• استفاده از لنزهای صوتیِ متخلخلِ ABS برای کانالیزه کردن امواج
• امپلی‌فایر کلاس-D با راندمان ۹۴٪ و توان پیک ۲ کیلووات
• الگوریتمِ ردیابیِ خودکار با دوربین بینایی ماشین و فیلتر کالمن برای لاک کردنِ هدف
تیم اعلام کرده تا پایان ۲۰۲۵ نسخه‌ی آلفا این سیستم ضد پهپاد با بُرد ۱۰۰ متر را در اختیار ارتش کانادا قرار می‌دهد و نسخه‌ی بتا با ۱۵۰ متر تا تابستان ۲۰۲۶ آماده است.
۶. اقتصادِ جدیدِ جنگ؛ چرا شرکت‌های ۱۰نفره برنده می‌شوند؟
بر اساس گزارش «PitchBook» در ۲۰۲۳، فقط ۲ سرمایه‌گذاریِ اولیه به ارزش ۱۴.۲ میلیون دلار در حوزه‌ی دفاعی صورت گرفت؛ در حالی که لاکهید مارت تنها در یک سال ۳.۲ میلیارد دلار R&D خرج می‌کند. اما سه روند جدید در حال تغییر بازی است:
۱. پهپادهای ارزان: دیگر نیازی به موشک ۱۰۰هزار دلاری برای سرنگونی پهپاد ۵۰۰ دلاری نیست.
۲. سربازِ دیجیتال: سربازانِ زِد وِی (Gen-Z) انتظار دارند تجهیزاتشان مانند گوشی آیفون، آپدیت OTA بگیرد.
۳. قانونِ آی‌دی‌ای‌اس: قراردادهای سریعِ ۲۵۰ هزار دلاری که در ۶۰ روز امضا می‌شود و نه ۶ سال.
در نتیجه، استارتاپ‌هایی مثل Prandtl Dynamics، Anduril، Teal و PDW برای اولین بار می‌توانند بدون واسطه‌ی بوئینگ، قرارداد ۱ تا ۱۰ میلیون دلاری از پنتاگون بگیرند.
۷. نقشه‌ی راهِ استارتاپ Prandtl Dynamics برای ورود به بازار جهانی
مرحله ۱ – Seed Round: جذب ۲ میلیون دلار از صندوق نوآوری دفاعی کانادا + ۲ VC آمریکایی (احتمالاً Andreessen Horowitz یا Lux Capital) تا پایان ۲۰۲۴.
مرحله ۲ – Pilot Order: تولید ۱۰ دستگاه آلفا برای تست در اوکراین و لهستان، بهار ۲۰۲۵.
مرحله ۳ – گواهی NATO STANAG 4586: برای هماهنگی با سیستم C2 پهپادهای ناتو تا پاییز ۲۰۲۵.
مرحله ۴ – خط تولید انبوه: قرارداد ۱۰ میلیون دلاری با ارتش کانادا برای ۱۰۰ دستگاه در سال ۲۰۲۶-۲۰۲۷.
مرحله ۵ – محصول ۲B: نسخه‌ی قابل حملِ ۸ کیلویی با باتری لیتیوم-سولفور ۸ ساعته برای یگان‌های پیاده.
پینشهاد مطالعه: فشنگ ضد پهپاد: با تفنگ پهپاد شکار کن!
۸. چه چیزهایی را می‌توان از این تجربه برای توسعه‌ی سامانه‌های ایرانی یاد گرفت؟
الف) استفاده از ایده‌های ساده و ارزان: اگر یک بلندگوی دست‌دوم می‌تواند پهپاد را ساقط کند، نیازی به موشک 700 میلیون تومانی نیست.
ب) رقابت دانشگاهی – صنعتی: مسابقه‌ای مشابه «کاپ آزاد» با موضوع سیستم ضد پهپاد می‌تواند در دانشگاه صنعتی شریف یا امیرکبیر برگزار شود.
ج) فرآیند خرید سریع: سازمان‌های ایرانی می‌توانند از الگوی ۹۰روزه‌ی IDEaS استفاده کنند تا نوآوران داخلی را به چرخه‌ی تولید برسانند.
د) تمرکز روی امواج فراصوت: با توجه به محدودیت‌های صادراتی RF جمرها، فناوری صوتی می‌تواند جایگزین مناسبی باشد که تحریم‌پذیر نیست.
نتیجه‌گیری سیستم ضد پهپادِ دانشجویان تورنتو نشان داد که آینده‌ی جنگ‌افزارها دیگر در دست چند غول دفاعی نیست؛ بلکه در دستان نوآورانی است که با یک لپ‌تاپ، یک بلندگوی دست‌دوم و ۱۷ هزار دلار پس‌انداز، می‌توانند بازار ۴ میلیارد دلاریِ ضد پهپاد را متحول کنند. حالا نوبت شماست؛ اگر فکر می‌کنید می‌توانید با همان ایده‌ی ساده، سیستم ضد پهپاد بعدی را بسازید، زمان آن است که چای داغ بریزید، بلندگوی کهنه از صندوق عقب پژو ۴۰۵ بیرون بکشید و شروع کنید؛ شاید سال بعد در تمرینات مشترک ارتش، نوبت شما باشد که بوئینگ را شکست دهید.
مرجع: وال استریت ژورنال
