רחפן משלוחים הוא כלי טיס בלתי מאויש המשמש להעברת סחורות שונות, דוגמת תרופות ומזון. עקב היכולת להציל חיים, השימוש ברחפנים לצרכים רפואיים הפך לנפוץ במיוחד במדינות שונות[1][2][3][4][5][6]. הרחפנים המשמשים למשלוחים הם לרוב אוטונומיים וחשמליים, ופועלים לעיתים כחלק מצי.
יישום
מערכת הבריאות
כטמ"ם מדגם RQ-7 Shadow יכול לשאת משקל של 9.1 ק"ג ונעשה בו שימוש לאספקה צבאית
רחפנים משמשים למשלוחי דגימות דם, חיסונים וציוד רפואי[7]. רחפנים יכולים לספק משלוחים לאזורים מרוחקים או לא נגישים טוב יותר לעומת כלי רכב.
מגפת הקורונה
במהלך מגפת הקורונה, נעשה שימוש ברחפנים למשלוח ציוד מגן ובדיקות במדינות שונות, כמו ארצות הברית, ישראל[8] וגאנה[9][10]. בשיתוף פעולה עם משרד הבריאות של גאנה, חברת Zipline העבירה אלפי חיסונים לקורונה[11][12].
הסטארטאפ האירי Manna היה ערוך לבצע משלוחי רחפנים במרץ 2020. החברה הצליחה להתאים עצמה במהירות ולספק משלוחים לאזורים מרוחקים כמו הכפר מאניגול (אנ').
ב-2021, חברת Skyports עשתה שימוש ברחפנים שלה למשלוח ערכות לבדיקות קורונה במה שהוגדר כמשלוחי הרחפנים הראשונים בממלכה המאוחדת[13].
באוגוסט 2022, בית החולים סנט מרי באי ווייט הצטרף לפיילוט לאספקת תרופות באמצעות כלי טיס לא מאוישים, שהוטסו מפורטסמות'[14].
משלוחי מזון
רחפנים משמשים גם במשלוחי מזון שדורש שילוח מהיר, כמו פיצה או משקאות קרים.
חברת מארסק ונמל רוטרדם ערכו בדיקות לגבי אספקת ציוד לספינות, מה שעשוי לחסוך את הצורך בספינות קטנות יותר למשימה זו.
רגולציה
בפברואר 2014 הודיע ראש ממשלת איחוד האמירויות שמדינתו מתכננת להפעיל צי של כלי טיס לא מאוישים למטרות אזרחיות[20]. התכנון היה שהרחפנים יעשו שימוש בטביעות אצבעות וזיהוי עיניים כדי להעביר תעודות זהות, דרכונים ורישיונות, וכן לספק סיוע לכוחות החירום כשנדרש. לשם כך הוצג רחפן[21].
בארצות הברית, חסמה רשות התעופה הפדרלית את השימוש ברחפניים למטרות מסחריות, עד שהסדירה את התחום. ביוני 2014, פורסם מסמך מטעמה שהציג את הפעילויות האסורות לשימוש ברחפנים, כמו שימוש מסחרי, וביניהן "אספקת משלוחים תמורת תשלום"[22]. הרשות אישרה שימושים למטרות שונות, אך לשם כך נדרש אישור עבור כל פעולה. באוגוסט 2016, רשות התעופה הפדרלית אימצה את כלל 107 שאפשר שימוש מסחרי מוגבל ברחפנים, כשכעת לא נדרש קשר עין עם הרחפן, אך אינו מותר להטסה מעל אנשים. כמו כן, נדרש שהרחפן ישקול פחות מ-25 ק"ג, יטוס בגובה של עד 120 מטרים ובמהירות של עד 160 קמ"ש. כמו כן, הוא יופעל בשעות היום בלבד, והמפעילים נדרשים להיות בעלי רישיון מתאים ומעל גיל 16. ב-2019, החלה רשות התעופה לאשר לחברות רחפנים לקבל אישור דומה לזה של חברות תעופה עם התאמות מסוימות. בדצמבר 2020, כהכנה לתעבורת רחפנים בהיקף גבוה, הושלמה תקנת Remote ID שהעניקה לחברות 18 חודשים ולמפעילים 30 חודשים להיערך לדרישה לשדר אותות זיהוי עצמי. במקביל, הרשות התירה טיסה מעל אנשים ובלילה, כשטיסות לילה דורשות תאורה והכשרה למפעילים. בטיסה מעל אזורים מיושבים, חולקו כלי הטיס לארבע קטגוריות בהתאם ליכולת הפגיעה בחיי אדם, כשלקטגוריה בעלת הנזק הקטן ביותר ניתן היתר טיסה מלא.
תחילת הניסויים
רעיון משלוחי הרחפנים נכנס לשיח הציבורי בדצמבר 2013, אחרי שמייסד אמזון, ג'ף בזוס הכריז על כוונת החברה לספק משלוחים מהירים באמצעות כלי טיס בלתי מאוישים. ההכרזה נתקלה בקשיים רגולטוריים שנגעו לבטיחות, אמינות, פרטיות, הכשרת המפעילים, אבטחת הכלים מפריצות, המשקל שהרחפנים יכולים לשאת ובאתגרים לוגיסטיים[23].
בדצמבר 2013, במחקר של DHL, הצליחה החברה לספק תרופה באמצעות רחפן קטן מדגם "Parcelcopter".
באוגוסט 2014, חברת גוגל חשפה שהיא עורכת ניסויים ברחפנים במשך שנתיים באוסטרליה. הפרויקט, שנודע גם בשם "פרויקט Wing" חשף שבכוונתו לייצר רחפנים לשימוש בתעשיית המשלוחים.
בפברואר 2015, חברת קבוצת עליבאבא החלה במשלוחי רחפנים, במסגרתם סיפקה תה ל-450 צרכנים בערים שונות בסין. באותה שנה, הסטארטאפ הישראלי Flytrex חבר ל-AHA, חברת האי-קומרס הגדולה ביותר באיסלנד, ויחד הם הציגו מסלול משלוחים שקיצר את זמן המשלוח מ-30 דקות ל-5 דקות בלבד.
במרץ 2016, קיבלה חברת Flirtey את האישור הראשון מה-FAA להטסת רחפנים אוטונומיים באזורים מיושבים בארצות הברית. לאישור קדם שיתוף פעולה בין החברה לבין סבן אילבן[24]. חודש אחר כך החלה החברה לשתף פעולה עם דומינוס פיצה למשלוחים בניו זילנד[25][26].
בסין, חברת JD.com עסקה גם היא בפיתוח רחפנים. ביוני 2017 היו לחברה שבעה דגמים שונים שהיו בניסויים בארבע פרובינציות של סין. לרחפנים יכולת לשאת חבילות במשקל של בין 5–30 ק"ג, במהירות של 100 קמ"ש. הרחפנים טסים במסלולים מוגדרים מראש בין המחסנים לאתרי נחיתה באזורים כפריים, מהם שליחים מעבירים את החבילות לדלת הצרכנים.
בינואר 2018, חשפה בואינג תוכנית למל"ט מטען במשקל של 227 ק"ג, שמונע על חשמל, אחרי שאב הטיפוס השלים טיסות ראשונות במיזורי[27].
טכנולוגיה
מבנה הרחפן
הרחפנים מתוכננים מנקודת המבט של סוג המשלוח, ובהתאם למקום בו הם צפויים לפעול.
רחפנים רבים כוללים מספר להבים, לרוב מסוג קוודקופטר. סוג אחר הוא רחפנים בתצורת כנפיים קבועות (Fixed-Wing). רחפן בעל מספר להבים מספק כוח להרמת הרחפן והמטען, יתירות במקרה של כשל, והיכולת להמריא ולנחות אנכית. עם זאת, הוא מייצר יותר רעש ונחשב ליעיל פחות. רחפן בתצורת כנף קבועה מאפשר להגדיל את הטווח, לטוס במהירות גבוהה יותר, ומרעיש פחות. מנגד, הוא דורש יותר מקום להמראה ונחיתה.
קיימות גישות שמשלבות בין שני הסוגים, ומשלבות בין רוטורים אנכיים להמראה ולנחיתה ורוטורים אופקיים לטיסה.
טיסה אוטונומית
חיישנים רבים נדרשים כדי שהרחפן יוכל לטוס בצורה עצמאית. חיישני אינרציה, כמו מד תאוצה, מספקים לרחפן מידע שמאפשר לו לקבוע את מהירות סיבוב הלהבים או את תצורת הכנפיים כדי להסתובב. GPS או חיישנים מגנטיים מסייעים לרחפן לעקוב אחר מסלול מוגדר על ידי קביעת מיקומו ביחס לקרקע, חיישני זרימת אוויר (כמו צינור פיטו) משמשים למדידת מהירות האוויר, טמפרטורה וצפיפות האוויר. הרחפן עשוי להשתמש במידע זה גם לביצוע המשלוח ולנחיתה.
מקור כוח
רחפני משלוחים צריכים מקור כוח חזק מספיק כדי לשאת אותם ואת המטען. להבים מסוג Brushless DC הם הנפוצים ביותר בזכות העלות הנמוכה שלהם, הכוח הרב שהם מספקים והגודל שלהם. הלהבים מסתובבים במהירות גבוהה מאוד, ולכן הם דורשים חומר חזק ביחס למשקל שלו. חלק מיוצרים מסיבי פחמן, ואחרים מתרמו פלסטיק, בשל העלות הנמוכה והיכולת להחליף אותם בקלות בעת הצורך. בתחום הסוללות, סוללות ליתיום-יון הן הכי נפוצות ברחפנים, משום שהן מספקות אנרגיה רבה במשקל נמוך יחסית.
שליטה מרחוק
הרחפנים נשלטים מרחוק הן משיקולים מסחריים והן לצורך בטיחות, ולשם כך נדרש מפעיל שיקבע את מיקומם במרחב האווירי. בשימוש מסחרי, השליטה מרחוק משמשת לשליחת פקודות ולאיתור המשלוחים.
בשנת 2016 החלה חברת Zipline בשיתוף פעולה עם רואנדה לבניית והפעלת מרכז הפצה רפואי בדרום המדינה. ברואנדה פני שטח הרריים, דרכים במצב רעוע ועונת גשמים ארוכה, מה שהופך משלוחים אוויריים לאטרקטיביים לעומת דרכים אחרות. נכון למאי 2018, החברה הצליחה להעביר 7,000 דגימות דם. עד אוקטובר 2020 מספר זה גדל ל-70 אלף משלוחים רפואיים, והפעילות התרחבה ברואנדה ובגאנה[28].
הרחפנים החשמליים של חברת Zipline נבנים בתצורת כנף קבועה[29], מה שמאפשר להם לטוס למרחקים גדולים ובמהירות (עד 180 ק"מ בטעינה בודדת), בכל תנאי מזג האוויר. הרחפנים של החברה נעזרים בהמראה מונחית (אנ') ובכבל עצירה בנחיתה, דבר שדורש ציוד ייעודי באתרי ההמראה והנחיתה.
בזמן המשלוח, הרחפן מנמיך ומשחרר את המשלוח לקרקע, אליו מוצמד סוג של מצנח להפחתת מהירות הנפילה.
בשנת 2020, החלה Zipline לפעול בארצות הברית, למשלוחים בין מרכזיים רפואיים בצפון קרוליינה[30].
Wing
רחפן של חברת Wing במבחן
חברת Wing הוקמה במקור במסגרת Google X, וקיבלה אישור מה-FAA באפריל 2019, מה שאפשר לה לקחת תשלום על משלוחים ולפעול מעבר לקו ראייה[31], מה שהפך אותה לקו התעופה הראשון בארצות הברית שמשתמש ברחפנים. היא החלה לבצע משלוחים באוקטובר 2019[32]. רחפני החברה יכולים לשאת מטען של עד קילו וחצי, והם עושים שימוש בחבל כדי להוריד אותו לנקודת המסירה[33].
באוגוסט 2021 הכריזה החברה על הגעה ל-100 אלף משלוחים מאז החלה בניסויים בספטמבר 2019[34]. בחברה עושים שימוש בשני דגמים של רחפנים. הראשון עושה שימוש ב-12 רוטורים ושני מנועי שיוט, וטס מהר יותר מהשני, שבו ארבעה להבים בלבד וכנפיים ארוכות יותר. השילוב בין להבים לכנפיים מעניק לרחפנים של החברה יכולת היגוי ומהירות טובה יותר.
UPS
ביוני 2019, חטיבת הרחפנים של UPS קיבלה אישור פעילות מרשות התעופה האמריקאית.
במאי 2020 הגיעה UPS ל-3,700 משלוחים בבית החולים WakeMed שבצפון קרוליינה[35]. באותה שנה החלה לבצע משלוחים בין בתי חולים נוספים בצפון קרוליינה.
Flytrex
חברת Flytrex הוקמה ב-2013 בישראל ומספקת משלוחים בטקסס ובצפון קרוליינה באמצעות רחפנים אוטונומיים. בשנת 2021 קיבלה אישור מרשות התעופה האמריקאית להטיס משלוחים למרחק של עד 1.6 ק"מ. בשנת 2021 ערכה החברה 12 אלף משלוחים, בזמן ממוצע של 6.5 דקות למשלוח, ובגובה של עד 100 מטרים[36].
Manna
חברת Manna נוסדה ב-2019, והיא פועלת בעיקר באירלנד. היא החברה הראשונה באירופה שקיבלה אישור אירופאי לערוך טיסות בקנה מידה מסחרי[37]. הרחפן של החברה יכול לשאת משקל של 3.5 ק"ג. החברה משתפת פעולה עם טסקו, יוניליוור, קוקה קולה, סמסונג וקמעונאים מקומיים וערכה 100 אלף טיסות עד מרץ 2022.
Swoop Aero
חברת Swoop Aero מספקת משלוחים ל-650 אלף תושבים בדרום–מערב מלאווי[38].
כלי הטיס של החברה יכולים לטוס לטווח של 260 ק"מ עם משקל כולל של 18 ק"ג[39], לדוגמה 10 ערכות בדיקות או 50 דגימות דם. לרחפן של החברה מוטת כנפיים של 2.4 מטרים, והוא נדרש לטוס בגובה של עד 122 מטרים כדי להימנע מהתנגשויות עם מטוסים אחרים[40].
משלוחים לא חוקיים
קרטלי סמים עושים שימוש ברחפנים, לעיתים מונחי GPS לביצוע משלוחים[41].
בין 2013–2015 נצפו לפחות ארבעה מקרים בהם נעשה שימוש ברחפנים להברחות לבתי סוהר בארצות הברית, ועוד ארבע תקריות התרחשו באירלנד, בריטניה, אוסטרליה וקנדה. עוד נאמר שהשימוש בכלים אלו להברחות עולה[42].
בנובמבר 2013, ארבעה אנשים בג'ורג'יה נעצרו בחשד שניסו לבצע הברחה לבית כלא באמצעות רחפן[43][44].
ביוני 2014 התרסק רחפן בחצר בית כלא בדבלין[45][46][47]. הרחפן התנגש ברשתות שנפרסו כדי למנוע ממסוקים לשמש בבריחות מהכלא. האסירים בכלא הספיקו לקחת מהרחפן חבילה עם סמים בטרם הסוהרים הספיקו להגיע לרחפן.
בין 2014–2015, בשני בתי כלא שונים בדרום קרוליינה, נמצאו טלפונים וסמים על רחפנים שניסו להיכנס למרחב האווירי שלהם, וזאת מבלי לדעת כמה משלוחים בוצעו לפני שהרשויות שמו לב להברחה.
במגפת הקורונה הפעיל המיזם את תוכנית "מזור משמים" לאספקת תרופות ובדיקות באמצעות רחפנים. בפיילוט השתתפו החברות BWR ,Kronos Group Ltd, אירודרום, סימפלקס, פרספטו, קופטרפיקס וגדפין[48].
במרץ 2021 נערך בחדרה ניסוי שכלל הטסה של מספר רב של רחפנים שנשלטים ממרכז בקרה מרוחק. צוין שבמהלך השנה שקדמה לניסוי נערכו 700 גיחות, עם יעד של 300 גיחות ביום[49][50].
בדצמבר 2021 החלו החברות המשתתפות במיזם לבצע הטסות יום ולילה בגוש דן ובירוחם כדי לתרגל שימוש שגרתי ברחפנים[51].
ביוני 2023 נערך בישראל לראשונה ניסוי ראשון ברחפנים גדולים שיכולים לשאת מטען כבד יותר ואף נוסעים, שמיוצרים על ידי חברת Air[52].
