Movilidad Aérea Urbana se refiere a un emergente sistema de transporte aéreo que utilizará vehículos aéreos (tripulados y/o no tripulados), de despegue y aterrizaje vertical, para el transporte de pasajeros y/o mercancías en trayectos urbanos, interurbanos y regionales (FAA, 2023; BOEING, 2018; AIRBUS, 2017). La UAM se enfoca en el transporte de corta y media distancia, en el rango aproximado (previsto) de 3 a 35 km, para vehículos con una capacidad máxima de 2 pasajeros, y hasta 250 km con una capacidad máxima de 6 pasajeros (Anand et al., 2021). Los vehículos aéreos que prestarían servicios UAM volarían en espacios aéreos de baja altitud (100–1.000 metros) (Polaczyk et al., 2019). Seguridad, comodidad, protección del medio ambiente, practicidad logística, y ahorro de tiempo (en desplazamiento) se prevé serán las principales características de la UAM (Fu et al., 2019).

Los vehículos aéreos VTOL no solo servirán como soporte de servicios UAM comerciales (para transporte de pasajeros y/o carga) (Cohen y Shaheen 2021; Goyal et al., 2021) sino también podrán ser utilizados en otros servicios o funciones de tipo social, ambiental y humanitario tales como: servicios médicos y/o sanitarios, gestión de emergencias (por catástrofes naturales o desastres inducidos por el hombre), servicios de búsqueda y rescate, servicios de inspección y monitoreo, etc. (Cohen et al., 2021; Koumoutsidi et al., 2022; NASA, 2018; Straubinger et al., 2021; Tojal et al., 2021).

A continuación, se menciona los componentes principales del sistema UAM (solo los que entran dentro del alcance y enfoque de la presente investigación).

Vehículo aéreo VTOL: los vehículos aéreos de despegue y aterrizaje vertical (más conocidos por su acrónimo en inglés, VTOL, Vertical Take-Off and Landing) serán los que presten los servicios UAM (BOEING, 2018; AIRBUS, 2017). Actualmente existen muchos prototipos (la mayoría de propulsión eléctrica) en fase de desarrollo, prueba e incluso ya en fase de certificación, con capacidades de entre 1 y 6 pasajeros, con tiempos de vuelo de entre 25 y 300 minutos, y con un alcance de hasta 250 km, aunque para fases avanzadas de la UAM (año 2040) el alcance o autonomía, sin escala, podría llegar a los 500 km (Polaczyk et al., 2019; Brelje y Martins, 2019). Por otro lado, ya existen vehículos aéreos no tripulados (UAV - Unmanned Aerial Vehicle, también conocidos como drones, es decir tripulados de forma remota), igualmente con capacidad de despegue y aterrizaje vertical.

Infraestructura de soporte: el establecimiento de una infraestructura operativa es un requisito previo esencial para el éxito del desarrollo de los servicios UAM. Las principales infraestructuras físicas (terrestres) de soporte a las operaciones UAM serán los denominados vertipuerto, el cual se define como ‘un área de tierra, agua o estructura que se usa o se pretende usar para el aterrizaje, despegue y movimiento de aeronaves con capacidad VTOL y que incluye edificios e instalaciones asociadas’ (EASA, 2022, FAA, 2022). Se estima que, al inicio de la era UAM, la superficie que demande un vertipuerto sea de entre 3.000 m² y 12.000 m²; también se prevé la existencia de una infraestructura más pequeña, denominada vertistop, de unos 1.000 m² de superficie, que haría las veces de estación de tránsito o de paso, sin ningún tipo de servicio sobre los vehículos aéreos y de servicios mínimos a pasajeros (Pons-Prats et al., 2022; Preis, 2021; Straubinger et al., 2020; Gouveia et al., 2022).

A diferencia de los helicópteros, que requieren de 2 a 3 tripulantes, los vehículos UAM además de su versión pilotada también existen los drones que pueden operar de forma autónoma (pilotados de forma remota); a medio-largo plazo (10-12 años) se prevé la operación de grandes vehículos VTOL completamente autónomos, es decir, también pilotados de forma remota (Polaczyk et al., 2019). Por lo tanto, las operaciones UAM no estarán limitadas por el número de tripulantes de vuelo disponibles ni por la fatiga / cansancio de estos, y, además, bajo ciertas circunstancias, podrían operar sin escalas. Estos vehículos aéreos VTOL podrían sacar a personas atrapadas de áreas peligrosas debido a edificios derrumbados o inundaciones. Las personas heridas podrían ser trasladadas a hospitales y/o centros médicos y se podrían entregar suministros a quienes los necesitaran (Doo, 2022).

En una situación de desastre o catástrofe, uno de los principales desafíos para los equipos de rescate y búsqueda es localizar y encontrar víctimas lo antes posible (Viswan y Madhav, 2013). Durante los momentos de catástrofes, una de las acciones más importantes que deben hacer las agencias de gestión de emergencias es localizar a los sobrevivientes que enfrentan peligro. Sacar a un individuo de una situación peligrosa puede aumentar sus posibilidades de supervivencia. Lygouras et al. (2019) formulan que, al tiempo que brindan servicios de emergencia durante un evento, los ‘robots aéreos’ pueden contribuir proporcionando datos a los equipos de rescate. Además, se están instalando algoritmos derivados de inteligencia artificial en los vehículos aéreos no tripulados para aumentar sus capacidades de detección y reducir el tiempo de respuesta (Bakirci y Ozer, 2023).

La tecnología conocida como ‘DronAID’ (instalada en un vehículo aéreo UAV o dron) puede detectar humanos en malas condiciones o en peligro y proporcionar ubicaciones exactas a los rescatistas. Es posible que los equipos de rescate no puedan llegar a áreas durante las operaciones de búsqueda y rescate inmediatamente después de una catástrofe. Esta limitación podría deberse a innumerables razones, incluidas las condiciones peligrosas para los rescatistas, o la ubicación del área de desastre generada por la catástrofe (Tariq et al., 2018). Los UAV dotados de la tecnología DronAID podrían buscar personas atrapadas bajo los escombros, etiquetar su ubicación para los rescatistas y enviar las alertas. El dron utilizaría un sensor de infrarrojos pasivo que detecta la radiación infrarroja que emiten los cuerpos humanos, luego transmitiría sus hallazgos a la estación de retransmisión terrestre, posteriormente la imagen se proyectaría a los rescatistas equipados con una aplicación móvil que superpone la ubicación de la víctima en la aplicación para que los rescatistas localicen a la víctima de manera más eficiente. En definitiva, el uso de la tecnología DronAID ofrecería una opción de bajo riesgo a los rescatistas para comenzar las operaciones de búsqueda y rescate inmediatamente después de una catástrofe (Tariq et al., 2018).

Finalmente, algunos estudios proponen utilizar una ‘técnica de enjambre’, que consiste en desplegar una serie de drones que brindan cobertura de área a gran escala. Esta técnica ofrece datos en tiempo real para los gestores de la emergencia que deben reaccionar ante una situación de catástrofe natural, sobre todo cuando la misma afecta a un área geográfica muy grande. También proporcionaría la capacidad de ver toda la región desde una única plataforma y monitorear su progreso (Almedia et al., 2017; Shukla et al, 2021; Katayama et al., 2019).

La Federación Internacional de la Cruz Roja identifica cinco categorías de catástrofes naturales: (1) geofísicos, (2) hidrológicos, (3) climatológicos, (4) meteorológicos y (5) biológicos (IFRC, 2023). De estas categorías, solo las primeras cuatro son exploradas en el presente estudio. De estas cuatro categorías, se seleccionan cinco tipos de catástrofes naturales. Esos cinco tipos son: terremotos, huracanes, tornados, inundaciones e incendios forestales. De estos tipos de catástrofes naturales se analiza, a continuación, un potencial enfoque y/o procedimiento de gestión de la emergencia usando la tecnología emergente UAM como soporte.

Terremoto. La UAM podría prevenir la exposición del socorrista a situaciones peligrosas, las más serias o complejas, aquellas en las cuales los rescatistas deben buscar y rescatar victimas bajo los escombros de edificaciones destruidas o derribadas por el sismo (Calantropio, 2019). Se podrían implementar lecturas precisas de los sensores en los vehículos aéreos VTOL para transmitir información importante a estos trabajadores de rescate, evitando riesgos innecesarios. Xiong et al. (2020) desarrollaron un UAV para detectar daños sísmicos en los edificios antes de que los socorristas se desplacen a las zonas afectadas. Esta tecnología podría resultar ventajosa para los trabajadores de rescate al notificarles sobre construcciones que pueden dejar de ser estructuralmente sólidas después de un evento sísmico (Bakirci y Ozer, 2023).

Huracán. Las principales consecuencias de los huracanes (y que generan situaciones de peligro para las personas) suelen ser: líneas eléctricas caídas, equipos eléctricos activos, inestabilidad estructural, caídas a través de aberturas, redes de gas abiertas, objetos voladores, inundaciones y posible contacto con sustancias químicas desconocidas (OSHA, 2023a). Muchos de estos peligros persisten durante varios días después del huracán, lo que aumenta el riesgo de exposición.

El uso de la UAM en respuesta a un huracán dependería de que el clima se estabilice para permitir el vuelo del vehículo VTOL y ayudar en los esfuerzos de recuperación. Sin embargo, debido a la naturaleza no tripulada de la nave (en caso de uso de drones, o de vehículos VTOL de mayor tamaño, también pilotados de forma remota), no pondría en peligro a un piloto humano, y permitiría que las misiones con aeronaves VTOL pilotadas por humanos inicien a posteriori de forma segura (Reiss et al., 2022). La UAM podría proporcionar representaciones detalladas de las áreas inundadas y dañadas a los rescatistas antes de su llegada y permitir a los gestores de la emergencia priorizar las ubicaciones basándose en las imágenes. También podría desplegarse en operaciones de búsqueda y rescate para identificar a las víctimas que piden ayuda. Los suministros también podrían entregarse mediante vehículos no tripulados (drones) a personas inaccesibles para los rescatistas (Doo, 2022).

Tornado. Los tornados son muy impredecibles y pueden ocurrir a partir de tormentas eléctricas severas. Los tornados pueden dañar líneas eléctricas, redes de gas, sistemas eléctricos, crear campos de escombros, y destruir parcial o totalmente casas, edificios y otras instalaciones (CDC, 2023a). La mayoría de las operaciones de rescate suelen ocurrir inmediatamente después de un tornado. Sin embargo, algunos sistemas de tormentas importantes podrían provocar múltiples tornados, lo que retrasaría los esfuerzos de recuperación. Durante una tormenta importante, los trabajadores de rescate podrían verse expuestos a otro tornado mientras intentan rescatar o brindar ayuda. Los servicios de emergencia generalmente llegan a una escena que podría incluir escombros caídos, cables eléctricos con corriente, derrames químicos y escombros voladores. Los equipos de rescate deben excavar entre los escombros para localizar a los necesitados (OSHA, 2023b). La UAM puede ayudar a los rescatistas a encontrar a esas personas antes.

El uso de UAM en respuesta a tornados podría proporcionar a los rescatistas imágenes aéreas para localizar víctimas e infraestructuras dañadas (Hildmann y Kovacs, 2019; Kucharczyk y Hugenholtz, 2021). Los sensores infrarrojos (que podrían llevar los vehículos aéreos UAM) podrían ayudar a los rescatistas a encontrar víctimas enterradas entre los escombros y señalar ubicaciones a los rescatistas para acelerar los esfuerzos de recuperación (Tariq et al., 2018).

Inundación. Se pueden identificar varios peligros asociados con las inundaciones: eléctricos, de árboles caídos y escombros, monóxido de carbono, químicos y biológicos, explosiones, etc. (OSHA, 2023c). Estos peligros representan un riesgo grave para los trabajadores de rescate y las personas que sufren las inundaciones. Las inundaciones también pueden hacer que las áreas se vuelvan inaccesibles debido al agua estancada o a las carreteras arrasadas (CDC, 2023b). Esto crea problemas adicionales para los trabajadores de rescate que intentan llegar a las personas afectadas. Al igual que los huracanes, una respuesta típica a las áreas inundadas implica que la agencia de gestión de emergencias (nacional / regional / local) realice misiones de reconocimiento aéreo con vehículos VTOL (tripulados o drones) tan pronto como el clima permita los vuelos (Zhao et al., 2019).

La UAM podría, a través de sus vehículos aéreos VTOL (tripulados y no tripulados) ayudar a los trabajadores de rescate mediante la vigilancia para identificar las áreas afectadas. Los suministros se entregarían vía aérea sin restricciones (las vías o carreteras bloqueadas o sumergidas impedirían el acceso terrestre las zonas de auxilio o rescate) (Sabioni et al., 2021).

Incendio forestal. Existe una lista extensa de peligros consecuencia de los incendios forestales: envenenamiento por monóxido de carbono, calor extremo, estructuras inutilizables, incendio, cables eléctricos caídos, exposición a sustancias químicas, etc. (OSHA, 2023d). Los socorristas enfrentan muchas amenazas: quemaduras, atrapamientos, enfermedades y lesiones relacionadas con el calor e inhalación de humo. Además, los socorristas corren el riesgo de sufrir muertes cardíacas súbitas debido al esfuerzo físico intenso (CDC, 2023c). Si bien muchos de estos son incontrolables, el uso de la UAM podría ayudar a mitigar los riesgos y posiblemente disminuir el número de muertes.

La UAM podría ayudar a los equipos de respuesta a incendios forestales de diversas formas. En primer lugar, la vigilancia aérea podría resultar ventajosa a la hora de determinar un plan de lucha contra el incendio (Estrada y Ndoma, 2019). La visión aérea también podría ayudar a quienes se encuentran en tierra a evitar áreas y determinar rutas de escape cuando la visibilidad es reducida. El uso de aeronaves VTOL automatizados, es decir pilotados de forma remota, evitaría que los pilotos, ya sea de aeronaves UAM pilotadas o helicópteros o aviones, vuelen en condiciones peligrosas donde el humo excesivo podría causar problemas de visibilidad (Katayama et al., 2019). A continuación, estos drones podrían entregar suministros a los trabajadores de primera línea o a aquellos atrapados por los incendios que de otro modo serían inaccesibles. Finalmente, el uso de la UAM podría permitir el rescate de personas en situaciones peligrosas donde el humo obstaculizaría la visión de una aeronave pilotada (por ejemplo, un helicóptero) para el rescate o crearía condiciones no favorables para las operaciones pilotadas (cualquiera sea el tipo de vehículo aéreo) (Shukla et al., 2021).

Los desastres provocados por el hombre son el resultado de acciones, accidentales o intencionales, iniciadas por personas, que tienen un impacto negativo en los individuos y sociedades. A medida que la tecnología aumenta la complejidad de las infraestructuras, las sociedades se vuelven cada vez más vulnerables a la interrupción de los recursos y servicios, por lo que la definición del término ‘desastre’ requiere ser ampliado al sector del transporte, energético e industrial de un país. Por ejemplo, de entre las catástrofes de gran impacto producidas por el hombre se pueden citar: incendios provocados, atentados terroristas, ataques bélicos, destrucción intencionada de infraestructuras e instalaciones críticas, accidentes masivos de medios de transportes, accidentes industriales, etc.

Los sistemas incorporados a los vehículos UAM, tripulados y no tripulados (drones), se presentan como los más prometedoras para la gestión de catástrofes. Los servicios de estos sistemas incluyen reconocimiento, mapeo, evaluación de estructuras, llegar a los sobrevivientes varados y dirigirlos a lugares seguros, y proporcionar comunicaciones sobre la región afectada. Las aplicaciones de gestión de catástrofes incluyen (Cao et al., 2018; Fotouhi et al., 2019; Mozaffari et al., 2019; Mishra y Natalizio, 2020):