През август 2015 г. група океански изследователи се събраха на брега на Коста Рика, за да проучат гнездовото поведение на рядката морска костенурка на Olive Ridley. Учените искаха да открият мистериозното поведение на костенурките в морето - неизвестно дори за специалистите по годишната миграция на влечугите, известна като пристигащата. За да направят това, те се обърнаха към малко вероятно изследователския инструмент: дронове. Далеч над тях, сензорен планер с фиксирано крило eBee огледа сцената.
Използвайки планера, изследователите са успели да наблюдават костенурките, които се събират на брега в клъстери, преди да тръгнат към плажа, за да гнездят, откритие, което повдигна нови поведенчески въпроси. Но след пет полета специалистът по дронове Рет Нютън от университета Дюк забеляза нещо странно. Пясъкът от плажа се прилепваше към металните парчета на самолета. По-тревожно, от двигателя се излъчваше странен шум.
„Когато започнахме да пускаме мотора, започнахме да чуваме някои хрупкави звуци“, казва Нютон. Беше, ако в зъбните колела има пясък.
Имаше. Пясъкът, който имаше вулканичен характер, бе станал магнетично привлечен от двигателите на мотора. Това беше предизвикателство, което изследователите не бяха предвидили. Притеснен, че пясъкът ще попречи на електронните сензори на дрона, те се преместиха в близкото футболно игрище и земеделските земи. „В противен случай това би унищожило напълно самолета ни“, казва Нютон.
Дроновете не са само за военните и технологично наклонени. Сега изследователите, които обикновено мислят за гмуркане или каране, започват да се обръщат към небето, за да им помогнат да се справят с въпроси, които иначе биха били неотносими. Дроните или безпилотните автономни системи (UAS) могат да осигурят решаващо предимство, когато става въпрос за преброяване на популациите на морски лъвове, проследяване на коралови рифове, картографиране на цъфтежа на фитопланктона и дори даване на тестове за дишане на китовете.
И все пак преходът от наземни операции на дронове към експлоатация в открития океан представлява стръмни предизвикателства - както показва експедицията за морски костенурки на Olive Ridley. В случая на проекта за морски костенурки, магнитният пясък се превърна в поредното предизвикателство в списъка от съображения за планиране на мисията, който вече включваше солена вода, отразяващи отблясъци, кратък живот на батерията, жилави води и ветровито състояние.
Така че защо някои изследователи смятат, че използването на дронове в океана си заслужава?
Рядка морска костенурка от маслинови рили пристига на плажа на Осионал, Коста Рика. Дронове биха могли да помогнат на изследователите да разберат тяхното тайнствено поведение в офшорка. (Солвин Занкл / Алами) Една от причините изследователските институции да искат да използват дроновата технология е, че цената на потребителските дронове най-накрая се превърна в техните възможности. Дронът от нисък клас, използван за учебни цели, може да достигне до 500 долара, а по-високите модели със сложни сензори и камери идват на цена на стикери между 20 000 и 50 000 долара. Друго е, че полевите операции в открития океан са по своята същност опасни за членовете на екипажа - както и самолетите. Проучване от 2003 г. за опасностите от биолози от дивата природа изброява катастрофите на леките самолети като убиец номер едно на полеви учени.
Министерството на отбраната започна широко използване на наземни дронове с изобретението на Хищника през 1994 г. Оттогава дроните станаха повсеместни - и понякога противоречиви - военни инструменти. Според Джон К. Кофи, инженер на оловни системи на Националната администрация за океан и атмосфера (NOAA), дроновете стават само център на океанските изследвания преди пет години. Въпреки че те могат да бъдат проследени в проектите на NOAA, достигащи преди малко повече от десетилетие, редица пречки трябва да бъдат разрешени, преди технологията да бъде достатъчно надеждна за използване в тази област.
Корабната среда може да бъде доста объркваща за дрон. „Корабните операции са между 10 и 100 пъти по-трудни от наземните операции“, казва Кофи. За да поддържа баланса и посоката, дронът разчита на серия от сензори, които измерват силата на гравитацията, атмосферното налягане, магнитното поле на Земята и ъгловото въртене. Тези сензори се калибрират според условията на околната среда преди полета. Но корабна палуба прави един скален старт. Разклащането може да доведе до лошо калибриране, изпращането на дрона за неочакван плувен полуостров и подтикването към спасителна мисия от разочаровани учени. Водоустойчиви дронове съществуват, но те често не поддържат подходящите сензори за събиране на данни.
„Излитането и кацането от движеща се цел е наистина трудно“, казва Кофи. Освен това самият кораб изпраща поредица от сигнали, като радари и радио, които могат да създадат проблеми при полулетене на дрон. Колективно известни като електромагнитни смущения, тези сигнали трябва да бъдат взети под внимание преди планираната мисия. Пречките, породени от нестабилно море, накараха някои учени да предприемат по-творчески подход.
Майкъл Мур от океанографската институция Woods Hole изследва морските бозайници, по-специално големи китки, като гърбати и десни китове. Той работи заедно с тези гиганти през последните 37 години и се заинтересува да оценява здравето на китовете чрез въздушни фотопроучвания, използвайки малки самолети преди 20 години. Вдъхновен от работата на свой колега, използващ дронове за изследване на популациите пингвини в Антарктида, Мур реши да опита да използва дронове през 2013 г.
Китовете живеят на значително разстояние от брега и тъй като FAA изисква линия на зрение между пилот и дрон, крайбрежното излитане не беше под въпрос. Вместо това Мур и колегите му трябваше да хвърлят дрон от малка лодка. Но когато попита контакти във ВМС относно летящата логистика, казва Мур, той получи предупредителни забележки от съмнение.
Отначало учените излъгаха дрона, като калибрираха на сушата и веднага го затвориха, преди да го прехвърлят в лодката и да се отправят към водата. Но инженер от екипа на Мур, Дон ЛеРой, по-късно разработва кодова лепенка за дрона Mikrokopter, който те използват, и до 2014 г. Mikrokopter усвоява кода „режим на лодка“ в тяхната операционна система. 3D Robotics, най-големият производител на потребителски дронове в САЩ, обяви този април, че ще поддържа подобен софтуер в новия си дрон Solo.
„Познайте какво, разбрахме го“, казва Мур.
Освен това, направена от хексакоптер, тази снимка показва сравнителните състояния на тялото на китовете убийци. Женската отгоре изглежда мършава и в лошо състояние. Китът отдолу е бременна, тялото й изпъкнало в задните части на ребрата. (NOAA, Аквариум във Ванкувър) Мур вече използва дронове редовно и усъвършенства метод за събиране на удар от китове, при който хексакоптерният дрон се движи на шест до десет фута над потопен кит и чака животното да изплува на повърхността и да издиша. Върху дрона седи стерилизирана плоча, която събира кондензираната пара. Мур се надява да събере достатъчно химически данни, включително ДНК, микробиално присъствие и хормонални нива от китовия дъх, за да разработи метод за оценка на здравето на китовете. Успешното събиране изисква пилотът на дрона да седне дрона веднага в зоната на изстрелване на духалото.
От лодката учените разчитат на визуални сигнали. „(Дронът) е склонен да потръгне малко“, казва Мур.
Може би по-страхотни от техническите предизвикателства на океанските изследователски дронове са бюрократични предизвикателства от FAA. Операциите чрез NOAA, правителствена агенция, имат стандартен протокол, подобен на всички други публични самолети, които летят в небето, но публични образувания като университети и изследователски институции трябва да кандидатстват за освобождаване. Съгласно изключението пилотът на дрона трябва да бъде пилот с лиценз, да лети дрона под 400 фута през деня и да бъде в полезрението на дрона.
Новата разработка обаче може да помогне за улесняване на достъпа на изследователите и използването на дронове за този вид изследвания. От 29 август нов раздел в регламентите на FAA (раздел 107) има за цел да увеличи броя на небитовите хора, които имат достъп до дронове, чрез добавяне на специален тест, при който индивид от институция или корпорация може да стане сертифициран пилот на дронове,
Университетът Дюк дори отвори нов център, Механизмът за безпилотни системи за опазване на морската среда, през есента на 2015 г., за да помогне на заинтересованите изследователи и студенти да се ориентират по сложната технология и регулации около океанските изследователски проекти. Центърът предлага първите си класове това лято и планира завършването на центъра си в реновирана лодка до края на октомври. Семинар за използването на дронове за морски приложения в Дюк през лятото на 2015 г., който включва над 50 експерти по автономна технология на превозни средства, подчерта необходимостта от център, който да координира регионални и глобални проекти.
Дейвид Джонстън, директор на съоръжението, казва, че той се надява университетът да бъде център за сътрудничество и обмен на информация за бъдещи изследвания на океански дронове. Той вижда неуспехи като магнитните смущения от пясъка в Коста Рика като необходимост за подобряване на технологията. „Дроновете са друг пример, където можем да използваме за проба на околната среда по нови начини и да се справим с въпроси, които не би трябвало да се справим лесно или дори изобщо.“
Научете повече за моретата с Smithsonian Ocean Portal.
