2015. aasta augustis kogunes rühm ookeaniuurijaid Costa Rica rannikule, et uurida haruldase Olive Ridley merikilpkonna pesitsuskäitumist. Teadlased tahtsid välja selgitada kilpkonnade salapärase käitumise avamerel - see oli tundmatu isegi roomajate iga-aastase rände asjatundjatele, keda tuntakse kui arrbadat. Selleks pöördusid nad ebatõenäolise uurimisvahendi: droonide poole. Kaugelt neist vaatas sündmuskohale senseFly eBee püsitiibiga liuglennuk.
Liuguri abil suutsid teadlased jälgida rannikuvetes pesitsevate kilpkonnade moodustumist, enne kui nad suundusid randa pesitsema - avastus tekitas uusi käitumisprobleeme. Kuid pärast viit lendu märkas droonide spetsialist Rett Newton Duke'i ülikoolist midagi kummalist. Rannast liiv klammerdus lennuki metallitükkide külge. Veel murettekitavam oli mootorist kostuv kummaline müra.
"Kui mootorit käivitama hakkasime, hakkasime kuulma krõbedaid helisid, " räägib Newton. See oli siis, kui käikudes oleks liiva.
Seal oli. Liiv, mis oli oma olemuselt vulkaaniline, oli mootori mootorite vastu magnetiliselt ligitõmbavaks muutunud. See oli väljakutse, mida teadlased ei osanud oodata. Muretsenud, et liiv segab drooni elektroonilisi andureid, kolisid nad lähedalasuvasse jalgpalliväljakule ja põllumaale. "Vastasel juhul oleks see meie lennukid täielikult hävitanud, " ütleb Newton.
Droonid pole mõeldud ainult sõjaväes ja tehnoloogiliselt kaldu. Nüüd hakkavad teadlased, kes tavaliselt mõtlevad sukeldumisele või kahjutulemisele, pöörduma taeva poole, et aidata neil lahendada küsimusi, mis muidu oleksid vastuseta. Droonid ehk mehitamata autonoomsed süsteemid (UAS) võivad pakkuda olulist eelist merilõvide populatsioonide loendamisel, korallriffide jälgimisel, fütoplanktoni õitsemise kaardistamisel ja isegi vaaladele alkomeetri testi andmisel.
Üleminek droonide maismaaoperatsioonilt avamerel toimimisele on aga tõsiseid väljakutseid - nagu näitab Olive Ridley merikilpkonnade ekspeditsioon. Merikilpkonna projekti puhul sai magnetiline liiv järjekordseks väljakutseks nende missioonide kavandamise kaalutluste loendis, mis hõlmasid juba soolast vett, peegeldavat pimestamist, lühikest patarei tööaega, lohisevat vett ja tuuliseid olusid.
Miks on mõne uurija arvates droonide kasutamine ookeanis seda väärt?
Costa Ricas, Ostionali randa saabub haruldane oliiviõli ridley-merikilpkonn. Droonid võiksid aidata teadlastel nende salapärast käitumist välja mõelda. (Solvin Zankl / Alamy) Üks põhjus, miks teadusasutused innukalt droonitehnoloogiat kasutavad, on see, et tarbijate droonide hind on lõpuks jõudnud nende võimaluste piiridesse. Õppetööks kasutatava madala hinnaga droon võib ulatuda 500 dollarini ning keerukate sensorite ja kaameratega tippklassi mudelite kleebise hind jääb vahemikku 20 000–50 000 dollarit. Teine on see, et välioperatsioonid avameres on meeskonnaliikmetele, nagu ka lennukid, olemuselt ohtlikud. 2003. aastal läbi viidud eluslooduse bioloogi ohtude uuringus nimetati kergete õhusõidukite lennuõnnetusi põllumajandusteadlaste kõige olulisemaks tapjaks.
Kaitseministeerium alustas droonide suurt maismaal kasutamist Predatori leiutisega 1994. aastal. Sellest ajast alates on droonid muutunud üldlevinud ja mõnikord vastuolulisteks sõjalisteks tööriistadeks. Kuid Riikliku Ookeani- ja Atmosfääriadministratsiooni (NOAA) pliisüsteemide inseneri John C. Coffey sõnul said droonid ookeaniuuringute keskpunktiks alles viis aastat tagasi. Ehkki neid saab jälgida NOAA projektideni, mis ulatuvad tagasi pisut enam kui kümme aastat tagasi, oli vaja lahendada rida takistusi, enne kui tehnoloogia oleks valdkonnas töötamiseks piisavalt usaldusväärne.
Laevakeskkond võib droonile üsna segase ajada. "Laevapardal tehtavad toimingud on 10–100 korda raskemad kui maismaaoperatsioonid, " ütleb Coffey. Tasakaalu ja suuna säilitamiseks tugineb droon reale anduritele, mis mõõdavad raskusjõudu, atmosfäärirõhku, Maa magnetvälja ja nurga pöörlemist. Need andurid on kalibreeritud eelkontrolli tingimuste kohaselt. Kuid laevatekil on algus kivine. Kiik võib põhjustada halva kalibreerimise, saates drooni ootamatuks ujumiseks keskmaaks ja kutsudes pettunud teadlased päästma missiooni. Veekindlad droonid on olemas, kuid sageli ei toeta nad andmete kogumiseks sobivaid andureid.
"Liikuvalt sihtmärgilt startimine ja maandumine on tõesti raske, " ütleb Coffey. Lisaks saadab laev ise rea signaale, näiteks radari ja raadio, mis võib põhjustada probleeme drooni keskööl. Neid ühiselt tuntud kui elektromagnetilisi häireid tuleb nende signaalidega enne kavandatud missiooni arvestada. Ebastabiilse mere põhjustatud takistused panid mõned teadlased kasutama loovamat lähenemist.
Michael Moore Woods Hole'i okeanograafiainstituudist uurib mereimetajaid, eriti suuri baleenvaalasid nagu küür ja vaalu. Ta on töötanud koos nende hiiglastega viimased 37 aastat ja hakkas 20 aastat tagasi huvi tundma vaalade tervise hindamisel väikeste lennukitega tehtud aerofoto-uuringute abil. Inspireerituna kolleegi tööst, mis kasutas droone Antarktika pingviinipopulatsioonide uurimiseks, otsustas Moore proovida droonide kasutamist 2013. aastal.
Vaalad elavad kaldast märkimisväärses kauguses ja kuna FAA nõuab piloodi ja drooni vahelist vaatejoont, oli rannikualadel startimine küsimuses. Selle asemel vajas Moore ja ta kolleegid drooni lennutamist väikesest paadist. Kui ta aga mereväe kontaktisikutelt lendava logistika kohta küsis, ütles Moore, et ta sai kahtlusega ettevaatlikke märkusi.
Alguses petkasid teadlased drooni maal kalibreerides ja kohe enne paati viimist ning vette suunamisel selle välja lülitama. Kuid Moore'i meeskonna insener Don LeRoi töötas hiljem välja nende kasutatava Mikrokopteri drooni jaoks koodiparanduse ja 2014. aastaks neelas Mikrokopter “paadirežiimi” koodi nende opsüsteemi. Ameerika Ühendriikide suurim tarbija droonitootja 3D Robotics teatas tänavu aprillis, et nad toetavad sarnast tarkvara oma uues Solo droonis.
"Arva ära, arvasime selle välja, " ütleb Moore.
See foto on tehtud ka heksakopteri abil ning sellel on näha vaalaliste võrdlevaid kehaolusid. Emane naine on kõhn ja halvas seisukorras. Vaal põhjas on rase, ta keha on ribi puuri tagant punnis. (NOAA, Vancouveri akvaarium) Moore kasutab nüüd regulaarselt droone ja täiustab vaalade löömise kogumise meetodit, mille kohaselt heksakopteri droon hõljub kuus kuni kümme jalga sukeldatud vaala kohal ja ootab looma pinnale ja väljahingamist. Drooni peal istub steriliseeritud plaat, mis kogub kondenseerunud auru. Vaalade tervise hindamise meetodi väljatöötamiseks loodab Moore koguda vaala hingeõhust piisavalt keemilisi andmeid, sealhulgas DNA, mikroobide olemasolu ja hormoonide taset. Edukas kogumine eeldab, et drooni piloot istuks droonil kohe puhumisava laskeulatuses.
Paadist lähtudes loodavad teadlased visuaalsetele näpunäidetele. “(Droon) kipub natuke tuhmuma, ” ütleb Moore.
Võib-olla hirmutavam kui ookeaniliste uurimistööde droonide tehnilised väljakutsed on FAA bürokraatlikud väljakutsed. Valitsusagentuuri NOAA kaudu toimuvatel lendudel on tavaprotokoll, mis sarnaneb kõigi teiste taevas lendavate avalike õhusõidukitega, kuid riigiasutused, nagu ülikoolid ja teadusasutused, peavad erandit taotlema. Erandi kohaselt peab drooni piloot olema litsentseeritud piloot, lendama droon päevasel ajal alla 400 jalga ja olema drooni silmapiiril.
Uus areng võib aga hõlbustada teadlaste juurdepääsu droonidele ja seda tüüpi uuringute jaoks. Alates 29. augustist on FAA määruste uue paragrahvi (punkt 107) eesmärk suurendada droonidele juurdepääsu mitteomavate harrastajate arvu, lisades spetsiaalse testi, kus asutuse või ettevõtte üksikisikust võib saada sertifitseeritud drooni piloot. .
Duke'i ülikool avas 2015. aasta sügisel isegi uue keskuse, merekaitseökoloogia mehitamata süsteemide rajatise, et aidata huvitatud teadlastel ja üliõpilastel navigeerida keerulises tehnoloogias ja eeskirjades, mis ümbritsevad droonipõhiseid ookeani uurimisprojekte. Keskus pakkus oma esimesed klassid sel suvel ja plaanib keskuse valmimist renoveeritud paadimajas oktoobri lõpuks. 2015. aasta suvel Duke'is mererežiimis droonide kasutamise teemaline seminar, kuhu kuulus üle 50 autonoomse sõidukitehnoloogia eksperdi, rõhutas vajadust keskuse järele, mis koordineeriks piirkondlikke ja globaalseid projekte.
Rajatise direktor David Johnston ütleb, et ta loodab, et ülikool võib olla ookeani droonide uurimiseks tulevikus koostöö ja teabe jagamise keskus. Ta peab tagasilööke nagu Costa Rica liivast tulenevad magnetilised häired tehnoloogia edasiarendamise vajalikkus. "Droonid on veel üks näide sellest, kus saame keskkonnaliike uutel viisidel proovida ja lahendada küsimusi, millele me poleks tingimata suutnud kergekäeliselt reageerida või isegi mitte."
Lisateavet merede kohta saate Smithsoniani ookeani portaalist.
