V auguste 2015 sa na pobreží Kostariky zhromaždila skupina výskumníkov v oblasti oceánov, aby študovala hniezdne správanie vzácnej morskej korytnačky Olive Ridley. Vedci chceli zistiť tajomné správanie korytnačiek na mori - neznáme, dokonca ani pre odborníkov na ročnú migráciu plazov, známu ako arribada. Aby sa tak stalo, obrátili sa na nepravdepodobný výskumný nástroj: dronov. Hneď nad nimi skúma scéna zmyselný vetroň eBee s pevným krídlom.
Použitím klzáku vedci dokázali pozorovať korytnačky, ktoré sa zhromaždili na pobreží v zoskupeniach, a potom sa vydali na hniezdo na pláž, čo vyvolalo nové otázky týkajúce sa správania. Ale po piatich letoch si špecialista na drony Rett Newton z Duke University všimol niečo zvláštne. Piesok z pláže sa držal kovových častí lietadla. Viac znepokojujúce bolo, že z motora vychádzal zvláštny hluk.
"Keď sme začali s motorom, začali sme počuť chrumkavé zvuky typu, " hovorí Newton. Bolo to, keby v ozubených kolesách bol piesok.
Tu bol. Piesok, ktorý bol sopečnej povahy, sa stal magnetickým priťahovaním motorov motora. To bola výzva, ktorú vedci neočakávali. Strach, že piesok bude zasahovať do elektronických senzorov sondy, presunuli sa na blízke futbalové ihrisko a na poľnohospodársku pôdu. "Inak by to úplne zničilo naše lietadlo, " hovorí Newton.
Drony nie sú len pre armádu a technologicky naklonené. Teraz sa vedci, ktorí zvyčajne myslia na potápanie alebo brodenie, začínajú obracať k oblohe, aby im pomohli riešiť otázky, ktoré by inak neboli nezodpovedateľné. Drony alebo bezpilotné autonómne systémy (UAS) môžu predstavovať rozhodujúcu hranicu, pokiaľ ide o počítanie populácií leva, sledovanie koralových útesov, mapovanie kvetov fytoplanktónu a dokonca aj skúšanie dychu u veľryb.
Prechod z pozemných operácií bezpilotných lietadiel na operácie na otvorenom oceáne však predstavuje veľké výzvy - ako ilustruje expedícia morských korytnačiek Olive Ridley. V prípade projektu morská korytnačka sa magnetický piesok stal ďalšou výzvou na zozname aspektov plánovania misií, ktoré už zahŕňali slanú vodu, odrazné osvetlenie, krátku výdrž batérie, trhané vody a veterné podmienky.
Prečo si niektorí vedci myslia, že použitie bezpilotných lietadiel v oceáne stojí za to?
Na pláž v Ostional v Kostarike príde vzácna morská korytnačka z olivového ridley. Drones by mohol pomôcť výskumníkom zistiť ich tajomné správanie na mori. (Solvin Zankl / Alamy) Jedným z dôvodov, prečo výskumné inštitúcie dychtivo využívajú technológiu robotov, je to, že cena spotrebiteľských robotov sa konečne stala v rámci ich možností. Nízkoenergetický robot používaný na výučbové účely môže byť až 500 dolárov a vyššie modely so sofistikovanými snímačmi a fotoaparátmi sa dodávajú za cenu nálepky od 20 000 do 50 000 dolárov. Ďalšou možnosťou je, že poľné operácie v otvorenom oceáne sú pre členov posádky - rovnako ako lietadlá - prirodzene nebezpečné. Štúdia z roku 2003 o nebezpečenstvách biológov voľne žijúcich živočíchov uviedla, že havárie ľahkých lietadiel boli číslo jedna zabijakom poľných vedcov.
Ministerstvo obrany začalo s dravcovským vynálezom v roku 1994 hlavné použitie dronov na zemi. Odvtedy sa bezpilotné lietadlá stali všadeprítomnými a niekedy kontroverznými vojenskými nástrojmi. Podľa Johna C. Coffeya, vedúceho systémového inžiniera pre Národnú správu pre oceánske a atmosférické prostredie (NOAA), sa dróny stali stredobodom pozorovania oceánskeho výskumu len pred piatimi rokmi. Aj keď ich možno vysledovať až po projekty NOAA, ktoré siahajú o niečo viac ako pred desiatimi rokmi, bolo potrebné vyriešiť rad prekážok skôr, ako by technológia bola dostatočne spoľahlivá na použitie v teréne.
Lodné prostredie môže byť pre robotov veľmi mätúce. „Lodná prevádzka je 10 až 100-krát ťažšia ako pozemná prevádzka, “ hovorí Coffey. Aby sa udržala rovnováha a smer, dron sa spolieha na sériu senzorov, ktoré merajú gravitačnú silu, atmosférický tlak, magnetické pole Zeme a uhlovú rotáciu. Tieto senzory sú kalibrované podľa predletového stavu prostredia. Paluba lode však vedie k skalnému štartu. Hojenie môže spôsobiť zlú kalibráciu, odoslanie robota na neočakávané plávanie v polovici letu a vyvolanie záchrannej misie frustrovanými vedcami. Nepremokavé drony existujú, ale často nepodporujú vhodné senzory na zhromažďovanie údajov.
„Vzlet a pristátie z pohyblivého cieľa je naozaj ťažké, “ hovorí Coffey. Okrem toho samotná loď vysiela rad signálov, ako napríklad radar a rádio, ktoré môžu spôsobiť problémy počas letu lietadlom. Tieto signály, kolektívne známe ako elektromagnetické rušenie, sa musia zohľadniť pred plánovanou misiou. Prekážky, ktoré predstavuje nestabilné more, spôsobili niektorým vedcom kreatívnejší prístup.
Michael Moore z oceánografického ústavu Woods Hole skúma morské cicavce, konkrétne veľryby bielohlavé, ako je keporkak a pravica. Spolu s týmito gigantmi pracoval posledných 37 rokov a zaujímal sa o hodnotenie stavu veľrýb prostredníctvom leteckých prieskumov pomocou malých lietadiel pred 20 rokmi. Moore, inšpirovaný prácou kolegyne využívajúcej bezpilotné lietadlá na zisťovanie populácií tučniakov v Antarktíde, sa v roku 2013 rozhodol vyskúšať bezpilotné lietadlá.
Veľryby žijú značnú vzdialenosť od pobrežia a keďže FAA vyžaduje dohľad medzi pilotom a robotom, nebolo možné vyriešiť pobrežný vzlet. Namiesto toho Moore a jeho kolegovia potrebovali lietať dron z malej lode. Ale keď sa spýtal kontaktov v námorníctve o leteckej logistike, hovorí Moore, dostal varovné poznámky o pochybnostiach.
Vedci najprv podviedli robota kalibrovaním na zemi a okamžite ho zastavili, než ho preniesli na loď a vydali sa na vodu. Inžinier z tímu Moore, Don LeRoi, však neskôr vyvinul kódovú opravu pre robot Mikrokopter, ktorý použil, a do roku 2014 Mikrokopter absorboval kód „lodného režimu“ do svojho operačného systému. Spoločnosť 3D Robotics, najväčší producent spotrebiteľských robotov v Spojených štátoch, tento rok v apríli oznámila, že podobný softvér podporí aj vo svojom novom sólovom robotovi.
"Hádajte čo, prišli sme na to, " hovorí Moore.
Táto fotografia, ktorú urobil aj hexacopter, ukazuje porovnateľné stavy vražedných veľrýb. Samica na vrchu vyzerá chudá a v zlom stave. Veľryba na dne je tehotná, jej telo sa vydúva dozadu od hrudnej klietky. (NOAA, Vancouverské akvárium) Moore teraz pravidelne používa bezpilotné lietadlá a zdokonaľuje metódu zberu úderov veľrýb, pri ktorej sa hexacopterový dron vznáša šesť až desať stôp nad ponorenou veľrybou a čaká, kým sa zviera dostane na povrch a vydýchne. Sterilizovaná doska sedí na vrchu dronu, ktorý zhromažďuje kondenzovanú paru. Moore dúfa, že zhromaždí dostatok chemických údajov, vrátane DNA, mikrobiálnej prítomnosti a hladín hormónov z veľrybího dychu, aby vyvinula metódu na hodnotenie zdravia veľrýb. Úspešná zbierka vyžaduje, aby pilot bezpilotného lietadla zasadil robot bezprostredne do palebného dosahu fúkacieho otvoru.
Z člna sa vedci spoliehajú na vizuálne podnety. "(Dron) má tendenciu trochu trblietať, " hovorí Moore.
Možno impozantnejšie než technické výzvy výskumných robotov v oceáne sú byrokratické výzvy FAA. Operácie prostredníctvom vládnej agentúry NOAA majú štandardný protokol podobný všetkým ostatným verejným lietadlám, ktoré lietajú na oblohe, ale verejné subjekty, ako sú univerzity a výskumné inštitúcie, musia požiadať o výnimku. Na základe výnimky musí byť pilot lietajúceho lietadla licencovaným pilotom, lietať s drónom vo vzdialenosti menej ako 400 stôp počas dňa a byť v dohľade nad robotom.
Nový vývoj však môže pomôcť výskumným pracovníkom ľahšie získať prístup k robotom a používať ich pre tento druh výskumu. Začiatkom 29. augusta sa nová časť nariadení FAA (oddiel 107) zamerala na zvýšenie počtu osôb bez nadšencov, ktorí majú prístup k bezpilotným lietadlám, a to pridaním osobitného testu, v ktorom sa jednotlivec z inštitúcie alebo spoločnosti môže stať certifikovaným pilotom robotov.,
Univerzita Duke University otvorila na jeseň roku 2015 nové centrum, Marine Conservation Ecology Unmanned Systems Facility, ktoré má pomôcť zainteresovaným výskumným pracovníkom a študentom orientovať sa v komplikovaných technológiách a predpisoch týkajúcich sa výskumných projektov v oblasti oceánstva založených na bezpilotných lietadlách. Centrum ponúklo svoje prvé triedy tento rok v lete a plánuje dokončenie svojho centra v zrekonštruovanej lodiarni do konca októbra. Seminár o využívaní bezpilotných prostriedkov na námorné aplikácie v Duke v lete 2015, na ktorom sa zúčastnilo vyše 50 odborníkov v oblasti autonómnej techniky vozidiel, zdôraznil potrebu centra na koordináciu regionálnych a globálnych projektov.
David Johnston, riaditeľ zariadenia, tvrdí, že univerzita môže byť centrom pre spoluprácu a zdieľanie informácií pre budúci výskum v oblasti oceánskych dronov. Vidí prekážky, ako je magnetické rušenie z piesku v Kostarike, ako nevyhnutnosť rozvoja technológie. „Drony sú ďalším príkladom, kde môžeme použiť na vzorkovanie životného prostredia novými spôsobmi a na riešenie otázok, s ktorými by sme sa nemuseli vyrovnať jednoducho alebo vôbec.“
Viac informácií o moriach získate na portáli Smithsonian Ocean Portal.
