Avgusta 2015 se je skupina oceanskih raziskovalcev zbrala na obali Kostarike, da bi preučila gnezdilno vedenje redke morske želve Olive Ridley. Znanstveniki so želeli odkriti skrivnostno vedenje želv na morju - neznano celo strokovnjakom o letni selitvi plazilcev, znani kot camebada. Da bi to naredili, so se obrnili na malo verjetno raziskovalno orodje: drone. Daleč nad njimi je prizorišče jadralnega letala s fiksnim krilom eBee pregledal prizorišče.
Z uporabo jadralnega letala so raziskovalci lahko opazovali želve, ki se v grozdih združujejo na morju, preden so se odpravili na plažo do gnezda, kar je odkrilo nova vedenjska vprašanja. Toda po petih poletih je specialist za drone Rett Newton z univerze Duke opazil nekaj čudnega. Pesek s plaže se je oprijel kovinskih kosov letala. Bolj zaskrbljujoče je iz motorja oddajal nenavaden hrup.
"Ko smo začeli poganjati motor, smo začeli slišati nekaj hrustljavih zvokov, " pravi Newton. Bilo je, če je v zobnikih pesek.
Bilo je. Pesek, ki je bil vulkanske narave, je magnetno pritegnil motorje motorjev. To je bil izziv, ki ga raziskovalci niso pričakovali. Zaskrbljeni, da bi pesek motil elektronske senzorje drona, so se preselili na bližnje nogometno igrišče in obdelovalne površine. "V nasprotnem primeru bi to popolnoma uničilo naše letalo, " pravi Newton.
Droni niso samo za vojsko in tehnološko naklonjeni. Zdaj se raziskovalci, ki navadno razmišljajo o potapljanju ali potapljanju, začenjajo obračati v nebo, da bi jim pomagali pri reševanju vprašanj, ki bi bila sicer nerazrešljiva. Droni ali brezpilotni avtonomni sistemi (UAS) lahko prinesejo odločilno prednost pri štetju populacije morskega leva, sledenju koralnih grebenov, preslikavanju cvetov fitoplanktona in celo kitu kitarskemu testu za dihanje.
Vendar prehod s kopnega na drone na delovanje na odprtem oceanu predstavlja velike izzive - kot kaže ekspedicija morskih želv Olive Ridley. V primeru projekta morske želve je magnetni pesek postal še en izziv na seznamu načrtovanja misije, ki je že vseboval slano vodo, odsevni bleščanje, kratko življenjsko dobo baterije, močne vode in vetrovne razmere.
Zakaj torej nekateri raziskovalci menijo, da je uporaba dronov v oceanu vredna?
Na plaži Ostional v Kostariki prihaja redka morska želva iz oljčnega relija. Droni bi lahko raziskovalcem pomagali razbrati njihovo skrivnostno vedenje na morju. (Solvin Zankl / Alamy) Eden od razlogov, da raziskovalne institucije želijo uporabljati brezpilotno tehnologijo, je ta, da je cena brezpilotnih dronov končno postala v njihovi moči. Drone nižjega cenovnega razreda, ki se uporabljajo za poučevanje, lahko znašajo vsega 500 dolarjev, višji končni modeli s prefinjenimi senzorji in kamerami pa prihajajo po ceni nalepk med 20.000 in 50.000 dolarjev. Druga stvar je, da so terenske operacije na odprtem oceanu že same po sebi nevarne za člane posadke - kot tudi letala. Študija o nevarnosti biologov divjih živali iz leta 2003 je nevarnost strmoglavljenja lahkih zrakoplovov navedla kot morilca številnih ena na terenu.
Ministrstvo za obrambo je z izumom Predatorja začelo veliko kopno uporabljati brezpilotne letale. Od takrat so droni postali vseprisotno - in včasih tudi kontroverzno - vojaško orodje. Kljub temu John C. Coffey, inženir sistemov svinčenih sistemov za nacionalno upravo za oceano in atmosfero (NOAA), so brezpilotne drone postale osredotočene na oceanske raziskave pred petimi leti. Medtem ko jih je mogoče zaslediti do projektov NOAA, ki so segali pred nekaj več kot desetletjem, je treba rešiti vrsto ovir, preden bo tehnologija dovolj zanesljiva za uporabo na terenu.
Okolje ladje lahko zelo zmede drona. "Operacije na ladji so med 10 in 100-krat težje kot na kopnem, " pravi Coffey. Za vzdrževanje ravnotežja in smeri se dron opira na vrsto senzorjev, ki merijo silo teže, atmosferski tlak, Zemljino magnetno polje in kotno vrtenje. Ti senzorji so umerjeni glede na okoljske pogoje pred poletom. Toda ladijska paluba omogoča skromen začetek. Zibanje lahko povzroči slabo kalibracijo, pošiljanje drona za nepričakovano plavanje sredi leta in spodbudo za reševanje misij frustriranih znanstvenikov. Vodotesne drone obstajajo, vendar pogosto ne podpirajo ustreznih senzorjev za zbiranje podatkov.
"Vzlet in pristanek s premikajočega se cilja je res težaven, " pravi Coffey. Poleg tega ladja sama pošlje vrsto signalov, kot so radar in radio, kar lahko povzroči težave pri poletu z brezpilotnim letalom. Skupno znani kot elektromagnetne motnje je treba te signale upoštevati pred načrtovano misijo. Ovire zaradi nestabilnega morja so nekatere znanstvenike izbrale bolj kreativen pristop.
Michael Moore iz oceanografske ustanove Woods Hole raziskuje morske sesalce, zlasti velike kitove kite, kot so grbavi in desni kiti. Zadnjih 37 let je sodeloval s temi velikani in se zanimal za ocenjevanje zdravja kitov z letališkimi fotografijami z uporabo majhnih letal pred 20 leti. Navdušen nad sodelavčevim delom, ki je s pomočjo dronov raziskal populacijo pingvinov na Antarktiki, se je Moore leta 2013 odločil poskusiti z uporabo dronov.
Kiti živijo precej oddaljeno od obale, in ker FAA zahteva vidno opazovanje pilota in brezpilotnega letala, obalni vzlet ne pride v poštev. Namesto tega sta Moore in njegovi kolegi morali iz majhnega čolna prileteti brezpilotnega letala. Toda ko je v mornarici vprašal stike o leteči logistiki, pravi Moore, je dobil dvomljive opombe.
Znanstveniki so sprva preganjali drona s kalibriranjem na kopnem in ga takoj ugasnili, preden so ga prenesli v čoln in se napotili na vodo. Toda inženir Mooreove ekipe, Don LeRoi, je pozneje razvil kodni obliž za drone Mikrokopter, ki so ga uporabljali, in do leta 2014 je Mikrokopter absorbil kodo "boat mode" v njihov operacijski sistem. 3D Robotics, največji ameriški proizvajalec brezpilotnih dronov, je aprila letos napovedal, da bodo podobno programsko opremo podpirali v svojem novem brezpilotnem brezpilotnem vozilu Solo.
"Ugani, kaj smo ugotovili, " pravi Moore.
Ta fotografija, posneta s heksakopterjem, prikazuje primerljive telesne pogoje kitov morilcev. Samica na vrhu je videti kožna in v slabem stanju. Kita na dnu je noseča, telo pa se je izbokljalo vzdolž rebrne kletke. (NOAA, Vancouver Aquarium) Moore zdaj redno uporablja drone in izpopolnjuje način zbiranja kitov, s katerim heksakopterski dron lebdi šest do deset čevljev nad potopljeno kito in čaka, da se žival na površino in izdihne. Na vrhu drona se nahaja sterilizirana plošča, ki zbira kondenzirano paro. Moore upa, da bo iz kitovega zadaha zbral dovolj kemijskih podatkov, vključno z DNK, prisotnostjo mikrobov in ravni hormonov, da bo razvil metodo za oceno zdravja kitov. Uspešno zbiranje zahteva, da pilot brezpilotnega letala sedi brezpilotnega letala takoj v območju strelišča puhala.
S čolna se znanstveniki opirajo na vizualne znake. "Drone se nekoliko slišijo, " pravi Moore.
Birokratski izzivi FAA so morda bolj zastrašujoči kot tehnični izzivi ocenjevalnih brezpilotnih letal. Operacije prek NOAA, vladne agencije, imajo standardni protokol, podoben vsem drugim javnim letalom, ki letijo v nebo, vendar morajo javni subjekti, kot so univerze in raziskovalne ustanove, zaprositi za izvzetje. Po izvzetju mora biti pilot brezpilotnega letala z licenco pilota, leteti brezpilotnega letala pod 400 čevljev čez dan in biti brez vidika.
Nov razvoj pa bo raziskovalcem olajšal dostop in uporabo dronov za tovrstne raziskave. Od 29. avgusta je bil nov odstavek v predpisih FAA (odstavek 107) namenjen povečanju števila ne-hobijcev, ki imajo dostop do dronov, z dodajanjem posebnega testa, kjer lahko posameznik iz institucije ali korporacije postane certificirani pilot brezpilotnih letal .
Univerza Duke je jeseni 2015 celo odprla nov center, Marine Conservation Ecology Unmanned Systems Facility, da bi zainteresiranim raziskovalcem in študentom pomagala pri krmarjenju po zapleteni tehnologiji in predpisih, povezanih z raziskovalnimi projekti na morjih, ki temeljijo na brezpilotnih letalih. Center je ponudil svoje prve razrede to poletje in načrtuje dokončanje svojega centra v prenovljeni čolnarni do konca oktobra. Delavnica o uporabi dronov za morske aplikacije na Duke poleti 2015, ki je vključevala več kot 50 strokovnjakov za avtonomno tehnologijo vozil, je poudarila potrebo po centru za usklajevanje regionalnih in globalnih projektov.
David Johnston, direktor obrata, pravi, da se strinja, da je univerza lahko center za sodelovanje in izmenjavo informacij za prihodnje raziskave oceanskih brezpilotnih letal. Pogreške, kot so magnetne motnje iz peska v Kostariki, vidi kot nujnost za nadaljnje napredovanje tehnologije. "Droni so še en primer, kjer lahko uporabimo za vzorčenje okolja na nove načine in se lotimo vprašanj, ki se jih ne bi bilo mogoče lotiti enostavno ali sploh."
Več o morjih s pomočjo portala Smithsonian Ocean.
