Τον Αύγουστο του 2015, ομάδα ωκεανών ερευνητών συγκεντρώθηκε στην ακτή της Κόστα Ρίκα για να μελετήσει τη συμπεριφορά φωλεοποίησης της σπάνιας θαλάσσιας χελώνας Olive Ridley. Οι επιστήμονες ήθελαν να ανακαλύψουν τη μυστηριώδη συμπεριφορά των χελωνών στην ανοικτή θάλασσα - άγνωστη ακόμη και στους ειδικούς για την ετήσια μετανάστευση των ερπετών, γνωστή ως arribada. Για να γίνει αυτό, στράφηκαν στο απίθανο ερευνητικό εργαλείο: τα αεροσκάφη. Πολύ πάνω από αυτά, ένα αόρατο πτερύγιο αισθητήρα eFee eBee παρακολούθησε τη σκηνή.
Χρησιμοποιώντας το ανεμόπτερο, οι ερευνητές μπόρεσαν να παρατηρήσουν τις χελώνες που συγκεντρώθηκαν στην ανοικτή θάλασσα σε ομάδες, προτού φτάσουν στην παραλία για να φωλιάζουν, μια ανακάλυψη που έθεσε νέα ερωτήματα συμπεριφοράς. Όμως, μετά από πέντε πτήσεις, ο ειδικός πειρατής Rett Newton του Πανεπιστημίου του Δούκα παρατήρησε κάτι παράξενο. Η άμμος από την παραλία ήταν προσκολλημένη στα μεταλλικά κομμάτια του αεροσκάφους. Πιο ανησυχητικός, ένας παράξενος θόρυβος εκπέμπει από τον κινητήρα.
"Καθώς ξεκινήσαμε να τρέχουμε τον κινητήρα αρχίσαμε να ακούμε μερικούς τραγουδιστικούς ήχους τύπου", λέει ο Newton. Ήταν αν υπήρχε άμμος στα γρανάζια.
Υπήρχε. Η άμμος, η οποία ήταν ηφαιστειακή, είχε μαγνητική έλξη στις μηχανές του κινητήρα. Αυτή ήταν μια πρόκληση που οι ερευνητές δεν είχαν προβλέψει. Οι ανησυχίες ότι η άμμος θα παρεμπόδιζε τους ηλεκτρονικούς αισθητήρες του αεροσκάφους, μετακόμισε σε κοντινό γήπεδο ποδοσφαίρου και αγροτική γη. "Διαφορετικά, θα είχε καταστρέψει εντελώς τα αεροσκάφη μας", λέει ο Newton.
Τα αεροσκάφη δεν είναι μόνο στρατιωτικά και τεχνολογικά προσανατολισμένα. Τώρα, οι ερευνητές που συνήθως σκέφτονται για καταδύσεις ή βόλτες αρχίζουν να στρέφονται προς τον ουρανό για να τους βοηθήσουν να αντιμετωπίσουν ερωτήσεις που διαφορετικά θα ήταν αναπάντεχες. Τα αεροσκάφη ή τα μη επανδρωμένα αυτόνομα συστήματα (UAS) μπορούν να παράσχουν ένα σημαντικό πλεονέκτημα όσον αφορά την καταμέτρηση των πληθυσμών των θαλάσσιων λιονταριών, την παρακολούθηση κοραλλιογενών υφάλων, την ανίχνευση ανθοφορίας φυτοπλαγκτόν και ακόμη και την παροχή φαλαινών σε δοκιμασία αναπνευστικού.
Ωστόσο, η μετάβαση από τις χερσαίες λειτουργίες των χειροβομβίδων στη λειτουργία στον ανοιχτό ωκεανό δημιουργεί απότομες προκλήσεις - όπως απεικονίζει η αποστολή της θαλάσσιας χελώνας Olive Ridley. Στην περίπτωση του έργου της θαλάσσιας χελώνας, η μαγνητική άμμος αποτέλεσε μια ακόμα πρόκληση σε έναν κατάλογο των εκτιμήσεων σχεδιασμού αποστολής που περιελάμβαναν ήδη αλμυρό νερό, αντανακλαστική λάμψη, σύντομη διάρκεια ζωής μπαταρίας, ασταθή νερά και ανεμογεννήτριες συνθήκες.
Γιατί, λοιπόν, μερικοί ερευνητές πιστεύουν ότι αξίζει τον κόπο να χρησιμοποιήσετε μηχάνημα στον ωκεανό;
Μια σπάνια θαλάσσια χελώνα ridley της θάλασσας φτάνει στην παραλία της Ostional, Κόστα Ρίκα. Οι οδηγοί θα μπορούσαν να βοηθήσουν τους ερευνητές να καταλάβουν τη μυστηριώδη συμπεριφορά τους στην ανοικτή θάλασσα. (Solvin Zankl / Alamy) Ένας από τους λόγους για τους οποίους τα ερευνητικά ιδρύματα είναι πρόθυμα να χρησιμοποιήσουν την τεχνολογία DRONES είναι ότι η τιμή των καταναλωτικών αεροσκαφών έχει τελικά γίνει μέσα στα μέσα τους. Ένα αεροσκάφος χαμηλού επιπέδου που χρησιμοποιείται για διδασκαλία μπορεί να είναι τόσο χαμηλό όσο $ 500, ενώ μοντέλα υψηλότερου επιπέδου με εξελιγμένους αισθητήρες και κάμερες έρχονται σε τιμή αυτοκόλλητου μεταξύ $ 20.000 και $ 50.000. Ένας άλλος είναι ότι οι δραστηριότητες στον τομέα του ανοικτού ωκεανού είναι εγγενώς επικίνδυνες για τα μέλη του πληρώματος - όπως και τα αεροπλάνα. Μια μελέτη του 2003 σχετικά με τους κινδύνους βιολόγος της άγριας πανίδας καταγράφεται ελαφρύ αεροσκάφος που συντρίβεται ως ο νούμερο ένα δολοφόνος των επιστημόνων του πεδίου.
Το Υπουργείο Άμυνας ξεκίνησε τη βασική χερσαία χρήση των drones με την εφεύρεση του Predator το 1994. Από τότε, τα αεροσκάφη έχουν γίνει πανταχού παρόντα και μερικές φορές αμφιλεγόμενα στρατιωτικά εργαλεία. Ωστόσο, σύμφωνα με τον John C. Coffey, μηχανικό συστημάτων μολύβδου για την Εθνική Ωκεανική και Ατμοσφαιρική Διοίκηση (NOAA), τα αεροσκάφη έγιναν το επίκεντρο της ωκεάνιας έρευνας πριν από πέντε χρόνια. Ενώ μπορούν να ανιχνευθούν σε έργα NOAA που φτάνουν πίσω σε λίγο περισσότερο από μια δεκαετία πριν, μια σειρά από εμπόδια έπρεπε να επιλυθούν πριν η τεχνολογία είναι αρκετά αξιόπιστη για να χρησιμοποιηθεί στον τομέα.
Ένα περιβάλλον πλοίου μπορεί να προκαλέσει σύγχυση σε ένα αεροπλάνο. "Οι εργασίες στο πλοίο είναι 10 έως 100 φορές πιο σκληρές από τις χερσαίες επιχειρήσεις", λέει ο Coffey. Για τη διατήρηση της ισορροπίας και της κατεύθυνσης, το δαχτυλίδι βασίζεται σε μια σειρά αισθητήρων που μετρούν τη δύναμη της βαρύτητας, την ατμοσφαιρική πίεση, το μαγνητικό πεδίο της Γης και τη γωνιακή περιστροφή. Αυτοί οι αισθητήρες βαθμονομούνται στις συνθήκες περιβάλλοντος πριν την πτήση. Αλλά το κατάστρωμα του πλοίου κάνει μια βραχώδη εκκίνηση. Το κούνημα μπορεί να οδηγήσει σε κακή βαθμονόμηση, στέλνοντας το κρουαζιερόπλοιο για ένα απροσδόκητο κολύμπι στη μέση και προτρέποντας μια αποστολή διάσωσης από απογοητευμένους επιστήμονες. Υπάρχουν αδιάβροχα drones, αλλά συχνά δεν υποστηρίζουν τους κατάλληλους αισθητήρες για τη συλλογή δεδομένων.
"Η απογείωση και η προσγείωση από έναν κινούμενο στόχο είναι πολύ δύσκολη", λέει ο Coffey. Επιπλέον, το ίδιο το σκάφος στέλνει μια σειρά σημάτων, όπως το ραντάρ και το ραδιόφωνο, τα οποία μπορούν να προκαλέσουν προβλήματα για ένα μέσον μαζικής μάχης. Συλλογικά γνωστές ως ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές, αυτά τα σήματα πρέπει να λαμβάνονται υπόψη πριν από μια προγραμματισμένη αποστολή. Τα εμπόδια που δημιουργούνται από μια ασταθή θάλασσα οδήγησαν ορισμένους επιστήμονες σε μια πιο δημιουργική προσέγγιση.
Ο Michael Moore από το Woods Hole Ωκεανογραφικό Ίδρυμα ερευνά θαλάσσια θηλαστικά, συγκεκριμένα μεγάλες φάλαινες από μπαλέτο όπως κρούστα και φάλαινες. Έχει δουλέψει παράλληλα με αυτούς τους γίγαντες για τα τελευταία 37 χρόνια και έγινε ενδιαφέρον για την αξιολόγηση της υγείας των φαλαινών μέσω αεροφωτογραφικών ερευνών χρησιμοποιώντας μικρά αεροπλάνα πριν από 20 χρόνια. Εμπνευσμένος από το έργο ενός συναδέλφου που χρησιμοποιεί drones για να ερευνήσει τους πληθυσμούς πιγκουίνων στην Ανταρκτική, ο Moore αποφάσισε να δοκιμάσει τη χρήση drones το 2013.
Οι φάλαινες ζουν σε μεγάλη απόσταση από την ακτή και εφόσον η FAA απαιτεί οπτική επαφή μεταξύ ενός πιλότου και ενός αεροπλάνου, μια παράκτια απογείωση δεν έχει τεθεί υπό αμφισβήτηση. Αντ 'αυτού, ο Moore και οι συνάδελφοί του χρειάζονταν να πετάξουν ένα τράβηγμα από ένα μικρό σκάφος. Αλλά όταν ζήτησε από τον Ναυτικό να έρθει σε επαφή με το ναυτικό, λέει ο Moore, έλαβε προειδοποιητικές παρατηρήσεις αμφιβολίας.
Αρχικά, οι επιστήμονες ξεγέλαζαν το δρομέα βαθμονομούντας τη γη και αμέσως κλείνοντας το πριν μεταφέρονται στο σκάφος και κατευθύνονται προς το νερό. Αλλά ένας μηχανικός της ομάδας του Moore, Don LeRoi, αργότερα ανέπτυξε κώδικα κώδικα για το μικροκινητήριο που χρησιμοποιούσαν και μέχρι το 2014 ο Mikrokopter απορρόφησε τον κώδικα "πλοήγησης" στο λειτουργικό τους σύστημα. Η 3D Robotics, ο μεγαλύτερος κατασκευαστής καταναλωτών συρμάτων των Ηνωμένων Πολιτειών, ανακοίνωσε τον Απρίλιο ότι θα υποστηρίξει παρόμοιο λογισμικό στο νέο τους Solo drone.
«Μαντέψτε τι, το καταλάβαμε», λέει ο Moore.
Επίσης, λαμβάνονται από ένα εξακοπτέα, αυτή η φωτογραφία παρουσιάζει τις συγκριτικές συνθήκες του σώματος των φαλαινών δολοφόνων. Το θηλυκό στην κορυφή φαίνεται κοκαλιάρικο και σε κακή κατάσταση. Η φάλαινα στο κάτω μέρος είναι έγκυος, το σώμα της στραμμένο πίσω από το κλουβί. (NOAA, ενυδρείο του Βανκούβερ) Ο Moore χρησιμοποιεί τώρα μηχάνημα σε τακτική βάση και τελειοποιεί μια μέθοδο συλλογής χτυπήματος φαλαινών, με την οποία ένα εξηκοστέρι drone κρέμεται έξι έως δέκα πόδια πάνω από μια βυθισμένη φάλαινα και περιμένει το ζώο να εκτεθεί και να εκπνεύσει. Μια αποστειρωμένη πλάκα κάθεται στην κορυφή του κυκλώματος, το οποίο συλλέγει τους συμπυκνωμένους ατμούς. Ο Moore ελπίζει να συλλέξει αρκετά χημικά δεδομένα, συμπεριλαμβανομένου του DNA, της μικροβιακής παρουσίας και των ορμονικών επιπέδων από την αναπνοή των φαλαινών, για να αναπτύξει μια μέθοδο για την αξιολόγηση της υγείας φαλαινών. Η επιτυχής συλλογή προϋποθέτει ότι ο πιλότος του αεροπλάνου να καθίσει αμέσως το δράκο εντός της εμβέλειας πυροδότησης της οπής.
Από το σκάφος, οι επιστήμονες βασίζονται σε οπτικές ενδείξεις. "Το (drone) τείνει να shimmy λίγο", λέει Moore.
Ίσως πιο τρομερό από τις τεχνικές προκλήσεις των θαλάσσιων πειρατικών πειραμάτων είναι γραφειοκρατικές προκλήσεις από την FAA. Οι πράξεις μέσω της NOAA, κυβερνητικής υπηρεσίας, έχουν ένα πρότυπο πρωτόκολλο παρόμοιο με όλα τα άλλα δημόσια αεροσκάφη που πετούν στον ουρανό, αλλά δημόσιοι φορείς όπως τα πανεπιστήμια και τα ερευνητικά ιδρύματα πρέπει να υποβάλουν αίτηση για εξαίρεση. Κάτω από την απαλλαγή, ο πιλότος του αεροσκάφους πρέπει να είναι πιλότος με άδεια οδήγησης, να πετάξει το αεροπλάνο κάτω από 400 πόδια κατά τη διάρκεια της ημέρας και να είναι στην οπτική γωνία του κρουνού.
Μια νέα εξέλιξη, ωστόσο, μπορεί να διευκολύνει τους ερευνητές να έχουν πρόσβαση και να χρησιμοποιούν drones για αυτό το είδος έρευνας. Από τις 29 Αυγούστου, ένα νέο τμήμα των κανονισμών της FAA (τμήμα 107) έχει ως στόχο να αυξήσει τον αριθμό των μη χόμπι που έχουν πρόσβαση σε αεροσκάφη, προσθέτοντας ένα ειδικό τεστ όπου ένα άτομο από ένα ίδρυμα ή εταιρεία μπορεί να γίνει πιστοποιημένο πιλότο .
Το Πανεπιστήμιο του Duke άνοιξε ακόμη ένα νέο κέντρο, το Marine Conservation Ecology Unmanned Systems Facility, το φθινόπωρο του 2015 για να βοηθήσει τους ενδιαφερόμενους ερευνητές και φοιτητές να πλοηγηθούν στην περίπλοκη τεχνολογία και τους κανονισμούς γύρω από τα ερευνητικά προγράμματα ωκεανών που βασίζονται σε δράματα. Το κέντρο προσέφερε τα πρώτα του μαθήματα αυτό το καλοκαίρι και σχεδιάζει την ολοκλήρωση του κέντρου του σε ένα ανακαινισμένο boathouse μέχρι τα τέλη Οκτωβρίου. Ένα εργαστήριο σχετικά με τη χρήση των κινητών αεροσκαφών για θαλάσσιες εφαρμογές στο Δούκα το καλοκαίρι του 2015, στο οποίο συμμετείχαν πάνω από 50 εμπειρογνώμονες σε αυτόνομη τεχνολογία οχημάτων, τόνισε την ανάγκη για ένα κέντρο συντονισμού περιφερειακών και παγκόσμιων σχεδίων.
Ο David Johnston, διευθυντής της μονάδας, λέει ότι το σχολείο μπορεί να είναι ένα κέντρο συνεργασίας και ανταλλαγής πληροφοριών για τη μελλοντική έρευνα για τα θραύσματα των ωκεανών. Βλέπει αποτυχίες όπως η μαγνητική παρεμβολή από την άμμο στην Κόστα Ρίκα ως αναγκαιότητα για την προώθηση της τεχνολογίας. "Τα αεροσκάφη είναι ένα άλλο παράδειγμα όπου μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε για να δοκιμάσουμε το περιβάλλον με νέους τρόπους και να αντιμετωπίσουμε ερωτήματα που δεν θα μπορούσαμε να αντιμετωπίσουμε απαραιτήτως εύκολα ή ακόμα και καθόλου".
Μάθετε περισσότερα για τις θάλασσες με την πύλη Smithsonian Ocean Portal.
