Tester vandet ved at gå i luften

Droner er ikke kun for hobbyfolk, de har en ny videnskabelig anvendelse - der indikerer ændringer under havoverfladen. MBARI-forskere undersøger mulighederne for at bruge ubemandede luftfartøjer (UAV'er) til at ledsage og forbedre havvidenskab og -teknik. Luftplatforme såsom UAV'er, eller droner, som de er mere almindeligt kendte, gør fremskridt i videnskabelige applikationer på grund af de mange forskellige fjernmålingsfunktioner, de tilbyder. Imidlertid, på grund af vanskelige miljøforhold - vand, vind, og bølger - havvidenskaberne har været langsommere til at adoptere denne teknologi. Det er heldigvis ved at ændre sig, da der nu er mindst to UAV -udviklere, der har besluttet at imødekomme denne udfordring og designe luftfartøjer til marine applikationer.

En sådan sælger, FlightWave Aerospace Inc., grundlagt af luftfartsingeniør og MBARI-samarbejdspartner Trent Lukaczyk, har udviklet en UAV, der kan lette og lande lodret som en helikopter og derefter flyve vandret som en flyvemaskine i op til 100 kilometers rækkevidde. Denne UAV, del af et ubemandet luftsystem (UAS), der kommer med brugerdefinerbare nyttelaster, kan operere i vindhastigheder op til 40 knob og er endda vandafvisende i en dybde på en meter (tre fod).

fascineret af den foreslåede alsidighed af dette antennesystem, MBARI biologiske oceanograf Francisco Chavez var nysgerrig efter at se, om dens sensorer kunne registrere en opstrømsfront på havets overflade fra luften, og inviterede Lukaczyk til MBARI for at teste sit "hybrid tricopter fastvingede flysystem, "som beskrevet på FlightWaves websted.

Opvækstende fronter er fjer af koldt vand, der bringer en overflod af næringsstoffer fra det dybe til overfladen. Det her, på tur, forårsager en byge af biologisk aktivitet, fra blomstrende planteplankton op ad fødevejen til hvaler. En måde for forskere at lokalisere en opstrømsfront er ved at måle den termiske infrarøde stråling/temperatur, der udsendes af havets overflade. En dramatisk ændring i temperaturen kan indikere tilstedeværelsen af ​​en front, og den præcise placering findes mellem de koldeste og varmeste områder af overfladevand.

Satellitter kan detektere termisk infrarød stråling, men på en overskyet dag er deres evne til at gøre det hæmmet. Et luftfartøj har fordelen af ​​at kunne flyve under skyerne. Imidlertid, UAV'er kan stadig have svært ved at registrere havoverfladetemperaturer på grund af interferens fra tåge, tåge, og vanddamp. I øjeblikket, den bedste måde at tage den nøjagtige temperatur i havet på er direkte fra forskningsfartøjer.

Under MBARIs 2017 CANON-eksperiment sluttede Lukaczyk og hans team sig til MBARI-forskere for at udsende sin UAV fra forskningsfartøjet Paragon for at flyve hen over en kendt front med opstrømning. FlightWave Edge UAS var udstyret med to kameraer - et termisk infrarødt kamera til at registrere temperatur, og et standard visuelt kamera til at registrere farveændringer på havoverfladen, der kan indikere fytoplanktonblomstrer.

En flåde af langtrækkende undervands autonome køretøjer (LRAUV'er) blev også indsat under CANON-eksperimentet for at flyve under vandet hen over fronten. Efter at LRAUV'erne havde registreret frontens position, dronen blev indsat for at se, hvordan dens termiske infrarøde strålingsdata ville sammenlignes med data fra LRAUV'erne og andre overfladefartøjer.

I overensstemmelse med Federal Aviation Administrations regler, den licenserede pilot ombord på R/V Paragon skulle hele tiden holde UAV'en i synsvidde. Dette betød, at når UAV'en var lodret opsendt og begyndte at flyve vandret, måtte Paragon jage den over havet med hastigheder på 25-30 knob for at holde trit med den hurtigt flyvende drone.

I løbet af en uge fløj UAV'en ti transekter vinkelret på en vedvarende upwelling-front for at se, om dens sensorer kunne registrere forskelle i vandfarve og temperatur på begge sider af fronten. Flyver 50 til 100 meter over havet, UAV'en holdt sig sikkert over alle oceangående fartøjer, men stadig under skyloftet.

Resultaterne fra CANON-eksperimentet var lovende nok til, at MBARI-forskere kunne overveje at bruge UAV'er i efterfølgende eksperimenter. At have evnen til autonomt at studere og indsamle data fra både under og over havets overflade ville forbedre og afrunde MBARIs oceanografiske forskningskapacitet.

Ud over FlightWave, MBARI-forskere kigger også på andre UAV-udviklingsselskaber, inklusive en, hvis drone ikke kun er designet til at lette fra og lande på et fartøj i bevægelse på havet, men kan spore det bevægende fartøj, mens det kaster og ruller på det konstant bevægende hav. Nu hvor havvidenskaberne har UAV-designvirksomheders opmærksomhed, der vil sandsynligvis være flere muligheder for MBARI -forskere til at tage deres havvidenskab og teknik op i luften.