Арктика считается местом формирования климата всей Земли и она же — одна из самых неизведанных и неосвоенных территорий. Причин на то много: низкие температуры, удаленность от других континентов, непроходимые льды, плохая видимость в метель. Несмотря на эти сложности, Крайний Север уже долгое время привлекает исследователей со всего мира, а относительно недавно на помощь в освоении Арктики пришли беспилотники.
По общим оценкам, сегодня в России насчитывается 150-200 тыс. штук беспилотников, а в ближайшие 10 лет их количество увеличится в десятки раз. Компании-участники рынка Национальной технологической инициативы (НТИ) «Аэронет» разрабатывают, создают и внедряют беспилотные авиационные системы в различные отрасли экономики: сельское хозяйство, логистику и в том числе исследование Арктики.
«БВС незаменимы для уточнения данных космической ледовой разведки, определения скорости и направления дрейфа айсбергов и ледовых полей, а также для организации транспортного сообщения борт-земля, в особенности там, где отсутствует причальная инфраструктура», — отметили в пресс-службе ГК «Геоскан» (участник рынка AeroNet («Аэронет») Национальной технологической инициативы).
Разведка на коротких дистанциях
Толщина льда в Арктике местами может превышать 2 м. Недостаточная разведка поставит под угрозу живучесть ледокола, поскольку не каждое судно способно преодолеть такой толстый лед. Обычно для мониторинга арктических акваторий используются радиолокационные данные со спутников, но в российской космической группировке такие аппараты отсутствуют.
Центр компетенций НТИ «Искусственный интеллект» на базе МФТИ разработал комплексы с беспилотниками, которые могут осуществлять разведку на коротких дистанциях в 100-150 км.
В состав комплекса помимо самого беспилотника входят:
- радиолокационная аппаратура;
- ПО синтеза и обработки радиолокационных изображений;
- средства для распознавания и прогноза ледовой обстановки;
- система поддержки принятия решений.
Александр Родин, директор научно-технического центра мониторинга окружающей среды и экологии МФТИ:
«Мы разработали нейронные сети, которые анализируют данные радиолокаторов и считывают характеристики ледяных образований. Это нужно делать, потому что возраст, сплоченность ледяных образований, может повлиять на маршрут судна».
Помимо того, что беспилотники мониторят территорию и обрабатывают данные зондирования в режиме реального времени, они могут перевозить грузы массой до 15 кг.
Подобные разработки ведутся и в АО «НПП «Радар ММС». Малогабаритные радиолокационные станции Х-диапазона устанавливаются на борт воздушного судна. Они обеспечивают от 300 до 3000 км2 радиолокационной съемки за один вылет в зависимости от продолжительности полета носителя. В планах компании — дополнить комплекс ледовой разведки дистанционным измерителем толщины льда. К настоящему моменту уже создан опытный образец прибора, который хорошо справился с измерением толщины пресного льда с высоты 50 м — точность измерений составила 1 см.
Иван Анцев, исполнительный директор компании «Радар ММС»:
«Теперь перед нашими учеными стоит еще более амбициозная цель — адаптировать комплекс под морской лед. Дело в том, что соленый лед, в отличие от пресного, — это сложный диэлектрик, который помимо кристаллов льда включает в себя воздух, рассол и еще ряд других компонентов, что серьезно усложняет задачу по измерению его толщины».
Поиск и спасение даже в метель
В 2019 году компания SkyStream, участник рынка НТИ AeroNet, презентовала беспилотник SeaDrone. Его функционал варьируется от зондирования земли до спасения утопающих. В 2021 году он прошел испытания в Карском море. Несмотря на порывы ветра, которые достигали 18 м/с, и волны высотой до 1,5 м, беспилотник отработал безопасный взлет и посадку с палубы, провел операцию по поиску и спасению утопающих, а также взял пробы воды.
Вячеслав Барбасов, генеральный директор компании SkyStream:
«В 2023 году мы планируем задействовать SeaDrone в нескольких экспедициях. Основные задачи — маркирование айсбергов и мониторинг воды на предмет разливов нефти. Беспилотник также может осуществлять поиск и спасение утопающих. Он фиксирует, что человек находится за бортом, подлетает к нему, приземляется неподалеку или сбрасывает спасательный жилет».
С аналогичными задачами успешно справляется беспилотный комплекс «Геоскан 401». Беспилотники SeaDrone и «Геоскан 401» оснащены системами автоматической посадки, видеокамерами, тепловизорами и лидарами, с помощью которых они могут мониторить ледовую обстановку и устанавливать маяки на айсбергах.
Компания «Аэромакс» создала два гражданских беспилотных вертолета SH-450 и SH-750. Они могут находиться в воздухе 6 и 5 часов соответственно. Вертолеты осуществляют вертикальный взлет и посадку, что позволяет использовать их на труднодоступных участках и неподготовленных площадках.
«Беспилотники могут быть полезны для ледовой разведки и доставки спасательного оборудования, поскольку приспособлены к полетам в сложных метеоусловиях, в том числе и над водной поверхностью», — отметили в пресс-службе «Аэромакс».
Кроме того, «Аэромакс» производит целевые нагрузки для проведения ледовой разведки и поисковых работ. Гиростабилизированная оптико-электронная система устанавливается на борт беспилотника и помогает определить структуру, текстуру и физико-механические свойства снежного и ледяного покровов, а также провести подробную съемку рельефа поверхности льда.
Доставка грузов
Беспилотная авиационная система на базе воздушного судна БВС ВТ-440, разработанная компанией «Радар ММС», способна поднимать грузы до 100 кг.
Иван Анцев:
«В арктической зоне России (Мурманская область, Ненецкий, Чукотский и Ямало-Ненецкий автономные округа) БВС ВТ-440 перевозит грузы, а БВС ВТ-45 проводит магниторазведку. Их функционал может быть практически любым — от поисково-спасательных работ до вскрытия ледовой обстановки, но эти два направления пока самые востребованные».
Научные цели
Арктика представляет очень большой научный интерес. Беспилотники могут отслеживать популяции рыб, медведей и других обитателей Крайнего Севера. В 2020 году беспилотный комплекс «Геоскан 401» использовался в совместной экспедиции Центра морских исследований МГУ имени М.В. Ломоносова и Института проблем экологии и эволюции имени А.Н. Северцова РАН, организованной Арктическим научным центром «Роснефти».
«Аппарат применялся для разведки, поиска лежбищ моржей и белых медведей, подсчета животных, изучения их состояния и поведения. Участники экспедиции проводили полеты БВС «Геоскан 401» на Больших Оранских островах — самой северной группе островов архипелага Новая Земля в Баренцевом море», — рассказали в пресс-службе «Геоскана».
Глава компании SkyStream отметил, что беспилотники могут быть полезны для экологических целей: отслеживания популяции животных и мониторинга общей экологической обстановки. Благодаря системам искусственного интеллекта SeaDrone может обнаружить мусор и разливы нефти.
Вячеслав Барбасов:
«SeaDrone отслеживает краснокнижных животных, например, белугу, синего кита, нарвала, белых медведей. Это необходимо как для фиксации данных о популяции зверей, так и для предупреждения о приближении акулы к судну или берегу, например. Техническое зрение позволяет беспилотнику обнаруживать мусор и состояние воды в море. Такой мониторинг — самый эффективный».