Тема:

Геология и науки о Земле 2 суток назад

Беспилотникам выдали "яйца дракона" и доверили опасную работу вулканологов

Для мониторинга вулканической активности будут использоваться особые чувствительные датчики, а их доставку в кратер вулкана доверят беспилотникам.
Фото University of Bristol.

Инженеры из Бристольского университета в Великобритании представили новую систему мониторинга активности вулканов, которая поможет следить за потенциально опасными природными объектами.

Поясним, что активными, или действующими, считаются вулканы, извергавшиеся в исторический период времени (в последние десять тысяч лет). При этом многие активные вулканы могут быть спящими, но на них ещё возможны извержения. Отслеживание "вулканического поведения" и составление соответствующих прогнозов опирается в основном на данные, получаемые при помощи моделирования, поясняют учёные. По их мнению, размещение датчиков на краях кратеров действующих вулканов было бы куда более эффективным методом.

Правда, вряд ли кто-то из исследователей отважится подняться вверх по активному вулкану и поместить датчик на "обочине" его кратера: это слишком опасно и экстремально. Но современные технологии позволили решить и эту проблему.

Основной компонент новой системы – узкоспециализированные сенсорные датчики, которые получили название "яйца дракона" (dragon eggs). Их доставку на вулканы будут осуществлять беспилотные летательные аппараты. В результате специалисты смогут следить за активностью геологического объекта в режиме реального времени и максимально точно оценивать уровень угрозы для людей, которые проживают вблизи готового проснуться в любой момент вулкана.

Команда инженеров поясняет, что разработка систем дистанционного мониторинга сегодня набирает обороты. Создаются комплексы, которые помогают следить за ледниками и геологическими разломами, а также техногенными угрозами, например, в местах хранения ядерных отходов. Так почему бы не использовать такие технологии, чтобы обезопасить людей ещё от одного природного катаклизма.

По словам конструкторов, "яйца дракона" представляют собой автономные интеллектуальные устройства, которые отслеживают показатели температуры, влажности, вибрации и содержание в окружающей среде различных токсичных газов.

 

Детекторы должны быть достаточно лёгкими, чтобы их могли доставлять беспилотники, а также ультраэффективными в вопросах энергопотребления, поскольку техническое обслуживание на вершине вулкана для них не предусмотрено.

Поэтому учёным пришлось разработать самонастраивающуюся систему. Она позволяет датчику оставаться в спящем режиме в течение продолжительного времени, чтобы экономить энергию. Но, как только вулкан проснётся и система начнёт улавливать вибрации, вызванные толчками, из "яйца дракона" вылупится многофункциональная станция мониторинга с беспроводным передатчиком.

С его помощью данные будут передаваться на базовую станцию, которая может быть удалена от вулкана на безопасное расстояние – до десяти километров. Оттуда информацию передадут по каналу спутниковой связи экспертам из соответствующих научных центров.

Примечательно, что находящиеся в режиме ожидания детекторы имеют самое низкое энергопотребление среди всех существующих устройств такого рода. Заряда одной батареи им хватит на несколько месяцев. При этом датчики могут быть активированы импульсом всего в пять пикоджоулей: это примерно в сто тысяч раз меньше, чем энергия, выделяемая при столкновении с плодовой мухой.

Что касается беспилотников, то они будут использовать лёгкий и быстрый механизм высадки. "Посылка" с датчиком опускается в заданное место на тросе (как показано на видео ниже), контроль осуществляется дистанционно. Благодаря этому минимизируется и время пребывания дрона в опасной зоне, и воздействие на него вулканических газов, которые могут вызвать коррозию.

 

Отмечается, что в будущем инженеры хотят спроектировать детекторы, способные реагировать на различные вулканические "стимулы" (не только на вибрации). Также планируется, что на каждом вулкане будет работать сеть из нескольких "яиц дракона". Даже если некоторые из них будут объяты пламенем или потонут в лаве, остальные датчики смогут продолжить работу.

Учёные сообщают, что "яйца дракона" уже прошли первые полевые испытания на вершине действующего вулкана Стромболи в Италии.

"Это первый случай, когда автономная система, использующая технологию мониторинга с нулевой мощностью, была развёрнута в такой агрессивной среде", — добавляет член исследовательской группы Яник Вербелен (Yannick Verbelen).

"Сочетание междисциплинарных знаний и технологий позволило нам добиться изменения правил игры. Такой подход позволил нам достичь результатов в гораздо более короткие сроки и с меньшими затратами", — заключает ведущий автор работы профессор Том Скотт (Tom Scott).

Кстати, ранее авторы "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) рассказывали ещё об одном методе прогнозирования опасных извержений: для этого учёные предложили использовать вулканические кристаллы.

Сегодня