Роботы для обнаружения разливов нефти и цветения водорослей подо льдом в Арктике
Команда инженеров, одетая в зимнюю экипировку и вооруженная бензопилой, вырезала прямоугольный блок из прочного льда, проделав вход для своего подводного робота. Они опустили торпедообразный аппарат по имени Polaris в темную полынью на поверхности озера Бог в штате Мэн, и он плавно скользнул в воду. Эти полевые испытания, совместный проект MBARI и Океанографического института Вудс-Хоул (WHOI), стали первым случаем, когда автономный необитаемый подводный аппарат (АНПА) дальнего радиуса действия от MBARI работал под ледяным покровом. Но не последним — Polaris или подобные роботы в будущем могут использоваться для обнаружения разливов нефти и цветения водорослей в покрытой льдом Арктике.
Polaris — один из АНПА дальнего радиуса действия (LRAUV) MBARI, предназначенных для работы в воде в течение нескольких недель подряд. Он оснащен всеми необходимыми датчиками для долгосрочного мониторинга и является гораздо более экономичным, чем использование научно-исследовательского судна с экипажем для сбора аналогичных данных. "Возможности АНПА дальнего действия все еще относительно новы, — отметил старший инженер-программист MBARI Брайан Кифт. — Это первый раз за почти 25 000 часов работы в море, когда LRAUV действительно оказался подо льдом".
Большинство АНПА периодически всплывают, используя GPS для определения своего местоположения. Но всплытие невозможно при работе под ледяным покровом. Вместо этого Polaris маневрирует, используя данные о скорости, курсе, близости к акустическому маяку и показания сонара для постоянной оценки своей позиции. Ученые могут следить за роботом и забирать небольшие объемы данных с помощью подводного акустического преобразователя, опущенного в лунку во льду. В конце миссии Polaris должен найти и состыковаться с вертикальным тросом, свисающим через лед, — своей док-станцией.
Перед работой подо льдом Polaris прошел испытания у побережья Калифорнии, где успешно отслеживал шлейф биоразлагаемого красителя — навык, который может быть использован для обнаружения пятен разливов нефти или цветения водорослей. Эти испытания, как и тесты на озере Бог, финансировались грантом Центру осведомленности об арктическом регионе (ADAC) Университета Аляски от Министерства внутренней безопасности США.
"В теории, как только вы опускаете LRAUV в воду, вы можете идти домой. Им можно управлять через браузер на компьютере, который может находиться где угодно в мире", — сказал старший инженер-механик Бретт Хобсон. Это было бы очень привлекательным вариантом для развертывания в Арктике. Однако даже самый выносливый АНПА не защищен от мороза: инженерам пришлось укутывать робота в нагревательные одеяла на суше, чтобы предотвратить замерзание механических компонентов.
Судоходство и нефтеразведка в Арктике увеличиваются, что повышает риск разливов нефти. В случае крупного разлива подо льдом, ровная белая поверхность ледяного шельфа может полностью скрыть растекающуюся под ним нефть, что приведет к обширному экологическому ущербу и затруднит или сделает невозможным ее локализацию. "Вы не можете по-настоящему знать, что происходит подо льдом, с помощью традиционных методов наблюдения", — пояснил Кифт. Группа исследователей ADAC надеется, что развертывание LRAUV, оснащенных приборами для измерения концентрации нефти в воде, позволит быстро картировать разлив, отслеживать его движение и, возможно, даже идентифицировать источник утечки.
Следующими пунктами для робота станут Великие озера в марте и Барроу на Аляске в июле. Конструкция LRAUV лицензирована WHOI, который планирует построить дополнительные аппараты. Polaris официально передан ученым WHOI, которые будут управлять им в дальнейшем.