NASA тестирует дроны для локального прогнозирования и помощи в борьбе с пожарами
В августе 2024 года команда исследователей NASA и партнеров провела в Миссуле испытания новой технологии на базе дронов для локального прогнозирования, или микрометеорологии. Ученые установили датчики ветра на квадрокоптер NASA Alta X, чтобы получать точные и устойчивые метеорологические данные для прогнозирования поведения огня.
Пожары растут по количеству и силе по всему миру, включая США, и ветер является ключевым фактором. Он приводит к неожиданному и непредсказуемому распространению огня, угрозе для населения и гибели людей, что делает микрометеорологию эффективным инструментом борьбы с пожарами. Кампанию проводил проект NASA FireSense, нацеленный на решение проблем в управлении природными пожарами путем передачи технологий NASA оперативным службам.
«Одной из основных целей кампании было обеспечение простого внедрения новой технологии оперативными агентствами, такими как Лесная служба США и Национальная метеорологическая служба», — отметила Жаклин Шуман, научный руководитель проекта FireSense в Исследовательском центре Эймса NASA.
Команда выбрала дрон Alta X, потому что у Лесной службы США уже есть парк таких квадрокоптеров и обученные пилоты, что упрощает и удешевляет интеграцию датчиков. На дрон установили два широко распространенных сенсора: радиозонд, измеряющий направление и скорость ветра, влажность, температуру и давление, и анемометр, фиксирующий скорость и направление ветра.
«Анемометры есть повсюду, но они обычно стационарные. Мы берем тип сенсора, который уже используется по всему миру, и даем ему крылья», — сказал Роберт МакСуэйн, руководитель направления беспилотных систем FireSense.
Дроны против метеозондов
Традиционно данные для глобального прогноза погоды собирают, прикрепляя радиозонд к метеозонду. Эта система хорошо работает для региональных прогнозов, но быстро меняющаяся обстановка при пожаре требует более частых и точечных данных. Здесь идеально подходит дрон.
«Эти дроны не предназначены для замены метеозондов. Цель — создать готовое решение для получения более частых локальных данных именно для пожаров», — пояснила Дженнифер Фаулер, руководитель проекта FireSense.
Дроны можно пилотировать для многократных измерений в заданной точке, получая своевременные данные о влиянии погоды на направление и скорость огня. Это помогает командам на земле быстро принимать решения. Кроме того, многоразовая платформа снижает финансовые и экологические затраты по сравнению с одноразовыми метеозондами.
Испытания в Миссуле
Перед применением в реальных пожарах технологию необходимо протестировать. Условия в Миссуле, с ее сложным горным рельефом, порождающим непредсказуемые ветры, и недостатком наземных датчиков, стали идеальным «стечением звезд» для исследований. Во время трехдневной кампании поблизости горели несколько пожаров, что позволило проверить работу дронов в задымленных условиях.
Команда из NASA провела восемь полетов для сбора данных. Параллельно студенты запускали метеозонды с такими же радиозондами для сравнения. Собранные данные сразу передавались партнерам по визуализации — командам MITRE, NVIDIA и Esri. Они создавали высокодетальные ИИ-модели и наглядные визуализации траекторий полета, температур и ветра, понятные для не-метеорологов, например, руководителям оперативных групп на пожаре.
Следующие шаги
«Эта кампания использовала почти десятилетие исследований, разработки и испытаний. Мы создали потенциал полетов БПЛА, который теперь можно применять по всей NASA», — сказал МакСуэйн.
Весной 2025 года дрон Alta X с доработанными датчиками отправится в Алабаму и Флориду для новой демонстрации технологий с участием менеджеров по лесным пожарам из другого региона.