Дроны из Стэнфорда открывают путь в новый мир исследования кораллов
Как неизученные рощи гигантских секвой, вековые живые кораллы остаются не нанесенными на карту и неизмеренными. Ученые до сих пор относительно мало знают о самых больших кораллах мира, их местоположении и возрасте.
Ключом к разгадке этих тайн может стать летающий робот размером с обувную коробку. Это четырехроторный дрон, разработанный аспирантом по аэронавтике Стэнфорда Ведом Чирайатом. Дрон оснащен камерами, способными снимать коралловые рифы с высоты до 200 футов (около 60 метров). Чирайат объединил усилия со старшим научным сотрудником Стэнфордского института Вудса Стивеном Паламби, чтобы впервые применить технологию дронов для точного картирования, измерения и изучения мелководных рифов у острова Офу в Американском Самоа.
«До сих пор задачи были слишком сложными для летательных платформ, таких как самолеты, воздушные шары и воздушные змеи, — сказал Паламби. — Теперь вперед выходят дроны».
Чирайат, который также работает ученым в Исследовательском центре Эймса NASA, анализирует отснятый дроном материал с помощью разработанного им программного обеспечения. Оно удаляет искажения, вызванные движением поверхностных волн, и повышает разрешение. Чтобы связать аэросъемку с крупными планами кораллов, Чирайат и его коллеги фотографируют рифы под водой с помощью камеры на 360 градусов. Результатом является оптическая аэрокарта сантиметрового масштаба и потрясающие гигапиксельные панорамные фотографии коралловых колоний, объединяющие тысячи изображений в одно.
Детальные карты кораллов, подобные картам тропических лесов, могут позволить ученым проводить точные исследования популяций видов на больших площадях и оценивать влияние изменения климата. Время для изучения этих загадочных экосистем, которые обеспечивают средства к существованию для миллиарда людей, может истекать. Загрязнение, разрушительные методы рыболовства и последствия изменения климата, такие как потепление и закисление океанской воды, угрожают кораллам и их роли среды обитания для примерно четверти всех видов океана.
Стандартные подводные методы картирования рифов требуют огромных затрат времени и труда и часто неточны. Спутниковые снимки через воду искажаются движением волн, радар не проникает сквозь поверхность воды, а сонар плохо работает на мелководье, где обитает большинство кораллов. Именно здесь на помощь приходят дроны и программное обеспечение Чирайата под названием Fluid Lensing (жидкостное линзирование).
«Линзирование превращает огромную проблему просмотра сквозь поверхность воды в преимущество, — пояснил Паламби. — Оно не только убирает рябь, но и использует ее увеличение для улучшения изображения».
Некоторые кораллы у Офу, находящиеся под защитой Службы национальных парков США, достигают 15–20 футов (4.5–6 метров) в поперечнике и имеют возраст 300 лет и более. Паламби планирует использовать карты, созданные дронами, для измерения местоположения и размера — индикатора возраста — кораллов. Затем он наложит карту температуры воды на данные о самых старых кораллах, чтобы лучше понять влияние изменения климата и условия, способствующие долголетию.
«Эти кораллы — машины времени, которые жили еще до того, как европейская культура открыла острова Самоа, — сказал Паламби. — Что они могут рассказать нам о том давнем времени? Что они говорят нам о вероятном будущем?»
Помимо исследований, отснятый дронами материал может получить вторую жизнь в искусстве. Проект Паламби Reactive Reefs направлен на создание художественной иммерсивной выставки для популяризации науки, которая перенесет зрителей под поверхность океана и покажет, как коралловые рифы мира меняются под воздействием естественных и антропогенных факторов.