Зависая над вулканом, жужжащий дрон зависает перед лазерным лучом на краю кратера, в то время как исследователи проверяют, могут ли устройства измерять газы для прогнозирования извержений.
На Эоловом острове Вулькано, у берегов Сицилии, немецкий исследователь Мариус Шааб из Мюнхенского технического университета (TUM) стоит рядом с газовым датчиком, установленным на треноге, ожидая, пока дрон, который только что запустил его коллега, приблизится.
В этом отдаленном лунном пейзаже, где горячие вулканические газы и пар с запахом серы жутко поднимаются из земли, небольшое устройство с пропеллером привлекает внимание.
Последнее извержение Большого кратера острова произошло в конце 19 века, но вулкан продолжает проявлять интенсивную дегазационную активность — к изумлению посетителей, которым разрешено ходить по краю.
Вскоре дрон позиционирует себя вдоль оси датчика, который передает невидимый лазерный луч, проходящий сквозь вулканические газовые выбросы, прежде чем отразиться от дрона и вернуться обратно.
Датчик работает, «посылая лазерный луч сквозь газ, а затем на какой-либо отражатель, который измеряет интенсивность направленного света», — сказал Шааб.
Дрон может двигаться и менять углы, чтобы провести полные измерения.
Использование лазера позволяет датчику избегать газового шлейфа, сообщил исследователь AFP.
«Наш дрон летит позади шлейфа, и наш наземный блок также не находится в шлейфе», — сказал Шааб, отметив, что из-за коррозионной природы шлейфа любой датчик внутри него потребовал бы постоянной перекалибровки.
Основываясь на сигналах, отправленных обратно на датчик, алгоритм вычисляет карту концентрации газа за 10 или 15 минут, которые требуются дрону, чтобы следовать по заданному пути на расстоянии до 60 метров (почти 200 футов).
- Первые попытки -
Хотя дроны используются для мониторинга вулканов уже около 15 лет, ученые сейчас стремятся разработать инструменты для измерения газов, которые становятся все более точными и безопасными.
Далее вокруг кратера другая группа немецких ученых из Майнцского университета использует датчики, установленные на дроне, для измерения концентрации химических веществ в воздухе.
«Одна из причин измерения газов и частиц — лучше понять влияние вулканических извержений и выбросов на атмосферу», — сказала Тьярда Робертс, исследователь Национального центра научных исследований (CNRS) в Париже, которая сотрудничает с командой из Майнца.
«Другая причина — предвидеть вулканические извержения, потому что состав газа может измениться до того, как произойдет извержение», — сказала она.
Чем больше давление, оказываемое лавой, поднимающейся из недр Земли к поверхности, тем больше количество выделяемого газа.
Команда из TUM впервые тестирует свою систему дронов — которая может работать на высоте до 3000 метров — на вулкане.
– Большая гибкость –
Держа в руке контрольный список, Йонас Краевски, студент Майнцского университета имени Иоганна Гутенберга, проверяет, готова ли «Тина» — так назвали дрон — к безопасному полету.
Вскоре дрон весом 2,5 килограмма (5,5 фунта) поднимается в воздух и направляется к поднимающимся газам.
На этот раз, следуя по заранее заданному пути полета продолжительностью до 40 минут, дрон влетает в самое сердце фумарол, или жерл, где выходят газы и пар и где температура колеблется от 100 до 140 °C.
«Тина» оснащена серией датчиков, измеряющих газы, частицы и галогены, такие элементы, как хлор, бром и другие.
«У нас очень постоянный выход газа... поэтому мы можем получать очень надежные данные с датчиков», — сказал Краевски.
Для Робертс одним из самых больших преимуществ дрона является его большая гибкость и способность перемещаться в более разбавленные части шлейфа и быстро менять направление, если шлейф внезапно меняет угол.
С помощью дрона исследователям больше не нужно осторожно входить в зону газовых выбросов — опасное занятие, требующее использования масок и других средств защиты.
«Здесь у нас нет серьезного риска неизбежного извержения, но есть вулканы, на вершину которых невозможно добраться пешком», — сказала Робертс.
Но с помощью дрона «вы можете проводить измерения... не подвергая себя опасности».
Скользя над скалами, усеянными желтыми кристаллами серы, отложенными фумаролами, «Тина» вскоре снова появляется на горизонте.
В ближайшие дни дрона ждет новое испытание — гора Этна, действующий вулкан высотой 3000 метров в восточной Сицилии, где только что произошло новое извержение.
jra/ams/phz