Как флотилия ветряных дронов меняет наше понимание океана

Наши океаны недостаточно изучены, у нас мало материалов. Мы до сих пор знаем о других планетах больше, чем о своей. Как же нам лучше понять эту огромную, чрезвычайно важную экосистему? Исследователь Себастьян де Аллю рассказывает, как новая флотилия дронов, получающих энергию от ветра и солнца, собирает данные в океане с беспрецедентной точностью, давая нам более полное понимание метеорологической системы и состояния рыбных популяций. Из этого выступления вы узнаете, как понимание океана поможет нам на суше.

Мы знаем о других планетах
больше, чем о своей,

так что сегодня я хочу
показать вам робот нового типа.

Он разработан, чтобы помочь нам
лучше понять нашу планету.

Он относится к категории, которую
океанографы называют

дистанционно-управляемым надводным судном.

Оно не нуждается в топливе.

В качестве энергии для движения
оно использует ветер.

При этом оно может плавать
по всему миру месяцами.

Я хочу рассказать вам,
зачем мы его создали

и что это значит лично для вас.

Несколько лет назад я на паруснике
пересекал Тихий океан,

двигаясь из Сан-Франциско на Гавайи.

До этого я 10 лет работал без перерыва,

разрабатывал видеоигры
для сотен миллионов пользователей,

и мне хотелось немного отойти от дел,
взглянуть на жизнь в целом,

наконец спокойно подумать обо всём.

На борту я был штурманом,

и однажды вечером, проведя много времени
за анализом данных о погоде

и прокладыванием курса,

я вышел на палубу и увидел
закат удивительной красоты.

И мне пришёл в голову вопрос:

насколько хорошо мы знаем наши океаны?

Вокруг, насколько хватало глаз,
простирался Тихий океан,

волны с силой ударялись о борт

как постоянное напоминание
о невыразимой силе.

Насколько хорошо мы знаем наши океаны?

Я решил выяснить это.

И быстро понял, что знаем
мы не так уж и много.

Причиной тому огромные территории,
на которых раскинулись океаны,

покрывающие 70 процентов планеты,

и всё же мы знаем: они приводят
в действие сложные системы на планете,

такие как погода,

которая влияет на нашу повседневную жизнь,

иногда очень сильно.

И всё же все эти события
остаются почти невидимыми для нас.

Данные об океане скудны, как ни посмотри.

Работая на суше, я привык, что у меня
есть доступ к множеству датчиков,

точнее, к миллиардам датчиков.

Но в море наблюдения дóроги
и дают мало данных.

Почему? Потому что эти данные собираются
немногочисленными кораблями и буями.

Меня поразило, насколько
они немногочисленны на самом деле.

Национальное управление
океанических и атмосферных исследований,

известное как NOAA,

располагает лишь 16 кораблями,

и по всему миру в открытом море
установлено менее 200 буёв.

Причины этого легко понять:

океаны суровы,

для сбора данных наблюдений
нужен большой корабль,

способный хранить
большое количество топлива

и разместить большую команду,

что стоит сотни миллионов долларов
за каждый из них.

Или большие буи — их надо прикреплять
ко дну кабелем в шесть километров длиной,

а в качестве якоря прикреплять
несколько вагонных колёс,

что и опасно в применении,
и дорого в обслуживании.

Как насчёт спутников, спросите вы?

Ну да, спутники восхитительны,

они позволили нам многое узнать
о картине в целом

за последние десятилетия.

И всё же проблема спутников в том,

что они могут видеть только на один
микрон под поверхностью океана.

У них относительно низкая пространственно-
временная разрешающая способность,

и в их сигналах надо делать поправку
на облака, береговую рефракцию

и другие факторы.

Так что же происходит в океанах?

И что мы пытаемся измерить?

И чем тут может помочь робот?

Давайте рассмотрим небольшой
кубический участок океана.

Больше всего мы хотим понять,
что происходит на поверхности,

ведь, если подумать, на поверхности

проходит взаимодействие воздуха и моря.

Именно через поверхность
проходит энергия и газы.

Солнце испускает энергию,

которую океаны поглощают в виде тепла,

а затем оно частично
выпускается в атмосферу.

Газы из атмосферы, например CO2,
растворяются в океанах.

Вообще-то около 30 процентов
мирового CO2 поглощается океаном.

Планктон и микроорганизмы
выделяют в атмосферу кислород

в таком количестве, что половину всех
своих вдохов вы делаете благодаря океану.

Часть тепла способствует испарению,
формируя таким образом облака,

что впоследствии вызывает осадки.

Градиент давления вызывает
поверхностный ветер,

благодаря чему влага
распространяется в атмосфере.

Часть тепла проникает в глубины океана

и сохраняется в разных его слоях,

так что океан работает своего рода
планетарным нагревателем,

сохраняя всю эту энергию,

которая затем может высвобождаться в ходе
коротких явлений, например, ураганов,

или долгосрочных, например, Эль-Ниньо.

Эти слои могут смешиваться
в процессе апвеллинга,

или из-за горизонтальных течений,
которые очень важны в распределении тепла

от тропиков к полюсам.

И, разумеется, есть же ещё
морская флора и фауна.

По объёму это самая большая
экосистема планеты:

микроорганизмы, рыба,
морские млекопитающие,

такие как морские котики, дельфины и киты.

Но всё это почти полностью
ускользает от нашего взгляда.

Самое сложное в масштабном изучении
переменных океана —

необходима энергия,

энергия, которую используют
глубоководные датчики.

И, конечно, учёные
перепробовали много вариантов:

устройства, активируемые волнами,

поверхностные дрейфующие приборы,

аппараты с питанием от солнечной батареи —

и у всех были свои минусы.

Для нашей команды озарение
пришло необычным путём —

установление мирового рекорда скорости
на парусном сухопутном буере.

Понадобилось 10 лет
исследований и разработок,

чтобы создать инновационный
дизайн крыла,

для управления которым
требуется всего три ватта энергии,

но который при этом способен двигать
буер по всему земному шару

практически автономно.

Адаптировав дизайн крыла
для морского судна,

мы создали океанский дрон.

Вообще-то они больше, чем кажутся.

Высотой около четырёх метров,
семь метров в длину и два — в ширину.

Считайте, что это наземные спутники.

Каждый снаряжён огромным количеством
датчиков и сенсоров,

которые измеряют ключевые параметры,

как океанографические, так и атмосферные,

и по связи со спутником он передаёт
эти высокоточные данные

на сушу в режиме реального времени.

Наша команда последние несколько лет
полностью посвятила себя работе,

мы проводили исследования на самых
сложных участках океана в мире —

от Арктики до тропических
широт в Тихом океане.

Мы достигали полярных шельфовых ледников.

Нас настигали ураганы
в Атлантическом океане.

Мы огибали мыс Горн

и лавировали между буровыми
вышками в Мексиканском заливе.

Это очень прочный робот.

Давайте я расскажу
о нашей недавней работе

в районе островов Прибылова.

Это небольшое скопление островов
в холодном Беринговом море,

между Россией и США.

Так вот, Берингово море
служит домом минтаю.

Возможно, вы даже не знаете
об этой белой рыбе,

но вы наверняка пробовали
рыбные палочки или сурими.

Да, сурими похоже на мясо краба,
но вообще-то это минтай.

Промысел минтая — один из самых
крупных рыбных промыслов в стране,

как по цене, так и по объёму, —

более 1,4 миллиона тонн рыбы
вылавливают каждый год.

И в течение нескольких последних лет
флот океанских дронов

патрулирует Берингово море

с целью помочь оценить
размеры популяций минтая.

Это помогает улучшить систему квот,
которую применяют к рыбному промыслу,

чтобы не допустить полного истребления

и защитить хрупкую экосистему.

Так вот, дроны исследуют район
промысла с помощью акустики,

то есть эхолокатором.

Он посылает вниз звуковую волну,

и то, как звук отражается,
эхо от звуковой волны,

отражающееся ото дна или косяка рыбы,

помогает нам понять,
что происходит под водой.

Наши дроны хорошо справляются
с такими рутинными задачами,

и вот они день за днём
прочёсывают Берингово море.

А на островах Прибылова живёт
большая популяция морских котиков.

В 1950-х годах в ней было около
двух миллионов морских котиков.

К сожалению, в наши дни
их количество резко сократилось.

Сейчас там меньше половины
от этой цифры,

и популяция продолжает сильно сокращаться.

Чтобы понять причины этого,

наш научный партнёр, Национальная
лаборатория морских млекопитающих,

установила GPS-передатчики
на нескольких самок морских котиков,

их приклеили к меху.

Эти передатчики фиксируют
местонахождение и глубину,

а ещё на нём классная крохотная камера,

которая включается при резком
увеличении скорости.

Вот фильм, снятый одним художественно
одарённым морским котиком,

в котором мы видим,
как проходит подводная охота

глубоко в водах Арктики,

и их добычу — минтай —

за секунды до того, как он будет съеден.

Работа в Арктике — дело тяжёлое,
даже для роботов.

Им пришлось пережить
снежную бурю в августе

и контакт с местными жителями —

вот, например, пёстрая нерпа
решила покататься.

(Смех)

Датчики на морских котиках записали
более 200 000 ныряний за сезон,

и при более подробном анализе

мы видим след каждого морского котика
и повторные ныряния.

Мы скоро полностью разберёмся,
что происходит на самом деле

в этом районе кормодобычи,

и это просто прекрасно.

Когда мы добавляем к этому
акустические данные, собранные дронами,

начинает прорисовываться
более полная картина.

Как только котики покидают острова
и плывут слева направо,

они ныряют на относительно
малую глубину, около 20 метров,

где, как обнаружил дрон, сконцентрирован
мелкий молодой минтай

с низким количеством калорий.

Затем котики плывут дальше
и ныряют глубже,

туда, где, по показаниям дрона,
обитает более взрослая рыба,

которая даёт больше калорий.

К сожалению, самки морских
котиков тратят столько энергии,

чтобы проплыть большее расстояние,

что им не хватает питательных веществ,
чтобы вскармливать малышей на острове,

от чего и уменьшается популяция.

Также дроны отмечают, что
температура воды вокруг острова

значительно повысилась.

Это может быть одним из факторов
миграции минтая на север

в поиске более холодных регионов.

Данные анализируются непрерывно,

но мы уже замечаем,
что некоторые детали пазла

загадки морских котиков,

становятся более объяснимыми.

Но если смотреть на картину в целом,

мы ведь тоже млекопитающие.

И в океане ежегодно вылавливается
более 20 килограммов рыбы на человека.

И пока мы так истощаем запасы рыбы,
какой урок мы можем извлечь

из этой истории морских котиков?

И речь не только о рыбе. Океаны влияют
на нашу повседневную жизнь,

создавая метеорологические условия,

которые сказываются
на урожаях по всему миру.

Они также могут стать причиной
гибели людей и ужасающих разрушений

из-за ураганов,
аномальной жары и наводнений.

Наши океаны недостаточно
изучены, у нас мало материалов,

и мы всё ещё знаем больше
о других планетах, чем о своей.

Но если разбить всю поверхность океанов
на квадраты со стороной в шесть градусов,

то есть около 640 километров,

получится около 1 000 таких квадратов.

И вот постепенно,
работая со своими партнёрами,

мы используем один океанский дрон
на каждом из этих квадратов,

в надежде на то, что, охватив всю планету,

мы сможем лучше понять глобальные системы,

влияющие на человечество.

Мы используем роботов, чтобы изучать
далекие миры в нашей Солнечной системе,

причём довольно давно.

Теперь настало время изучить
нашу собственную планету,

ведь мы не можем исправить то,
что не можем измерить и понять;

мы не можем подготовиться к тому,
чего практически не знаем.

Спасибо.

(Аплодисменты)