Новости

Подводные роботы для арктических морей: первые испытания

04.09.2023

<h3></h3> <div> </div> <div> Студенты из Северодвинска впервые испытали подводных роботов в арктических морях. Раньше такие разработки запускали только в бассейнах и небольших пресных водоемах. В ходе рейса Арктического плавучего университета Даниил Шушков и Александр Шкрябин убедились, что их "Лемминг" и "Полярник" могут работать даже в очень холодной и соленой воде. "Полярник" фыркает и никак не хочет погружаться ровно, верхняя часть аппарата упорно перевешивает, и робот ныряет, словно утка. Александр Шкрябин, магистрант Института судостроения и морской арктической техники (Севмашвтуз) филиала Северного Арктического федерального университета (САФУ), в который раз аккуратно вынимает его из воды. На берегу он и Даниил Шушков, выпускник того же вуза, довешивают грузы и вот наконец добиваются баланса. Это первые испытания подводного робота с берега, молодые инженеры запускают его в бухте на полярном острове Вайгач. Даниил говорит, что "Полярника" перед рейсом не успели сбалластировать, то есть отрегулировать плавучесть. Впрочем, проблему решили быстро, и робот устремился исследовать дно бухты Варнека. "Полярник" — это телеуправляемый подводный робот. У него корпус из алюминиевых труб и профилей, восемь движителей, цифровая видеокамера высокого разрешения, есть манипулятор и система освещения. "Полярнику" для передачи питания и команд управления требуется береговая станция. Оборудование исследователи привезли на берег в большом ящике, который с большой осторожностью спускали в лодку, а сам аппарат Даниил вез, прижимая к груди как ребенка. "Полярник" запускают на длинном ярко-желтом проводе, который быстро разматывается. Солнце слишком яркое, и на экране ноутбука, куда робот передает изображение, лучше видны отражающиеся красные куртки участников экспедиции, чем картинка от аппарата. В следующей бухте Даниил закроется с головой и ноутбуком плащ-палаткой, и сразу все станет видно. На берегу Вайгача ребята сначала расстроились, что выбранный пляж не очень подходит для испытаний. Они надеялись если не на свал глубин, то хотя бы на какое-то местечко поглубже. Впрочем, "Полярник" и на мелководье отлично себя показал. "Правда, оказалось, что мы в основном наблюдали за домиками каких-то водных червячков", — смеется Даниил. Для испытаний студенты взяли два аппарата. Второй — "Лемминг" — поменьше "Полярника", сделан из прочного пластика, оснащен шестью движителями, расположенными в разных плоскостях, на нем установлена камера. "Почему "Лемминг"? Хотелось что-то простое и запоминающееся. Да и этот забавный миф про прыжки леммингов в воду. У нас же подводный аппарат", — объяснил Шушков. "Нужен был зверек, который связан с водой. Лемминг связан с водой. Поэтому решили, что подходит идеально". "Лемминг" не только меньше, но и легче "Полярника", его проще спустить с борта, что исследователи и сделали на первой же остановке "Профессора Молчанова" у острова Колгуев. Сначала выровняли плавучесть "Лемминга" в соленой воде в ванне на палубе, потому что робот был настроен под пресную воду, где испытывался ранее. Затем с кормы запустили его в море на кабеле длиной 30 м, через который подавалось питание. Робот работал в воде примерно полтора часа. У Колгуева вокруг корабля было сильное течение, оно относило робота от судна, из-за чего осмотреть его корпус не получилось. Ребята очень волновались, но остались довольны: робот спокойно выдержал холодную соленую воду, смог погрузиться на дно и провести съемку. Соревнования подводных роботов Шкрябин и Шушков говорят, что их разработки могут использоваться для осмотра подводной части корпуса судов, исследования дна и сбора образцов. Еще один участник плавучего университета Александр Гордейчик уже пошутил, что "Лемминг" очень бы пригодился на "Михаиле Сомове", который две недели сидел на мели в акватории Земли Франца-Иосифа. Состояние корпуса судна обследовали водолазы. Испытания малых телеуправляемых необитаемых подводных аппаратов, сделанных студентами, обычно ограничены бассейнами с небольшой глубиной и пресной водой. Ребята уже неоднократно принимали участие во всероссийских состязаниях. Даниил признался, что в северодвинский филиал САФУ поступил потому, что однажды увидел новость о том, как студенты сделали подводный аппарат и с ним участвовали в соревнованиях. "Это один из факторов, почему я поступил именно сюда", — вспоминает Даниил. "На втором курсе преподаватели пригласили меня вступить в клуб, кружок, в группу энтузиастов, которая занимается подводными аппаратами, и как-то все так пошло, получается, и с людьми хорошо сошелся. И вот я здесь. Сейчас неофициальный капитан нашей команды". Александр занялся робототехникой на первом курсе, на борту "Молчанова" он кроме испытаний роботов успевал еще и проводить диагностику судового электропривода. "Пока все были наверху на свежем воздухе, я был во тьме", — смеется Александр. "Лемминг" и "Полярник" уже завоевали призы на всероссийских состязаниях: "Лемминг" занял первое место, "Полярник" — третье. Инженеры из Северодвинска своими достижениями гордятся. В разработке подводных управляемых аппаратов безусловным лидером является Дальневосточный федеральный университет. Сильные команды в Санкт-Петербургском государственном морском техническом университете ("Корабелке") и МГТУ им. Н.Э. Баумана. Подводными роботами занимаются студенты в Астрахани и Севастополе. "Благодаря нам знают о Северодвинске, о том, что там кто-то занимается подобными аппаратами и даже обходят на соревнованиях столичные вузы", — отметили Александр и Даниил. Ребята говорят, что важны даже не сами соревнования, а обмен идеями. Например, на один из конкурсов команда привезла аппарат, который мог выпрыгивать из воды. На следующий год подобные проекты постарались сделать еще несколько участников. Даниил и Александр признаются, что в какой-то момент в рамках состязаний в бассейнах им стало скучно, и северодвинцы решили, что надо погружаться в настоящих водоемах. Сначала попробовали запустить робота в Волге в Астрахани, потом нашли озеро с прозрачной водой неподалеку от Северодвинска. Следующий шаг или нырок в холодные моря стал вполне логичным. Как усовершенствовать робота Испытаниями Шушков и Шкрябин в целом остались довольны: роботы отлично выдержали купание в морской воде, хотя их, конечно, приходилось отмывать от соли под душем после каждого запуска. Целью было погрузиться на 30 метров, что отлично удалось у острова Сальм Земли Франца-Иосифа. Можно было и глубже, но ограничивал трос. В солнечные дни картинку с аппаратов было неплохо видно до глубины метров восемь, дальше требовалось освещение, над ним молодые инженеры планируют поработать. Как оказалось, лучше использовать несколько источников света, чтобы освещение было рассеянным и равномерным. Но главной проблемой было громоздкое оборудование. "Мы с огромной завистью смотрели на пилотов квадрокоптеров, которые просто берут свой телефон, ставят в малюсенький пульт, и у них все работает. Мы в первую очередь будем стремиться уменьшить все наше оборудование. Появилась интересная мысль сделать какой-нибудь рюкзак, крепление на рюкзак, чтобы можно было и робота, и все необходимое оборудование таскать на спине", — перечисляет идеи Даниил. "На экране ноутбука были блики, и по этому поводу у нас тоже есть мысли: мы хотим добавить поддержку очков, по типу очков виртуальной реальности, чтобы изображение было закрыто от попадания внешнего света и его видел только пилот". Кстати, пилотировать робота не так просто. Ребята давали попробовать порулить другим участникам экспедиции, у них управлять получалось, но вот проводить какие-то действия манипулятором — это уже была сложная задача. Тем более что морские обитатели, с которыми роботы пытались "пообщаться", были бойкими и шустрыми. "Больше всего нам понравилось на мысе Желания. Там дно наиболее разнообразное и красивое, такой небольшой подводный лес, который очень красиво колышется под воздействием волн. А животных больше всего мы встречали, когда закидывали аппарат с борта судна и погружались на дно. Оно почти всегда было идеально ровным, песчаным, и на нем очень-очень много крабиков, актиний. С точки зрения инженера — это прикольные непонятные штуки, которые прячутся, когда ты их трогаешь". Еще молодые инженеры хотят усовершенствовать систему стабилизации своих роботов. Работа в море показала, что нужна автоматика, которая помогала бы поддерживать глубину, курс, не давать аппарату наклоняться в стороны. Также появилась идея создать робота, который мог бы и плавать, и ездить по дну. Уже после рейса АПУ Даниил Шушков стал одним из победителей конкурса студенческих стартапов Фонда содействия инновациям. Его проект называется "Универсальная программно-аппаратная платформа для необитаемых подводных аппаратов". Даниил выиграл миллион рублей, будет разрабатывать три аппаратных модуля, которые позволят упростить процесс сборки и модернизации необитаемых подводных аппаратов. Это поможет сосредоточиться на творческой стороне проектирования, не отвлекаясь на технические детали. А еще ребята хотят создать в Северодвинске центр подводной робототехники. Пока в стране такой один — во Владивостоке. Автор: Ирина Скалина Источник: <a target="_blank" href="https://tass.ru/arktika-segodnya/18601065">ТАСС</a> </div>

АЛРОСА и якутские ученые изучают причины и последствия лесных пожаров

01.09.2023

<div> Перед учеными стоит задача изучить места прежних и нынешних пожарищ и какие изменения происходят в этих местах. 2020-2021 годы запомнились рекордным количеством лесных пожаров в Якутии. Правительство республики при поддержке федерального центра заметно активизировало работу по предупреждению возгораний и борьбе с огненной стихией. Не осталась в стороне от волнующей всех якутян проблемы и АЛРОСА: алмазная компания взялась за исследование воздействия последствий лесных пожаров на окружающую среду. АЛРОСА поставила перед учеными первостепенную задачу – поднять все фондовые данные многолетних наблюдений за последствиями лесных пожаров, изучить места прежних и нынешних пожарищ, провести полный комплекс полевых и лабораторных работ, посмотреть, какие попытки борьбы с пожарами были ранее и какие изменения происходят в этих местах сейчас. Всё это позволит ответить на вопрос о том, чем мы можем помочь природе. "Одной из мер, которые мы, экологи, предпринимаем, является всесторонняя научно-исследовательская работа. Лесные пожары – это не только выбросы углекислого газа в атмосферу. Мы задались вопросом, каково воздействие этих пожаров на весь экокомплекс? Мы должны изучить всестороннее влияние пожаров, чтобы понять, как долго природа сможет сама себя восстанавливать, и нужно ли ей оказывать помощь. Необходимо понять, как быстро можем приступать к восстановительным работам в лесах там, где они необходимы. Чтобы найти ответы на эти вопросы, мы и начали эту большую работу, рассчитанную на два года", – рассказала Полина Анисимова, руководитель Экологического центра АЛРОСА. Подробнее о том, какая работа уже проделана и когда мы увидим результаты исследований, рассказал руководитель научно-исследовательских работ, заместитель директора Института биологических проблем криолитозоны СО РАН Александр Исаев. "В рамках соглашения с АЛРОСА мы изучаем многие аспекты лесных пожаров в Якутии, основные из которых – причины возникновения пожаров, место возникновения, их количество, масштаб и собственно влияние. Важно провести исследования, связанные с динамикой зарастания этих гарей, когда появляются всходы, как формируется лесное сообщество, как происходят изменения гидрологических условий, каково влияние на мерзлоту. Мы исследуем место пожарищ, изучаем их состояние, определяем химический состав почв, воды, донных отложений, атмосферного воздуха. Это нужно, чтобы понять, какие вещества появляются, какие вымываются в водоемы, какие остаются и как это влияет на окружающую среду. Изучается динамика состояния фауны, – у нас работают энтомологи, орнитологи, териологи. Это комплексное исследование. У нас есть ряд фондовых данных за предыдущие периоды, но есть и пробелы, которые получается восстановить при поддержке АЛРОСА. В результате этих исследований, после обработки полученных данных, сможем получить картину того, как, где и почему возникают пожары и как после этого восстанавливается лес. Мы должны понять, насколько легко или сложно идет восстановление, чтобы выработать предложения для дальнейших действий", – сказал Александр Петрович. Так, в прошлом году ученые организовали экспедиции на территории Сунтарского, Нюрбинского, Вилюйского, Горного, Хангаласского, Намского, Верхоянского и Аллаиховского районов. Также проводятся стационарные изучения в Горном районе, например, возле села Бясь-Кюель. В этом году проведены работы в Алданском, Нерюнгринском, частично Аллаиховском районах, на территории Ленских столбов. Кроме того, предстоит экспедиция в Оленекский район. "Мы привлекаем всех специалистов нашего института, в этом проекте принимают участие практически все. Исследования идут конвейерным способом: параллельно с экспедициями у нас проводятся анализ проб и обработка результатов. Полученные результаты мы должны сдать компании до 20 декабря, но до этого времени нам еще предстоит пройти научно-технический совет в Минэкологии, получить их оценку", – отмечает ученый. "Лес сам подсказывает возникновение пожара" Говоря об очагах пожаров, Александр Петрович подчеркивает, что чаще и больше всего горит Центральная Якутия. Но компактность, транспортная доступность, технические возможности позволяют быстрее и эффективнее реагировать. На этом фоне Север горит значительно меньше, но если он загорается, то горит синим пламенем. "В большинстве случаев общественность, ученые, СМИ преувеличивают масштабы лесных пожаров. Наши леса формировались длительный период, и они приспособились к пожарам. Без лесных пожаров не было бы лесной растительности и самих лесов. Огонь является важным периодически действующим экологическим фактором. В этом случае говорят о пирофильности лесов – они нуждаются в пожарах, потому что в Якутии процесс гниения происходит очень медленно. Поэтому накапливается большое количество топлива для огня. А это как раз является предвестником лесного пожара. По состоянию лесов можно визуально понять, способствует ли обстановка возникновению лесного пожара. Главная преграда здесь – огромная труднодоступная площадь, – сами знаете, сколько стран помещается на территории Якутии. Этот факт вкупе с недостаточным количеством работников лесного хозяйства и ученых привели к тому, что наши леса, по сути, являются terra incognita, поэтому так много лакун в познаниях о лесе Якутии", – сообщил Александр Исаев. По итогам работ прошлого года ученые отметили, что всходов на выгоревших территориях практически нет. В этом году они зафиксировали на гарях цветение иван-чая. Как отметил Александр Петрович, затем в сосновых лесах появляются другие растения и некоторые виды мхов и лишайников. Вместе с ними начинают расти и береза, сосна, лиственница. Далее можно увидеть буйное цветение трав, которые через 3-4 года замещаются злаками. К 10-15 годам разнотравно-злаковая растительность замещается кустарниковыми, древесными породами. В это время превалирует березовая роща, а под пологом растут сосна и лиственница. К 60-80 годам формируется сообщество, похожее на исходное. А через 120 лет при позитивном сценарии лес принимает исходную форму. "Безболезненному восстановлению после пожаров подлежат 90-95% лесов. В 5-10% случаев лес восстанавливается не сразу, и там имеет смысл вмешаться человеку. К тому же необходимо нивелировать антропогенное воздействие, например, недропользователи должны проводить компенсационное лесовосстановление, содействовать лесовосстановлению. В этой части все мы знаем, что АЛРОСА проводит такую работу на протяжении многих лет", – отметил ученый. Нужно ли бороться с лесными пожарами? Говоря о мерах борьбы с лесными пожарами, Александр Петрович выделил ряд основных моментов. Так, в советский период активно использовались лесные палы – это один из лесотехнических приемов для снижения пожарной опасности. Но в настоящее время палы у нас запрещены, и несмотря на то, что споры продолжаются, считается, что вреда они приносят больше. Поэтому важно продолжать изучать причины возникновения лесных пожаров. Возможно, со временем придется вернуться к теме палов. "В Якутии выпадает довольно малое количество осадков, сравнимое с лесостепной зоной. Поэтому с точки зрения борьбы с лесными пожарами искусственные дожди являются важным и эффективным мероприятием. Они намного эффективнее противопожарных разрывов и встречного огня. Следующий момент – это профилактика возникновения пожаров антропогенного характера. Палы, поджоги, халатность имеют место быть. Это причина около половины пожаров. Наиболее отчетливо это заметно в Центральной Якутии. Здесь пожары происходят чаще, но на небольших территориях, и их получается оперативно ликвидировать. Вторая половина пожаров – это результат сухих гроз, которые представляют особую опасность. И несмотря на то что необходимость пожаров продиктована законами природы, бороться с ними всё же необходимо. В этом плане свою роль бы сыграл закон о лесе в условиях многолетней мерзлоты и его устойчивом развитии. Лес над многолетней мерзлотой произрастает по другим законам, поэтому и лесное хозяйство нужно вести по-иному. Лес и верхний слой мерзлоты находятся во взаимодействии и балансе. Без мерзлоты не было бы лесов и наоборот", – рассказал ученый. В 1992 году при М.Е. Николаеве уже был разработан закон о лесе, но в 2007 году он был отменен. Для формирования базы для нового закона наука пока еще не готова дать точные рекомендации в связи с неполнотой данных. Возможно, благодаря работе, которая проводится совместно с АЛРОСА, в дальнейшем появится обновленный закон, который будет стоять на страже якутского леса. "У нас очень мало специалистов лесной науки, здесь помогает кооперация специалистов разных отраслей: это мерзлотоведы, почвоведы, зоологи разных направлений, ботаники-флористы. И все вместе с такими крупными компаниями, как АЛРОСА, которая проводит такие исследования, мы сможем получить некий положительный результат", – отмечает Александр Исаев. Источник: <a target="_blank" href="https://ysia.ru/pomoch-lesu-alrosa-i-yakutskie-uchenye-izuchayut-prichiny-i-posledstviya-lesnyh-pozharov/">Якутское-Саха Информационное Агентство (ЯСИА)</a> </div>

НОВОСТИ НАУКИ И ОБРАЗОВАНИЯ В АРКТИКЕ