Для «охоты» за ураганами разработаны крошечные автономные самолеты и лодки
Камран Мосени предвидит день, когда самоуправляемые машины из его лаборатории в Флоридском университете будут исследовать бури и ураганы изнутри, чтобы предсказывать их силу и путь, сообщает Science Daily.
Крошечные автономные машины (некоторые будут летать, другие – плавать) способны следить за ураганами изнутри, а датчики, закрепленные на них, собирают и отправляют ученым информацию, которая необходима, чтобы предсказать интенсивность и траекторию шторма в реальном времени – давление, температуру, влажность, местоположение и время.
Мосени говорит, что его всегда спрашивают, как миниатюрные летающие машины, всего 15 сантиметров в длину и весом с iPod Nano, могут сражаться с могучими штормами.
«Наши машины не сражаются с ураганами. Мы используем ураганы как гостиницы», – говорит Мосени, преподаватель механики и аэрокосмического машиностроения.
Летательные и подводные машины управляются дистанционно: их можно запускать с компьютера, находясь за сотни километров от урагана. Мосени и его команда используют математические модели, чтобы предсказывать, куда отправлять машины. Когда аппарат находится в непосредственной близости от урагана или шторма, его выключают до появления воздушного или водного течения. Когда шторм приближается, устройство включают, направляют к потоку и выключают снова, чтобы экономить топливо; воздушный или водный поток уносит устройство.
Эти машины отклоняются от применяемой сегодня технологии, использующей разведывательный беспилотник, который пробивается через штормовую «стену» и сбрасывает радиозонды – датчики, которые опускаются на землю в свободном падении и могут как собрать, так и не собрать полезные данные. Получить подводные данные еще сложнее, хотя они не менее важны; ученые предполагают, что теплый сырой воздух возле поверхности океанов является пищей для ураганов.
Круче, чем самолет Бэтмена
Аппараты Мосени, даже если запустить их сотню за раз, снизят стоимость разведки ураганов в разы.
«Если вы хотите прорваться через ураган, нужно построить более крупный самолет, – сказал Мосени. – Военные хотят «самолет Бэтмена», суперсамолет, который способен на все. Но что делать, если вы потеряете один из этих суперсамолетов?
Мы идем в противоположном направлении. У нас нет ничего «супер-». У нас есть дешевые датчики, но с большим количеством из них вы можете значительно увеличить точность своих измерений, – сказал Мохсени. – Вы получаете суперрезультат в совокупности».
Опытные образцы, произведенные в институте, стоят приблизительно 250 долларов за один экземпляр. Они слишком маленькие и легкие, чтобы нанести ущерб, когда они куда-то врезаются; это важно, когда речь идет о ветрах и волнах ураганной силы. Мосени не использует страховку, чтобы проверять воздушные аппараты: он просто позволяет им падать, поднимает и испытывает снова. Раковина из углеродистого волокна воздушных беспилотников тончайшая, но эластичная. С надлежащим финансированием, сказал Мосени, аппараты можно будет проверить в условиях настоящего урагана через два или три года.
Если говорить о потерях, например, при урагане, полученные данные перевешивают стоимость аппаратов, которые могут быть утрачены, говорит Мосени. Стоимость производства упадет, если устройства будут запущены в массовую продажу.
Эти беспилотники еще и умные. Мосени разработал алгоритм кооперативного управления, который позволяет формировать сеть и может учиться в зависимости от получаемых данных – например, в регулировке курса, когда это необходимо.
В условиях экстремальной среды (например, в полярных льдах) делать измерения с помощью стандартных технологий опасно и сложно. Но можно безопасно сделать измерения с помощью воздушных аппаратов, которые можно дистанционно запустить с компьютера, и получать данные в режиме реального времени.
Настолько маленькие, умные и мощные устройства можно было сделать еще 10 лет назад, как говорит Мосени, но микротехнологий, систем связи и вычислительной способности компьютеров недостаточно, чтобы получить такую изощренную технологию в маленькой упаковке. Мосени обратил внимание, что нередко вдохновением на такие изобретения могут служить такие источники, как, например, медуза.
Мосени изучал гидрогазодинамику, когда работал над механикой движения своих машин. Ученый изучал медуз, каракатиц и кальмаров, разработал математическую модель их движения и использовал эту модель, чтобы разработать двигатели для своих подводных транспортных средств. Теперь у него есть маленькие субмарины, способные к автономной стыковке.
«С биомимикрией мы способны учиться и вдохновляться тем, что делает природа, – сказал Мосени. – Вы просто не перестанете удивляться».
Комментарии читателей Оставить комментарий