Океан поглощает почти четверть углекислого газа, выделяемого в результате антропогенной деятельности, в результате чего происходят химические реакции, повышающие кислотность его водных ресурсов. Для оценки этого влияния раньше использовались датчики, установленные на стационарных буях или морских платформах. Однако недавно разработанный глубоководный дрон выполняет это работу более эффективно, предлагая автономный метод мониторинга поглощения CO2 в самых отдаленных уголках океана и намного глубже его поверхностных вод.

Исследователи поднимают беспилотник Seaglider после испытаний в реальных условиях. University of Alaska Fairbanks

Повышение кислотности в океане представляет серьезную угрозу для морской жизни, снижая концентрацию таких важных элементов, как карбонат кальция, необходимого для выживания морских организмов. Кроме того, некоторые исследования показывают, что закисление океана может изменить отношения между хищниками и жертвами, нарушить инстинкты выживания рыб, растворить некоторые беспозвоночными виды и даже изменить дно океана.

Чтобы лучше разобраться в проблеме, в 2018 году океанограф из Университета Аляски в Фэрбенксе Клодин Хаури поставила перед собой задачу добиться больше эффективности при отборе океанических проб на содержание CO2. Такие данные обычно собираются с помощью исследовательских судов, курсирующих по специальным маршрутам, или путем измерения временных рядов с помощью датчиков на фиксированных буях. Идея Хаури заключалась в создании автономного аппарата, способного преодолевать большие расстояния и погружаться в океанические глубины для получения более точных данных о происходящих преобразованиях.

Инженеры дорабатывают беспилотник Seaglider, чтобы подготовить его к измерению CO2 в водах океана. University of Alaska Fairbanks

Работая с международными коммерческими партнерами, авторы проекта разработали способ интеграции датчика углекислого газа в дрон Seaglider*, который может погружаться на глубину до 1000 метров и выполнять недельные миссии в удаленных частях океана в любое время года.

"Моя работа заключалась в том, чтобы найти компромисс между тем, что хотят ученые, и тем, что может сделать планер", - говорит Эсан Абди, инженер-электронщик из Advanced Offshore Operations Inc. и Cyprus Subsea. (Он занимается разработкой, подготовкой и эксплуатацией подводных глайдеров для длительных и глубоководных миссий).

Интеграция была непростой задачей и потребовала специальных навыков в области механики и электроники, а также материаловедения. Например, Абди должен был учесть, как более тяжелый датчик изменит плавучесть планера во время движения по воде. По мере необходимости он вносил коррективы, используя грузы и материалы, изготовленные на 3D-принтере.

Модифицированный беспилотник Seaglider проходит испытания в аквариуме "Центр морской жизни Аляски". University of Alaska Fairbanks

"Очень забавно видеть, как такой большой и энергоемкий датчик устанавливается на такой скромный маленький глайдер, который не предназначен для таких вещей", - сказал он. "Вот почему это сложно, и вот почему у нас так много проблем. Но в этом тоже есть своя прелесть". 

Сначала чтобы правильно сбалансировать аппарат и убедиться в том, что его датчики выдают точные измерения, команда протестировала Seaglider в специальной емкости. После чего приступила к исследованиям на открытой воде, развернув беспилотник в заливе Воскресения штата Аляска. Таким образом, впервые в США команда измерила содержание CO2 в глубинах океана с помощью автономного подводного аппарата. В дальнейшем учёные планирует поделиться техническими деталями интеграции датчиков, чтобы другие команды могли присоединиться к проекту.

"Я в восторге от возможности иметь целый флот таких сиглайдеров, постоянно измеряющих CO2", - сказал член команды Йоран Кемме из 4H JENA Engineering, отвечающий за интеграцию датчика. "Важно, чтобы над этим проектом работали люди со всего света, особенно потому, что это проблема мирового масштаба". 

* Seaglider - глубоководный автономный подводный аппарат, разработанный для выполнения многомесячных миссий и преодоления тысяч километров.

Источники: University of Alaska Fairbanks (UAF), Википедиа
(https://en.wikipedia.org/wiki/Seaglider)
(https://uaf.edu/news/university-partners-deploy-carbon-dioxide-sensing-underwater-glider.php)