I droni non sono solo per hobbisti, hanno una nuova applicazione scientifica, che indica i cambiamenti sotto la superficie del mare. I ricercatori MBARI stanno esplorando le possibilità di utilizzare veicoli aerei senza equipaggio (UAV) per accompagnare e migliorare la scienza e l'ingegneria oceanica. Piattaforme aeree come UAV, o droni, come sono più comunemente conosciuti, stanno facendo progressi nelle applicazioni scientifiche grazie alla varietà di capacità di telerilevamento che offrono. Però, a causa delle difficili condizioni ambientali:acqua, vento, e onde:le scienze marine sono state più lente nell'adottare questa tecnologia. Fortunatamente questo sta cambiando, poiché ora ci sono almeno due sviluppatori UAV che hanno deciso di raccogliere questa sfida e progettare veicoli aerei per applicazioni marine.

Uno di questi venditori, FlightWave Aerospace Inc., fondata dall'ingegnere aeronautico e collaboratore MBARI Trent Lukaczyk, ha sviluppato un UAV che può decollare e atterrare verticalmente come un elicottero e poi volare orizzontalmente come un aereo per un raggio di 100 chilometri. Questo UAV, parte di un sistema aereo senza pilota (UAS) dotato di payload personalizzabili, può operare con velocità del vento fino a 40 nodi ed è anche resistente all'acqua fino a una profondità di un metro (tre piedi).

Incuriosito dalla versatilità proposta da questo sistema aereo, L'oceanografo biologico di MBARI Francisco Chavez era curioso di vedere se i suoi sensori potevano rilevare dall'aria un fronte ascendente sulla superficie dell'oceano, e invitò Lukaczyk a MBARI per testare il suo "sistema di velivoli ad ala fissa tricopter ibrido, " come descritto sul sito Web di FlightWave.

I fronti ascendente sono pennacchi di acqua fredda che portano un'abbondanza di sostanze nutritive dal profondo alla superficie. Questo, a sua volta, provoca una raffica di attività biologica, dal fitoplancton in fiore fino alla rete alimentare alle balene. Un modo per i ricercatori di localizzare un fronte ascendente è misurare la temperatura/radiazione infrarossa termica emessa dalla superficie dell'oceano. Un drastico cambiamento di temperatura può indicare la presenza di un fronte e la posizione precisa si trova tra le aree più fredde e più calde delle acque superficiali.

I satelliti possono rilevare la radiazione termica infrarossa, ma in una giornata nuvolosa la loro capacità di farlo è ostacolata. Un veicolo aereo ha il vantaggio di poter volare sotto le nuvole. Però, Gli UAV possono ancora avere difficoltà a registrare le temperature della superficie oceanica a causa dell'interferenza della nebbia, nebbia, e vapore acqueo. Attualmente, il modo migliore per misurare l'esatta temperatura dell'oceano è direttamente dalle navi da ricerca.

Durante l'esperimento CANON di MBARI del 2017, Lukaczyk e il suo team si sono uniti ai ricercatori MBARI per schierare il suo UAV dalla nave da ricerca Paragon per sorvolare un noto fronte di risalita. Il FlightWave Edge UAS era dotato di due telecamere:una termocamera a infrarossi per registrare la temperatura, e una telecamera visiva standard per rilevare i cambiamenti di colore sulla superficie dell'oceano che potrebbero indicare fioriture di fitoplancton.

Durante l'esperimento CANON è stata anche impiegata una flotta di veicoli autonomi subacquei a lungo raggio (LRAUV) per volare sott'acqua sul fronte. Dopo che i LRAUV hanno rilevato la posizione della parte anteriore, il drone è stato utilizzato per vedere come i suoi dati sulla radiazione termica infrarossa si sarebbero confrontati con i dati dei LRAUV e di altri veicoli di superficie.

Seguendo i regolamenti della Federal Aviation Administration, il pilota autorizzato a bordo dell'R/V Paragon era tenuto a mantenere l'UAV sempre in linea di vista. Ciò significava che una volta che l'UAV veniva lanciato verticalmente e iniziava il volo orizzontale, il Paragon doveva inseguirlo attraverso l'oceano a una velocità di 25-30 nodi per tenere il passo con il drone che volava velocemente.

Nel corso di una settimana l'UAV ha volato dieci transetti perpendicolari a un fronte ascendente persistente per vedere se i suoi sensori potevano rilevare differenze nel colore e nella temperatura dell'acqua su entrambi i lati del fronte. Volando da 50 a 100 metri sopra l'oceano, l'UAV è rimasto al sicuro al di sopra di qualsiasi nave oceanica, ma ancora al di sotto del soffitto di nuvole.

I risultati dell'esperimento CANON sono stati abbastanza promettenti da consentire ai ricercatori MBARI di considerare l'utilizzo degli UAV negli esperimenti successivi. Avere la capacità di studiare e raccogliere autonomamente dati sia al di sotto che al di sopra della superficie dell'oceano migliorerebbe e completerebbe le capacità di ricerca oceanografica di MBARI.

Oltre a FlightWave, I ricercatori MBARI stanno anche esaminando altre società di sviluppo di UAV, incluso uno il cui drone non è progettato solo per decollare e atterrare su una nave in movimento in mare, ma può seguire quella nave in movimento mentre beccheggia e rotola sull'oceano in costante movimento. Ora che le scienze marine hanno l'attenzione delle aziende di progettazione di UAV, ci saranno probabilmente più opportunità per i ricercatori MBARI di portare in aria la loro scienza e ingegneria oceanica.