Анализ вулканических газов позволяет ученым определить, какие процессы происходят в недрах вулканов, в том числе предсказать возможность надвигающихся извержений. И хотя раньше для отбора проб этих газов использовались большие и дорогие дроны, теперь с этой задачей справится небольшая потребительская модель.
Когда-то единственным методом сбора таких газов было восхождение на край кратера действующего вулкана. Это не только очень трудоемкий процесс, но и опасно для вулканологов, если извержение произойдет, пока они там находятся.
Совсем недавно многие ученые вместо этого начали использовать дистанционно управляемые дроны для получения проб газа и других данных.
Хотя летательные аппараты действительно делают вещи значительно безопаснее и проще, используемые беспилотники, как правило, представляют собой большие промышленные модели, которые могут весить до 25 кг. Мало того, что такие дроны трудно доставить в зачастую отдаленные районы, где расположены вулканы, они еще и довольно дорогие, поэтому безвозвратно врезаться в вулканический кратер — дело серьезное.
Имея в виду такие ограничения, профессор Торстен Хоффманн и команда из немецкого Университета имени Иоганна Гутенберга в Майнце приступили к миниатюризации необходимой технологии.
Работая с коллегами из Гейдельбергского университета, они начали с потребительского квадрокоптера DJI Mavic 3, а затем добавили такие компоненты, как Wi-Fi модуль на микроконтроллере ESP-32, миниатюрные датчики диоксида серы и углекислого газа, небольшой насос для отбора проб воздуха, GPS-модуль и флэш-накопитель.
Все эти устройства питаются от литий-полимерного аккумулятора емкостью 1300 мАч (отдельно от собственного аккумулятора дрона) и содержатся в напечатанном на 3D-принтере корпусе, установленном на шасси Mavic 3. Данные передаются с дрона на наземный компьютер в режиме реального времени, а также записываются в бортовую память.
Общий вес little-RAVEN всего 1,23 кг. Фото: Hoffmann group.
Готовый продукт известен как little-RAVEN (англ. Remote-controlled Aircraft for Volcanic EmissioN analysis, рус. Летательный аппарат с дистанционным управлением для анализа вулканических выбросов) и весит всего 1,23 кг. Полный полевой комплект, состоящий из дрона, двух запасных батарей, рюкзака и других аксессуаров (таких как компьютер для приема данных), весит 3 кг и стоит примерно 3500 евро (около 3718 долларов США). Напротив, более крупные дроны, которые используются в настоящее время, могут стоить до 10 000 долларов, не считая дополнительного оборудования для отбора проб газа.
В испытательных полетах, выполненных в апреле этого года на метко названном итальянском острове Вулькано, little-RAVEN успешно получил и передал показания вулканического газа из кратера Фосса. В частности, он точно сообщил о соотношении двуокиси серы и углекислого газа в газовых шлейфах, испускаемых кратером, — это соотношение можно использовать для определения вероятности извержения в ближайшем будущем.
Статья об исследовании была недавно опубликована в журнале Scientific Reports.
Источник: Johannes Gutenberg University Mainz.
