mary_spiri (mary_spiri) wrote,
mary_spiri
mary_spiri

Полеты под водой: борьба за автономию

Океанология, она же океанография, наука исключительно дорогая. Один день использования научного корабля стоит от 15 до 20 штук зеленых, и эти деньги идут на оплату горючего, зарплаты команде, продуктов, всяческих портовых взносов, и общее поддержание судна в рабочем состоянии. Естественно, технический прогресс пытается заменить корабли всевозможными роботами разной степени автономности. Самые распространенные на данном этапе это глайдеры.



Выглядят они как игрушечные самолетики от полутора до двух метров длиной, все как положено, крылья и хвост, а внутри - электрические батареи максимально доступной мощности, и целая гора разнообразных сенсоров мерить соленость, температуру, концентрацию кислорода в воде, флюоресценцию пигментов типа хлорофилла, и т.д. и т.п., чем больше, тем лучше. Еще глайдеры несут систему спутникового телефона (Иридиум), и спутниковые навигаторы. Будучи выпущены в океан, глайдеры двигаются по синусоиде от поверхности до океанического дна, они погружаются и всплывают по тому же принципу, что подлодки: наполняют цистерны, чтобы пойти вниз, спускаются до 2-3 метров ото дна (по радару), и потом сбрасывают воду из цистерн, чтобы подняться на поверхность. Скорость движения у них небольшая, пол-узла, поэтому они обычно не могут выплыть против даже слабого течения. И тут-то кончается их автономность: условия в океане меняются постоянно, течения усиливаются или наоборот, поэтому каждый раз, когда глайдеры поднимаются на поверхность, они должны получить команду о дальшейшем движении по спутниковому телефону от оператора на берегу. На обычных глубинах, где летают глайдеры, до 1000 метров, один шаг синусоиды занимает от 20 мин до часа. Стало быть все то время, что глайдер летает, а батарей им нынче хватает на 3 недели, на берегу сидит оператор и ждет звонка от своего глайдера, контролирует его траекторию, и поправляет ее с учетом течений и прочих движений воды. Занятие это крайне нервное, требует нескольких человек, и еще команду, которая занимается моделированием обстановки в раионе, где летает глайдер. И еще нужен хороший прогноз погоды: глайдер после завершения миссии надо отлавливать. Если погода хорошая, а заряд в батареях остался, то проблем нет, глайдер ведут к научному кораблю, он всплывает, и его поднимают на борт лебедкой. Однако же местное Орегонское побережье не балует хорошей погодой, и например зимой бывают периоды, когда месяцами волны слишком велики не только для доставания глайдера из воды, но и просто для выхода научного корабля в океан (больше 7-8 метров). А если в это время у глайдера закончится заряд в батареях, то найти его будет невозможно, и эти вот 150-200  штук зеленых, которые ушли на покупку самолетика и начинки, будут просто потеряны. Да и не только зимой бывает непогода, тут давеча в апреле научный рейс отменили после одного дня в океане, когда волны поднялись до 11 метров. Так что пилотирование глайдеров - занятие не для слабонервных. Поэтому постоянно появляются идеи создания полностью автономного глайдера, которого можно отправить в океан без надзора, задать ему миссию, а он все сделает, и сам вернется. И при этом системе нужно самой решать возникающие проблемы, самообучаться, если условия меняются, находить выход из положения, не контактируя с оператором.  Идея-то конечно привлекательная, но вот что касается осуществления, то тут первый блин вышел комом.

Первый полностью автономный глайдер сделали около 2003 года, и принялись его тренировать для самообучения: он должен был сам определять себе траекторию из пукнта А в пункт Б, сам находить объекты рельефа на дне (какой-нибудь подводный хребет, остров), сам корректировать курс, встречая течение, сам отслеживать глубины и рельеф дна, а так же появляться на поверхности в строго определенное время. И все шло прекрасно и замечательно до тех пор, пока не решили, что глайдер уже обучился, и можно его отправлять в первую серьезную миссию. И под большие фанфары запустили умный глайдер под лед в Северном Ледовитом Океане, чтобы он промерил несколько сотен синусоид между дном и поверхностью. Причем запустили его весной, когда льда было очень и очень много, решивши, что миссии подо льдом, это круто. Вот только не осознали то, что плавающий лед сильно меняет свойства поверхности, до полной неузнаваемости. Так что бедный глайдер, когда он принялся определять свое положение в толще воды, внезапно выявил два дна, и ни одной поверхности. А его знание, запрограммированнное и приобретенное обучением, не предусматривало, что может быть более одного дна. И тут проявилась типично американская черта, которую американские ученые осознанно или неосознанно, но привили бедному глайдеру: ни шагу назад, только вперед, даже если миссия невыполнима, то Том Круз справится. Вместо того, чтобы обнаружив два дна, вернуться обратно в точку начала, к кораблю-матке, глайдер отправился в поиск, найти места, где дно всего одно, и есть поверхность. И искать он отправился  на север, ибо в конечном счете там лежало его задание, но отправился не напрямую, а зигзагом, чтобы покрыть побольше расстояния, как положено, когда что-то ищешь. Прошло несколько дней, пока на корабле осознали, что-то не то проиходит. Глайдер разок нашел -таки небольшую полынью, и позвонил по телефону, сообщил, что пошел дальше на север искать места, где всего одно дно, чтобы там выполнить свое задание. Так как подразумевалась полная автономия, то передав сообщение, глайдер опять ушел под лед, не ожидая команд. И тут-то океанологи осознали, что этот упорный Том Круз будет пытаться сделать невыполнимое, пока у него не кончатся батареи, а после этого окончательно затеряется подо льдом в Арктике. Корабль был большой, у него была пара вертолетов, и следуюшие недели вертолеты летали надо льдом, садились в определенных местах, бурили лед, опускали вниз электронное ухо/сонар/радар и прочее, и пытались определить, нет ли где поблизости глайдера. Нашли его примерно за 4 часа до окончательной разрядки батарей, успели загнать в него команду никуда не плыть, и ждать, и все-таки смогли его как-то извлечь из подо льда. Ура, спасли четверть миллиона зеленых американских бабок. И похоже осознали, что спешить с автономией не надо, пусть лучше глайдеры слушаются своих операторов, в конце концов, даже Том Круз не смог бы выполнять свои невыпоплнимые миссии без команды.



Tags: oceanology
Subscribe
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

  • 4 comments