В августе над Колорадо будут парить необычные воздушные шары. Эти аэростаты, запускаемые с кузова пикапа, будут оснащены датчиками, способными измерять тепловые аномалии на земле, что позволит обнаруживать новые очаги лесных пожаров прямо с высоты.
Компания, стоящая за этими шарами, Urban Sky, планирует использовать их не только для обнаружения, но и для понимания условий, предшествующих возгоранию. По данным Координационного центра области Скалистых гор (Rocky Mountain Area Coordination Center) за период 2011–2020 годов, ежегодно в Колорадо выгорает около 237 500 акров. Есть надежда, что этот новый высотный инструмент поможет лучше управлять этими стихийными бедствиями или, по крайней мере, лучше их понимать.
«Лесной пожар — естественная часть экосистем», — говорит Майкл Фалковски, руководитель программ по лесным пожарам в НАСА. Однако изменение климата стало катализатором, делая пожары более масштабными, интенсивными и частыми. В то же время, все больше людей селятся вблизи лесных массивов, а политика активного подавления огня, проводившаяся в США, привела к скученности лесов, где скопилась старая и мертвая растительность, что только подпитывает пламя.
Для борьбы с современными пожарами, по словам Фалковски, исследователям и пожарным службам необходимо собирать данные до начала возгораний и после того, как они полностью потушены, а не только в момент горения. Это позволяет заранее оценить риски и попытаться их смягчить, отслеживать текущие очаги и понимать угрозы, исходящие от пожаров для населенных пунктов и окружающей среды.
До того как огонь разгорится, исследователи могут картировать растительность и оценивать ее влажность. Во время пожара они могут определить местоположение и интенсивность очагов. После завершения — оценить степень выгорания и отследить качество воздуха.
Тем не менее, самая острая фаза — это, очевидно, момент, когда огонь действительно бушует. В разгар этого момента сложно точно определить, когда и где именно распространяется пожар. Спутники выполняют часть этой работы, осматривая большие территории одновременно. Однако снимки с основных государственных спутников имеют пиксели размером около 300 метров, и они не всегда могут оперативно осмотреть определенную точку из-за ограничений своей орбиты.
Самолеты и вертолеты могут картировать распространение огня более детально, но их эксплуатация дорога, а полеты опасны. Им приходится координировать действия с другими летательными аппаратами и имеют меньшую зону обзора, будучи ближе к земле. Кроме того, они являются ограниченным ресурсом.
Urban Sky стремится объединить преимущества спутников и авиации, используя относительно недорогие стратосферные аэростаты, которые могут летать над зоной бедствия — вне зоны действия ограничений воздушного пространства, вдали от других самолетов и самого огня. Система не подвергает риску пилотов. Она оснащена инфракрасной сенсорной системой HotSpot, которая обеспечивает четкую, актуальную картину с разрешением пикселей 3,5 метра. «Мы нацеливались на такое разрешение с целью иметь возможность увидеть одно горящее дерево», — говорит Джаред Лейдич, технический директор Urban Sky. — «И оно бы отобразилось, по сути, как один пиксель — один горячий пиксель». У компании есть конкуренты: Aerostar и LUX Aerobot также производят аэростаты для мониторинга лесных пожаров.
Команда Urban Sky уже проводила тестовые запуски, но в августе технология будет использоваться для мониторинга потенциальных пожаров для реального (не названного) заказчика. Запуск HotSpot с аэростатом — удивительно простая процедура, чему способствует относительно небольшой размер шара: хотя компания производит разные модели, исходная модель при запуске размером примерно с фургон, а в полете, в условиях более низкого давления, ее размер увеличивается до размеров небольшого гаража. Команда Urban Sky использует погодное программное обеспечение, чтобы рассчитать место запуска так, чтобы шар пролетел точно над районом пожара на нужной высоте. Затем команда упаковывает оборудование, сжиженный гелий или водород и отправляется на грузовике в указанную точку. Весь процесс занимает около 10 минут.
Как только аэростат достигает крейсерской высоты, датчик HotSpot активируется. Через спутниковые сети бортовой процессор в режиме реального времени передает информацию о фактических очагах возгорания наземному персоналу.
Шары могут зависать над огнем около 18 часов, используя атмосферные течения для удержания позиции. Они летят на границе тропосферы и нижней части следующего слоя атмосферы — стратосферы. «В этих слоях ветры часто дуют в разных направлениях», — объясняет Лейдич. Чтобы двигаться вперед и назад, аэростату достаточно просто подняться или опуститься.
Безымянный заказчик Urban Sky для августовской кампании собирает данные о ветровых режимах и топливной нагрузке (то есть деревьях, кустарниках и траве), чтобы понять, в каких местах пожары наиболее вероятно возникнут и распространятся. Он заинтересован в интеграции данных Urban Sky о фактических местах возгораний. «Они хотят добавить еще один этап в процесс, чтобы они могли сканировать зоны с высоким риском», — говорит Лейдич.
Во время этой кампании, если власти выявят или заподозрят пожар, Urban Sky может выслать грузовик. «Мы поднимем шар над районом, чтобы сканировать его и сказать: «Да, есть пожар. Вот он»», — отмечает Лейдич.
Если система подтвердит наличие огня там, где он есть, и не зафиксирует его там, где его нет, этот пилотный проект может привести к более широкому внедрению системы HotSpot, предложив другим регионам простой и своевременный способ контролировать свои пожары.
В этом году Urban Sky также получила грант по программе НАСА FireSense, цель которой — поиск инновационных способов изучения всех трех фаз пожара (до, во время и после). На данный момент августовская кампания и программа НАСА являются основными заказчиками HotSpot, хотя компания также регулярно продает обновленные аэрофотоснимки 12 городов на западе США.
«Это довольно интересная технология — иметь возможность осуществлять активное обнаружение и отслеживание пожаров с высотной платформы», — отзывается о шарах Urban Sky Фалковски.
При поддержке НАСА команда надеется переработать систему для более длительных полетов, внедрить более надежную систему связи и добавить датчик, который захватывает синий, зеленый и ближний инфракрасный свет. Это позволит лучше понимать растительные «топлива» и присваивать лесам соответствующие им оценки риска. В следующем году команда планирует снова зависать над реальными пожарами, но уже в рамках проекта НАСА.
И всегда будут пожары, над которыми можно зависнуть. Как они всегда и были, отмечает Фалковски. «Огонь — это не зло», — говорит он. «Эти экосистемы эволюционировали вместе с огнем. Проблема в том, что люди слишком близко подходят к местам, которые должны гореть».
Сара Скоулс — базирующийся в Колорадо научный журналист, автор книги «Countdown: The Blinding Future of Nuclear Weapons».
