С небес под землю: какие сенсоры могут быть установлены на беспилотники участников Технологического конкурса НТИ Up Great «Экспедиция»

Согласно условиям конкурса, командам-участникам предстоит собрать и оттестировать программно-аппаратный комплекс, в который будут интегрированы различные сенсоры, позволяющие «заглянуть» под землю.

Такие технологии уже существуют и давно не ограничиваются распространенными в быту металлоискателями. Благодаря применению сразу нескольких видов таких сенсоров, анализу и сопоставлению данных можно «увидеть» не только металлические объекты, но также предметы из дерева, керамики, камня, пластиков и композитных материалов. О некоторых разновидностях таких сенсоров рассказываем ниже.

Георадары

Эта технология похожа на обычные радиолокаторы. Только для проникновения в плотную среду используются сверхкороткие электромагнитные импульсы — от 10 МГц до 1000 МГц. В археологии хорошие результаты дают георадары с частотой импульса 250 МГц. Георадар «видит» различия в диэлектрической проницаемости и электропроводимости разных материалов. Испускаемый импульс отражается от границ сред и объектов, попадает на приемную антенну и интерпретируется аппаратно-программным модулем. Разработки технологии ведутся с конца 1960-х годов. Размещенный на летательном аппарате георадар был впервые применен в 1973 году для обнаружения водоносных слоев в пустынях Средней Азии.

Однако долгое время георадары были слишком громоздкими приборами, а мощностей вычислительных систем не хватало для детализированной интерпретации данных. Относительно массовое применение началось только в 2000-х. А сейчас георадары могут генерировать полноценные 3D-модели подземных объектов, таких, как древние фундаменты и остатки стен, на глубине до 20 м. Георадары широко применяются при подготовке строительных площадок и в археологии. Так, в начале 2010-х ученые Казанского университета с помощью радиолокационного сканирования успешно определили перспективные места археологических раскопок на территории Болгарского историко-архитектурного музея-заповедника (Республика Татарстан). Одной из самых примечательных археологических находок, сделанных с помощью георадара высокого разрешения, является древнеримский Форум возрастом около 2000 лет, обнаруженный на территории археологического парка Карнунтум в 30 км от Вены (Австрия).

Лидары

Часто в полевых условиях для того, чтобы заглянуть под землю, необходимо сначала увидеть, что находится на земле. Рельеф может быть скрыт растительностью, расчищать которую в рамках предварительного исследования местности (а тем более — при сканировании с воздуха) может быть нецелесообразно. Тогда на помощь приходят промышленные лидары. Без этой технологии сейчас не обходится ни один ассистент водителя автомобиля, а для систем автопилота на дороге — это вообще «глаза». LIDAR — это аббревиатура от «Light Detection And Ranging», технология обнаружения и расчета расстояния с помощью света. Под «светом» здесь понимается ИК-излучение или лазерный луч. Сенсор считывает и анализирует поглощение и преломление потока фотонов в прозрачных средах. Так лидар может «видеть» сквозь листву. Так международная команда ученых выяснила, что храмовый комплекс Анкгор-Ват в Камбодже — это часть огромного утраченного города с разветвленной сетью водных каналов, который до сих пор скрыт под зеленью джунглей.

Магнитометры

Еще один класс сенсоров, которые могут применить участники конкурса «Экспедиция», — это магнитометры. Виды этих приборов столь же разнообразны, сколь разнообразны характеристики электромагнитного поля. Они могут измерять направление поля, его напряженность, магнитный поток, проницаемость, индукцию и т.д. А магнитное поле есть, как известно, у каждого объекта и каждого материала. Достаточно будет вспомнить, что первым, кто установил магнитометр на летательный аппарат для измерения поля Земли, был советский географ А. А. Логачев. И было это в 1936 году.

Помимо перечисленных видов сенсоров, задание конкурса Up Great «Экспедиция» предполагает установку на БАС тепловизоров, гиперспектральных камер, гамма-радаров и приборов электроразведки.