Em agosto de 2015, um grupo de pesquisadores oceânicos se reuniu na costa da Costa Rica para estudar o comportamento de nidificação da rara tartaruga marinha Olive Ridley. Os cientistas queriam descobrir o comportamento misterioso das tartarugas no mar - um desconhecido até para os especialistas sobre a migração anual dos répteis, conhecida como arribada. Para fazer isso, eles se voltaram para uma ferramenta de pesquisa improvável: os drones. Bem acima deles, um planador de asa fixa do eBay daveyFly analisou a cena.
Usando o planador, os pesquisadores foram capazes de observar as tartarugas se reunindo no mar em grupos antes de fazer o seu caminho para a praia para o ninho, uma descoberta que levantou novas questões comportamentais. Mas depois de cinco vôos, o especialista em drones Rett Newton, da Duke University, percebeu algo estranho. A areia da praia estava agarrada às peças metálicas da aeronave. Mais alarmante, um barulho estranho estava saindo do motor.
“Quando começamos a operar o motor, começamos a ouvir alguns sons crocantes”, diz Newton. Foi se houvesse areia nas engrenagens.
Houve. A areia, que era de natureza vulcânica, ficou magneticamente atraída pelos motores do motor. Este foi um desafio que os pesquisadores não haviam previsto. Preocupada com a possibilidade de a areia interferir nos sensores eletrônicos do drone, eles se mudaram para um campo de futebol e terras próximas. "Caso contrário, teria destruído completamente nossas aeronaves", diz Newton.
Drones não são apenas para os militares e tecnologicamente inclinados. Agora, os pesquisadores que normalmente pensam em mergulhar ou vadear estão começando a se voltar para os céus para ajudá-los a resolver questões que de outra forma seriam irrespondíveis. Os drones, ou sistemas autônomos não tripulados (UAS), podem fornecer uma vantagem crucial quando se trata de contagem de populações de leões marinhos, rastreamento de recifes de coral, mapeamento de florescências de fitoplâncton e até mesmo teste de bafômetro nas baleias.
No entanto, a transição das operações terrestres de drones para a operação em mar aberto representa grandes desafios - como ilustra a expedição de tartarugas marinhas de Olive Ridley. No caso do projeto de tartarugas marinhas, a areia magnética tornou-se mais um desafio em uma lista de considerações sobre o planejamento da missão, que incluía água salgada, brilho reflexivo, bateria de curta duração, águas agitadas e condições de vento.
Então, por que alguns pesquisadores acham que vale a pena usar drones no oceano?
Uma rara tartaruga marinha ridley chega à praia de Ostional, Costa Rica. Os drones podem ajudar os pesquisadores a descobrir seu comportamento misterioso no mar. (Solvin Zankl / Alamy) Uma das razões pelas quais as instituições de pesquisa estão ansiosas para usar a tecnologia de drones é que o preço dos drones de consumo finalmente se tornou dentro de suas possibilidades. Um drone de baixo custo usado para fins de ensino pode chegar a US $ 500, e modelos mais sofisticados com sensores e câmeras sofisticados têm um preço entre US $ 20.000 e US $ 50.000. Outra é que as operações de campo no oceano aberto são inerentemente perigosas para os membros da tripulação - assim como os aviões. Um estudo de 2003 sobre perigos de biólogos de animais selvagens listados como aeronaves leves cai como o assassino número um de cientistas de campo.
O Departamento de Defesa começou o uso de drones baseado na terra com a invenção do Predator em 1994. Desde então, os drones tornaram-se onipresentes - e às vezes controversos - ferramentas militares. No entanto, de acordo com John C. Coffey, engenheiro-chefe de sistemas da Administração Nacional Oceânica e Atmosférica (NOAA), os drones só se tornaram um foco para a pesquisa oceânica há cinco anos. Embora possam ser rastreados para projetos da NOAA que remontam a pouco mais de uma década atrás, uma série de obstáculos precisava ser resolvida antes que a tecnologia fosse confiável o suficiente para ser usada no campo.
Um ambiente de navio pode ser bastante confuso para um drone. “As operações de bordo são entre 10 e 100 vezes mais difíceis que as operações terrestres”, diz Coffey. Para manter o equilíbrio e a direção, o drone conta com uma série de sensores que medem a força da gravidade, a pressão atmosférica, o campo magnético da Terra e a rotação angular. Esses sensores são calibrados para as condições prévias do ambiente. Mas o convés de um navio faz um começo rochoso. O balanço pode causar uma calibração ruim, enviando o drone para um mergulho inesperado no meio do voo e levando uma missão de resgate por cientistas frustrados. Os drones impermeáveis existem, mas muitas vezes não suportam os sensores apropriados para a coleta de dados.
“A decolagem e o pouso de um alvo em movimento são realmente difíceis”, diz Coffey. Além disso, o próprio navio envia uma série de sinais, como radar e rádio, que podem causar problemas para um voo de drone. Coletivamente conhecido como interferência eletromagnética, esses sinais devem ser levados em consideração antes de uma missão planejada. Os obstáculos colocados por um mar instável fizeram com que alguns cientistas adotassem uma abordagem mais criativa.
Michael Moore, da Woods Hole Oceanographic Institution, pesquisa mamíferos marinhos, especificamente grandes baleias como jubartes e baleias-francas. Ele trabalhou ao lado desses gigantes nos últimos 37 anos e se interessou em avaliar a saúde das baleias por meio de pesquisas aéreas com fotos usando pequenos aviões há 20 anos. Inspirado pelo trabalho de um colega usando drones para pesquisar populações de pinguins na Antártida, Moore decidiu tentar usar drones em 2013.
As baleias vivem a uma distância considerável da costa e, como a FAA exige uma linha de visão entre um piloto e um drone, uma decolagem costeira estava fora de questão. Em vez disso, Moore e seus colegas precisavam pilotar um drone de um pequeno barco. Mas quando ele perguntou aos contatos da Marinha sobre logística de vôo, Moore diz, ele recebeu observações de advertência de dúvida.
No início, os cientistas enganaram o drone, calibrando em terra e imediatamente desligando-o antes de transferi-lo para o barco e sair para a água. Mas um engenheiro da equipe de Moore, Don LeRoi, mais tarde desenvolveu um patch de código para o drone Mikrokopter que eles usaram, e em 2014 a Mikrokopter absorveu o código “boat mode” em seu sistema operacional. A 3D Robotics, maior fabricante de drones de consumo dos Estados Unidos, anunciou em abril que estará apoiando software similar em seu novo robô Solo.
"Adivinhe, descobrimos", diz Moore.
Também tomada por um hexacopter, esta foto mostra as condições comparativas do corpo de baleias assassinas. A fêmea no topo aparece magra e em mau estado. A baleia no fundo está grávida, com o corpo saliente na parte de trás da caixa torácica. (NOAA, Aquário de Vancouver) Moore agora usa drones regularmente, e está aperfeiçoando um método de coleta de baleias pelo qual um drone hexacopter paira de seis a dez pés sobre uma baleia submersa e espera que o animal apareça e expire. Uma placa esterilizada fica em cima do drone, que coleta o vapor condensado. Moore espera coletar dados químicos suficientes, incluindo DNA, presença microbiana e níveis de hormônios da respiração das baleias para desenvolver um método para avaliar a saúde das baleias. Coletas bem-sucedidas exigem que o piloto do drone sente o drone imediatamente dentro do alcance de tiro do blowhole.
Do barco, os cientistas confiam em pistas visuais. "O (drone) tende a se mexer um pouco", diz Moore.
Talvez mais formidável do que os desafios técnicos dos drones de pesquisa oceânica são desafios burocráticos da FAA. As operações através da NOAA, uma agência governamental, têm um protocolo padrão semelhante a todas as outras aeronaves públicas que voam no céu, mas entidades públicas como universidades e instituições de pesquisa devem solicitar uma isenção. Sob a isenção, o piloto do drone deve ser um piloto licenciado, pilotar o drone a menos de 400 pés durante o dia e estar à vista do drone.
Um novo desenvolvimento, no entanto, pode ajudar a tornar mais fácil para os pesquisadores acessar e usar drones para este tipo de pesquisa. A partir de 29 de agosto, uma nova seção dos regulamentos da FAA (Seção 107) teve como objetivo aumentar o número de não-amadores que têm acesso a drones, adicionando um teste especial em que um indivíduo de uma instituição ou corporação pode se tornar um piloto certificado. .
A Duke University abriu um novo centro, o Marine Conservation Ecology Unmanned Systems Facility, no outono de 2015 para ajudar pesquisadores e estudantes interessados a navegar na complicada tecnologia e regulamentos que envolvem projetos de pesquisa oceânica baseados em drones. O centro ofereceu suas primeiras aulas neste verão e planeja a conclusão de seu centro em uma casa de barcos renovada até o final de outubro. Um workshop sobre uso de drones para aplicações marítimas na Duke no verão de 2015, que incluiu mais de 50 especialistas em tecnologia de veículos autônomos, destacou a necessidade de um centro para coordenar projetos regionais e globais.
David Johnston, diretor da instalação, diz que ele e espera que a universidade possa ser um centro de colaboração e compartilhamento de informações para futuras pesquisas sobre drones oceânicos. Ele vê contratempos como a interferência magnética da areia na Costa Rica como uma necessidade para promover a tecnologia. “Os drones são outro exemplo de onde podemos usar para experimentar o ambiente de novas maneiras e abordar questões que não poderíamos abordar com facilidade, ou mesmo de maneira alguma.”
Saiba mais sobre os mares com o Smithsonian Ocean Portal.
