En agosto de 2015, un grupo de investigadores oceánicos se reunieron en la costa de Costa Rica para estudiar el comportamiento de anidación de la rara tortuga marina Olive Ridley. Los científicos querían descubrir el misterioso comportamiento de las tortugas en alta mar, algo desconocido incluso para los expertos en la migración anual de los reptiles, conocida como la arribada. Para hacerlo, recurrieron a una herramienta de investigación poco probable: los drones. Muy por encima de ellos, un planeador de ala fija senseFly eBee examinó la escena.
Usando el planeador, los investigadores pudieron observar a las tortugas que se congregaban en alta mar en grupos antes de dirigirse a la playa para anidar, un descubrimiento que planteó nuevas preguntas de comportamiento. Pero después de cinco vuelos, el especialista en drones Rett Newton de la Universidad de Duke notó algo extraño. La arena de la playa se aferraba a las piezas metálicas del avión. Más alarmante, un extraño ruido emitía el motor.
"Cuando comenzamos a hacer funcionar el motor, comenzamos a escuchar algunos sonidos crujientes", dice Newton. Era si había arena en los engranajes.
Había. La arena, que era de naturaleza volcánica, se había atraído magnéticamente a los motores del motor. Este fue un desafío que los investigadores no habían previsto. Preocupados de que la arena pudiera interferir con los sensores electrónicos del dron, se mudaron a un campo de fútbol cercano y tierras de cultivo. "De lo contrario, habría destruido por completo nuestro avión", dice Newton.
Los drones no son solo para militares y tecnológicamente inclinados. Ahora, los investigadores que generalmente piensan en bucear o vadear están comenzando a recurrir a los cielos para ayudarlos a abordar las preguntas que de otra forma no tendrían respuesta. Los drones, o sistemas autónomos no tripulados (UAS), pueden proporcionar una ventaja crucial a la hora de contar las poblaciones de leones marinos, rastrear los arrecifes de coral, mapear las floraciones de fitoplancton e incluso realizar una prueba de alcoholemia a las ballenas.
Sin embargo, la transición de las operaciones terrestres de drones a operar en mar abierto plantea grandes desafíos, como lo ilustra la expedición de tortugas marinas de Olive Ridley. En el caso del proyecto de tortugas marinas, la arena magnética se convirtió en otro desafío más en una lista de consideraciones de planificación de la misión que ya incluía agua salada, reflejos reflectantes, batería de corta duración, aguas picadas y condiciones ventosas.
Entonces, ¿por qué algunos investigadores creen que vale la pena usar drones en el océano?
Una rara tortuga marina de golf llega a la playa de Ostional, Costa Rica. Los drones podrían ayudar a los investigadores a descubrir su misterioso comportamiento en alta mar. (Solvin Zankl / Alamy) Una de las razones por las que las instituciones de investigación están ansiosas por usar la tecnología de drones es que el precio de los drones de consumo finalmente se ha convertido dentro de sus posibilidades. Un dron de gama baja utilizado con fines educativos puede ser tan bajo como $ 500, y los modelos de gama alta con sensores y cámaras sofisticados tienen un precio de entre $ 20, 000 y $ 50, 000. Otra es que las operaciones de campo en mar abierto son inherentemente peligrosas para los miembros de la tripulación, al igual que los aviones. Un estudio de 2003 sobre los peligros de los biólogos de la vida silvestre enumeró los accidentes de aviones ligeros como el asesino número uno de los científicos de campo.
El Departamento de Defensa comenzó a utilizar drones terrestres con la invención del Depredador en 1994. Desde entonces, los drones se han convertido en herramientas militares omnipresentes, y a veces controvertidas. Sin embargo, según John C. Coffey, ingeniero jefe de sistemas de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA), los drones solo se convirtieron en un foco para la investigación oceánica hace cinco años. Si bien pueden rastrearse hasta los proyectos de NOAA que se remontan a hace poco más de una década, era necesario resolver una serie de obstáculos antes de que la tecnología fuera lo suficientemente confiable como para usarla en el campo.
El entorno de un barco puede ser bastante confuso para un dron. "Las operaciones a bordo son entre 10 y 100 veces más difíciles que las operaciones en tierra", dice Coffey. Para mantener el equilibrio y la dirección, el dron se basa en una serie de sensores que miden la fuerza de gravedad, la presión atmosférica, el campo magnético de la Tierra y la rotación angular. Estos sensores están calibrados para las condiciones previas del entorno. Pero la cubierta de un barco es un comienzo difícil. El balanceo puede causar una mala calibración, enviando el dron a un vuelo inesperado en medio del vuelo y provocando una misión de rescate por científicos frustrados. Existen drones impermeables, pero a menudo no son compatibles con los sensores adecuados para la recopilación de datos.
"Despegar y aterrizar desde un objetivo en movimiento es realmente difícil", dice Coffey. Además, el barco en sí envía una serie de señales, como el radar y la radio, que pueden causar problemas para un avión no tripulado en pleno vuelo. Colectivamente conocidas como interferencia electromagnética, estas señales deben tenerse en cuenta antes de una misión planificada. Los obstáculos que plantea un mar inestable hicieron que algunos científicos adoptaran un enfoque más creativo.
Michael Moore de la Institución Oceanográfica Woods Hole investiga mamíferos marinos, específicamente ballenas barbadas grandes como las ballenas jorobadas y las ballenas francas. Ha trabajado junto a estos gigantes durante los últimos 37 años y se interesó en evaluar la salud de las ballenas a través de encuestas aéreas con aviones pequeños hace 20 años. Inspirado por el trabajo de un colega usando drones para encuestar a las poblaciones de pingüinos en la Antártida, Moore decidió intentar usar drones en 2013.
Las ballenas viven a una distancia considerable de la costa y dado que la FAA requiere una línea de visión entre un piloto y un avión no tripulado, un despegue costero estaba fuera de discusión. En cambio, Moore y sus colegas necesitaban volar un avión no tripulado desde un pequeño bote. Pero cuando preguntó a los contactos en la Armada sobre la logística de vuelo, Moore dice que recibió comentarios cautelosos de duda.
Al principio, los científicos engañaron al dron calibrándolo en tierra e inmediatamente lo apagaron antes de transferirlo al bote y dirigirse al agua. Pero un ingeniero del equipo de Moore, Don LeRoi, más tarde desarrolló un parche de código para el dron Mikrokopter que usaron, y para 2014 Mikrokopter absorbió el código del "modo de barco" en su sistema operativo. 3D Robotics, el mayor fabricante de drones de consumo de los Estados Unidos, anunció en abril que respaldarán un software similar en su nuevo dron Solo.
"Adivina qué, lo descubrimos", dice Moore.
También tomada por un hexacóptero, esta foto muestra las condiciones corporales comparativas de las orcas. La hembra en la parte superior parece delgada y en mal estado. La ballena en el fondo está embarazada, su cuerpo sobresale de la caja torácica. (NOAA, Acuario de Vancouver) Moore ahora usa drones de manera regular y está perfeccionando un método de recolección de golpes de ballena mediante el cual un dron hexacóptero se desplaza de seis a diez pies sobre una ballena sumergida y espera a que el animal salga a la superficie y exhale. Una placa esterilizada se encuentra en la parte superior del dron, que recoge el vapor condensado. Moore espera recolectar suficientes datos químicos, incluyendo ADN, presencia microbiana y niveles hormonales del aliento de ballena para desarrollar un método para evaluar la salud de la ballena. La recolección exitosa requiere que el piloto del dron coloque el dron inmediatamente dentro del alcance de tiro del espiráculo.
Desde el bote, los científicos confían en las señales visuales. "El (dron) tiende a temblar un poco", dice Moore.
Quizás más formidables que los desafíos técnicos de los drones de investigación oceánica son los desafíos burocráticos de la FAA. Las operaciones a través de NOAA, una agencia gubernamental, tienen un protocolo estándar similar a todos los demás aviones públicos que vuelan en el cielo, pero las entidades públicas como universidades e instituciones de investigación deben solicitar una exención. Según la exención, el piloto de drones debe ser un piloto con licencia, volar el dron a menos de 400 pies durante el día y estar a la vista del dron.
Sin embargo, un nuevo desarrollo puede ayudar a facilitar a los investigadores el acceso y uso de drones para este tipo de investigación. A partir del 29 de agosto, una nueva sección en las regulaciones de la FAA (Sección 107) tiene como objetivo aumentar el número de no aficionados que tienen acceso a drones, al agregar una prueba especial donde un individuo de una institución o corporación puede convertirse en un piloto de drones certificado .
La Universidad de Duke incluso abrió un nuevo centro, la Instalación de Sistemas No Tripulados de Ecología de Conservación Marina, en el otoño de 2015 para ayudar a los investigadores y estudiantes interesados a navegar por la complicada tecnología y las regulaciones que rodean los proyectos de investigación oceánica basados en drones. El centro ofreció sus primeras clases este verano y planea completarlo en una casa de botes renovada para fines de octubre. Un taller sobre el uso de drones para aplicaciones marinas en Duke en el verano de 2015 que incluyó a más de 50 expertos en tecnología de vehículos autónomos destacó la necesidad de un centro para coordinar proyectos regionales y globales.
David Johnston, el director de la instalación, dice que espera que la universidad pueda ser un centro para la colaboración y el intercambio de información para futuras investigaciones de drones oceánicos. Él ve reveses como la interferencia magnética de la arena en Costa Rica como una necesidad para avanzar en la tecnología. "Los drones son otro ejemplo de dónde podemos usar para muestrear el entorno de nuevas maneras y abordar preguntas que no necesariamente hubiéramos podido abordar fácilmente, o incluso en absoluto".
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