ناسا و دانشمندان اداره ملی اقیانوسی و جوی در حال همکاری با یکدیگر هستند تا فناوری سنجش از راه دور را برای استفاده در واکنش نشت نفت آزمایش کنند.
درست در سواحل سانتا باربارا، کالیفرنیا، هزاران گالن نفت از شکاف‌های کف دریا نفوذ می‌کند و هر روز به سطح می‌آید. اما این یک منطقه فاجعه نیست: این یکی از بزرگترین تراوش‌های نفتی طبیعی در جهان است و اعتقاد بر این است که هزاران سال فعال بوده است.
قابلیت اطمینان این نشت‌ها، این منطقه را به آزمایشگاه طبیعی مهمی برای دانشمندان تبدیل می‌کند، از جمله آزمایشگاه‌هایی با پروژه ضخامت نشت نفت دریایی (MOST)، همکاری بین ناسا و اداره ملی اقیانوسی و جوی (NOAA) برای تولید تشخیص نشت نفتی خودکار عملیاتی، تجزیه و تحلیل نقشه های جغرافیایی گستره نفت، و برنامه های کاربردی تعیین ضخامت نفت.
تیم MOST در حال کار برای ایجاد راهی برای NOAA - آژانس فدرال پیشرو برای شناسایی و ردیابی نشت نفت ساحلی - برای استفاده از داده‌های سنجش از راه دور نه تنها برای تعیین محل نفت، بلکه ضخیم‌ترین قسمت‌ها، یکی از قطعات مفقود حیاتی، استفاده می‌کند. جهت هدایت فعالیت های واکنش و اصلاح. این تیم اخیراً یک کمپین پاییز در سانتا باربارا را به پایان رسانده است.
کاتلین جونز، محقق MOST در آزمایشگاه رانش جت ناسا در جنوب کالیفرنیا گفت: ما از یک ابزار راداری به نام UAVSAR برای تعیین ضخامت نفت در یک لکه نفتی استفاده می کنیم. این روغن غلیظ‌تر برای مدت طولانی‌تری در محیط باقی می‌ماند و بیشتر از روغن رقیق به حیات دریایی آسیب می‌زند. و اگر می‌دانید کجاست، می‌توانید پاسخ دهندگان را به آن مناطق مشکل‌ساز هدایت کنید.
پهپاد ناسا، یا رادار دیافراگم مصنوعی وسایل نقلیه هوایی غیرمسکونی، به بدنه هواپیما متصل می شود که تصویری به وسعت تقریباً 12 مایل (عرض 19 کیلومتر) از یک منطقه جمع آوری می کند.
اما تصاویر SAR بر خلاف آنهایی هستند که از سایر سنسورها به دست آمده اند. این ابزار پالس‌های راداری را به سطح اقیانوس می‌فرستد و سیگنال‌هایی که به عقب بازمی‌گردند برای تشخیص ناهمواری‌های ناشی از امواج در سطح اقیانوس استفاده می‌شوند. هنگامی که روغن وجود دارد، امواج را مرطوب می کند و مناطقی از آب صاف تر ایجاد می کند. این مناطق صاف و روغنی در تصاویر SAR تیره‌تر از آب تمیز اطراف به نظر می‌رسند - هر چه روغن غلیظ‌تر باشد، منطقه تیره‌تر به نظر می‌رسد.
سپس مشاهدات هوابرد باید تایید شوند، به این معنی که دانشمندان باید با قایق به همان منطقه بروند تا ضخامت روغن را با دست اندازه‌گیری کنند.
بن هولت، همچنین یکی از محققین JPL برای MOST، گفت: «ما نمونه‌گیر را که مانند لوله‌ای است که دو طرف آن باز است را در آب قرار می‌دهیم و اجازه می‌دهیم برای لحظه‌ای در آنجا بماند. و سپس هنگامی که لوله را می بندید، یک لایه کوچک از روغن و آب جمع می شود. پس از ته نشین شدن لایه روغن، می توانید ضخامت لایه روغن را اندازه گیری کنید و آن را با مشاهدات پهپاد مقایسه کنید تا ببینید چقدر با هم مطابقت دارند.
چگونه MOST متولد شد
در ابتدا، پهپاد نامزدی بعید برای ردیابی یا مشخص کردن نفت به نظر می رسید. این برای اندازه گیری تغییرات سطح زمین - به عنوان مثال، پس از یک زلزله یا فوران آتشفشانی - توسعه یافته است. اما در خلال نشت نفت Deepwater Horizon در سال 2010 در خلیج مکزیک، الیجا رمزی، دانشمند سازمان زمین شناسی ایالات متحده، با جونز تماس گرفت تا بتواند از این ابزار برای شناسایی نفتی که به ساحل لوئیزیانا می آید استفاده کند.
جونز گفت: «نشانه‌ها حاکی از آن بود که این ابزار کار نمی‌کند، زیرا این ابزار از طول موج بسیار طولانی برای این منظور استفاده می‌کند. "اما ما گفتیم، "به هر حال بیایید آن را امتحان کنیم."
او و هولت خوشحال بودند که این کار را انجام دادند.
جونز گفت: «آن چیزی که می‌توانستید با پهپاد ببینید، باورنکردنی بود، زیرا بسیار حساس‌تر از ابزارهای ماهواره‌ای است. پهپاد نسبت به ابزارهای معمولی SAR ماهواره ای به بازده کم از مناطق تحت پوشش نفت حساس تر است. بنابراین ما توانستیم روغن را شناسایی کرده و غلظت روغن موجود را محاسبه کنیم.»
یافته‌های آنها اثبات مفهوم بود و در سال 2012 منتشر شد. در سال‌های بعد، امکان مقیاس‌بندی این نوآوری برای تجزیه و تحلیل و ارزیابی ریسک بیشتر مورد بررسی قرار گرفته است.
در سال 2018، فرانک مونالدو، دانشمندی در دانشگاه مریلند که سال ها با NOAA کار کرده بود، علاوه بر محققان در کانادا با جونز، هولت و تیمی از NOAA، گارد ساحلی ایالات متحده و بخش خصوصی همکاری کرد. و نروژ، برای فرموله کردن پیشنهاد MOST. در سال 2019، برنامه بلایای ناسا این مفهوم را برای اجرا برای کاهش خطر بلایا و تقویت انعطاف‌پذیری انتخاب کرد و پروژه چهار ساله MOST راه‌اندازی شد.
غیر منتظره، استقرار در دنیای واقعی
در حالی که تیم MOST در حال آماده شدن برای حرکت برای کمپین میدانی پاییزی خود بود، که قرار بود اولین دوشنبه ماه اکتبر آغاز شود، مقامات در حال پاسخ به گزارش‌های مربوط به نشت نفت در سواحل هانتینگتون بیچ، کالیفرنیا - تنها 130 مایل (209 کیلومتر) بودند. جنوب محل مبارزات میدانی سانتا باربارا.
چند نفر از اعضای تیم MOST به سرعت درگیر ارائه داده‌های مربوط به نشت شدند. چیزی که قرار بود یک کمپین تمرینی در شرایط کنترل‌شده باشد، به سرعت به آزمایشی در دنیای واقعی برای کاربرد پهپاد در یک شرایط اضطراری نشت نفت تبدیل شد.
جونز گفت: «این واقعاً با انجام یک دویدن تمرینی متفاوت بود، زیرا مردم در پاسخگویی غرق شده بودند. اما وقتی NOAA داده‌های پهپاد را دریافت کرد، از آن برای ترسیم نفت استفاده کرد و سپس گزارش نظارت بر آلودگی دریایی را بر اساس آن منتشر کرد. این اولین باری بود که با استفاده از داده های یک ابزار هوابرد انجام شد.
در حالی که UAVSAR در این شرایط ارزشمند بود، استقرار نمی‌توانست جایگزین عملیات میدانی برای اهداف علمی شود، زیرا آنها قادر به اندازه‌گیری با قایق نبودند. هولت گفت: ما واقعاً هیچ اندازه‌گیری در محل برای مقایسه نداشتیم. ارزش واقعی تلاش‌های کاتلین و سایر اعضای تیم UAVSAR برای پردازش و بارگذاری داده‌های UAVSAR و سپس استفاده توسط NOAA بود.
اگرچه قابلیت‌های پهپاد در تشخیص ضخامت نشت نفت مفید است، اما پرواز هواپیما بر فراز هر لکه نفتی عملی نیست. بنابراین هنگامی که داده‌های کمپین‌های میدانی بهار و پاییز تأیید شد، برای آموزش الگوریتم‌هایی برای محاسبه خودکار ضخامت روغن از داده‌های SAR استفاده می‌شود.
پهپاد نمونه اولیه ماموریت ماهواره ای آتی به نام رادار دیافراگم مصنوعی ناسا-ایسرو یا NISAR است که با مشارکت ناسا و سازمان تحقیقات فضایی هند (ISRO) انجام می شود. اگر همه چیز طبق برنامه پیش برود، روش‌ها و الگوریتم‌های توسعه‌یافته در طول پروژه MOST می‌توانند روی داده‌های ماموریت جدید نیز اعمال شوند.
جونز گفت: "ایده در اینجا این است که در دو سال یا بیشتر، زمانی که پروژه MOST به پایان برسد، ما یک سیستم نمونه اولیه برای تشخیص ضخامت نفت خواهیم داشت که NOAA می تواند از آن استفاده کند و در هنگام پاسخ به نشت نفت توزیع کند." با همکاری ناسا با NOAA، ما می‌توانیم این اطلاعات را به کسانی که می‌توانند از آن استفاده عملی کنند، منتقل کنیم.
های فن تک از شما دعوت می کند نظرات خود را در مورد این مقاله به اشتراک بگذارید