Ученые открывают из космоса потайную дверь в мир птиц и животных
Грандиозный совместный российско-германский проект «Икарус», охватывающий треть земного шара, — от Испании до Дальнего Востока и от Африки до Северного Ледовитого океана, на этой неделе стал реальностью: специалисты перевели его в рабочий режим. На его подготовку потребовалось 10 лет. «Икарус» призван организовать глобальный контроль из космоса за перемещением птиц и животных.
Ученые открывают потайную дверь в загадочный мир птиц и животных, чтобы понять причины изменения миграционных потоков, разобраться в сложных процессах, происходящих в экосистемах, ведь от них во многом зависит и наша жизнь.
Как это работает? К птицам и животным прикрепляют датчики (тэги), с помощью которых передается информация на борт Международной космической станции. После обработки в бортовом компьютере подробные данные поступают из космоса в подмосковный Центр управления полетами (ЦУП-М), в РКК «Энергия» в том же подмосковном Королеве, Институт географии РАН и, конечно же, коллегам в Германию. Кажется, все просто, но в действительности эта схема потребовала решения сложнейших задач и суперсовременной техники XXI века.
Возьмем датчик, прикреп-ляемый к мигрирующим птицам и животным. Здесь существует жесткий весовой лимит — вес датчика не должен превышать 3% от веса тела, чтобы не влиять на естественное поведение животных. Чем он меньше, тем больше видов животных можно вовлечь в исследования. Датчик «Икарус» весит всего 5 граммов. И в эти крохи специалисты поместили целую лабораторию: литий-полимерный аккумулятор, передатчик, GPS-приемник, магнитометр, электронную плату, акселерометр, измеряющий ускорение движения. В мини-лабораторию также входят датчики температуры окружающей среды, давления, влажности, антенна, солнечные батареи. Еще не так давно подобный комплект весил несколько кило, а сегодня — в сотню раз меньше. При этом срок службы датчика — более девяти месяцев. Поистине — техника на грани фантастики!
Как только появляется МКС и датчик попадает в поле зрения антенн «Икаруса», он начинает принимать сигналы из космоса и отправлять на орбитальную станцию координаты собственного местоположения, а также данные, собранные с момента последнего контакта. На весь сеанс связи должно быть затрачено 3 секунды, не больше. Миниатюрный передатчик «видит» бортовое оборудование «Икаруса» на расстоянии до 600 км. А затем МКС уходит из поля зрения датчика.
Серьезная проблема была связана с созданием и последующим монтажом на МКС уникального антенного блока, обеспечивающего связь между датчиками, закрепленными на птицах и животных, и орбитальной станцией. Отлично поработали здесь наши конструкторы и космонавты. Таких примеров немало. Мощным мотором в продвижении проекта «Икарус» стал авторитетнейший специалист в космической сфере, доктор технических наук, профессор Михаил Беляев, внедривший 130 изобретений на космических станциях и орбитальных аппаратах. В РКК «Энергия» он является заместителем начальника Центра целевого использования МКС. Не одно десятилетие руководил исследованиями на орбите. Вот и «Икарус» — во многом его детище.
Серьезных остановок в реализации проекта не было, за исключением прокола, связанного с установкой немцами бортового компьютера на МКС. Вот как об этом рассказывается в статье на сайте Баварской радиовещательной корпорации BR.de. Цитирую. «Наблюдения за животными из космоса по проекту «Икарус» должны были начаться еще 10 июля 2019 года. Но пошли сбои в компьютере. Вентиляция не работала должным образом из-за проблем с конденсатором. Пришлось вернуть компьютер на Землю, чтобы заменить комплектующие».
Из-за этого, а также из-за пандемии потеряли больше года. Но в конце концов все трудности были преодолены. Работы в тестовом режиме по проекту «Икарус» начались 10 марта. Четыре месяца шла тщательная проверка аппаратуры и связи. Все звенья глобальной системы работали превосходно. И вот торжественный момент, венчающий десятилетие упорного труда: в середине сентября принято решение о начале планомерных исследований по проекту «Икарус».
Теперь, собственно, о самих исследованиях. В иные годы весной с зимовок возвращаются значительно меньше птиц, чем годом ранее. Куда исчезают пернатые — погибают, меняют летнюю территорию, остаются обживать промежуточную остановку на длинном пути миграции? Мы этого не знаем. Используемые до сей поры технологии глобального слежения не охватывают около 75% видов птиц и млекопитающих, большей частью мелких. Для них нужны очень легкие датчики, а таких до недавнего времени не было. Кроме того, базовый компьютер должен быть установлен на низко летящем космическом объекте. МКС подходит, средняя высота полета станции — 400 км. Орбита же спутников выше вдвое — 700-800 км минимум. Это больше подходит для изучения миграции крупных животных. «Икарус» же ориентирован, повторю, прежде всего на мелкую живность — и в этом его уникальность.
И тут вопрос: а чем, собственно, нам так интересны черные дрозды, утки и прочие кукушки? За ответом я обратился к старшему научному сотруднику Института географии РАН Григорию ТЕРТИЦКОМУ.
— Возьмем черных дроздов, — говорит Григорий Маркович. — Они давно интересуют ученых. Этих птиц вы встретите во многих европейских странах, где это самая многочисленная птица городских парков. Что касается России, то раньше, лет 30 назад, у нас их было значительно меньше, но в последние годы черные дрозды увеличивают численность и расширяют ареал обитания на восток и на север. Что является для них стимулом к миграции? Почему часть этих птиц улетает на зимовку, а часть остается? Чем это обусловлено — меняющимся климатом или генетикой? Между прочим, остающиеся на зиму сильно рискуют, если ударят сильные длительные морозы... Интересная загадка, мы надеемся, что удастся приблизиться к ее решению. Дроздов начали ловить на биостанции «Рыбачий» Зоологического института РАН и в Приокско-Террасном заповеднике. Через несколько дней начнется отлов на других объектах.
— Нам важно знать больше о путях миграции птиц с зимовок в Юго-Восточной Азии в западные и центральные районы России, — продолжает ученый, — потому что некоторые из них заражены птичьим гриппом в Восточной Азии. Если бы специалисты имели полную информацию, то могли предпринять контрмеры. Или вот. Стаи аистов по пути на юг останавливаются на южной окраине Сахары и отдыхают там, где размножается саранча. Это точный указатель. Уничтожая своевременно саранчу, можно противодействовать эпидемии и избежать гибели посевов. А в целом забота о сохранении экосистем — это забота о ближайшем будущем человечества.
Кроме черных дроздов в первоочередной список попали кукушки, журавли, утки, кулики... Из мелких животных — грызуны, являющиеся переносчиками опасных болезней. В рамках «Икаруса» будут изучать миграцию касаток. Среди крупных млекопитающих в фокусе внимания окажутся кабаны, сайгаки, тигры, олени...
Проект «Икарус» предназначен и для отработки необычных технологий. А на следующем этапе подобные исследования можно будет развернуть и со спутников.