לוויינים 'ראו' צבי ים, איומי אוקיינוס

מערכת מעקב במסלול נמוך של כדור הארץ מאתרת צבים, סירות, ציפורים, כתמי שמן ועוד.

מעקב אחר חיות בר כמו צב הים הירוק הזה בסכנת הכחדה אפשרי בגלל משדרים קלים. טמפרטורת המים, עומק הצלילה ונתונים אחרים שנאספים בכל מקום על פני כדור הארץ מועברים למקלט הלוויין הקרוב ביותר של ארגוס המופעל על ידי קבוצת CLS הצרפתית. קרדיט: המרכז הלאומי הצרפתי לחקר החלל

צבי ים נחשבים לברומטר לבריאות האוקיינוס ​​​​כיוון שרווחתם תלויה בבריאות המערכת האקולוגית שלהם, אמרה שרה הירש ממרכז החיים הימיים של לוגרהד בפלורידה.

בימים אלה, שניהם נהיים חולים יותר. כל מיני צבי הים נחשבים בסכנת הכחדה, אבל קשה לדעת איך להפוך את הדעיכה שלהם כאשר השנים הראשונות לחייהם מבלים באוקיינוס ​​הפתוח, שם זה היה כמעט בלתי אפשרי לעקוב אחריהם.

עד לאחרונה, מדענים התייחסו לילדותם של צבי הים כאל "השנים האבודות", והנתונים היחידים שנאספו על תקופה זו הגיעו ממפגשים מקריים, שאינם מספיקים למאמצים שיטתיים למנוע ציד ומוות בטרם עת. אבל זה התחיל להשתנות בעזרת הטכנולוגיה שסייעה נאס"א להקים לפני עשרות שנים.

טרנספונדרים המיועדים להיצמד לשריון של צב ים הם קלים, ולכן אינם מפריעים ליכולת של החיה לשחות. הבסיס (משמאל) מתעד ושומר את נתוני החיישן, משדר את המידע יחד עם אות GPS כאשר צב צץ. כאשר השריון משיל שכבות, המשדר נופל, כמו זה שנמצא בפלורידה קיז (מימין) או שניתן להסירו בבטחה מצב מקנן (במרכז). לאחר מכן ניתן להוריד כל נתונים מאוחסנים. קרדיט: נאס"א

למידה על הרגלי צבי ים באוקיינוס ​​היא אחת הדרכים שבהן מרכז חיי הים של Loggerhead הממוקם בג'ונו ביץ', פלורידה, תומך בשימור. מימוש המשימה דורש שילוב של טכנולוגיה שפותחה על ידי נאס"א - חיישנים ולוויינים.

הירש, מנהל בכיר של מחקר ונתונים במרכז, אמר בשלב מוקדם, מדענים קיוו להגן על המסדרונות הכבדים ביותר של הצבים על ידי שימוש במשדרים פשוטים כדי לזהות את אותם מקומות בלתי נראים באוקיינוסים. הודות למזעור הטכנולוגיה וחיי סוללה משופרים, הירש והצוות שלה מסוגלים ללמוד הרבה יותר על ידי שימוש בחיישנים ומשדרים ממוזערים לשליחת נתונים ללוויינים.

"עכשיו אנחנו יכולים לאסוף נתונים על עומק על ידי הוספת חיישן לחץ", אמרה. "אנחנו יכולים להסתכל על פרופילי הצלילה של צב כדי לראות כמה זמן הוא מבלה על פני השטח או למטה בתחתית, או במנוחה או בחיפוש אחר מזון." פרטים על מיקומי קרקע האכלה, טמפרטורת מים ומליחות הם עוד כמה נקודות עניין.

החללית טופוגרפיית המים והאוקיינוסים (SWOT) ששוגרה בשנת 2022 היא הלוויין הראשון שיצפה כמעט בכל המים על פני כדור הארץ, וימדוד את גובה המים באגמים, בנהרות, במאגרים ובאוקיינוסים של כדור הארץ. קרדיט: נאס"א

משדר המחובר לגב של צב, בדרך כלל לאחר קבלת טיפול בבית החולים הווטרינרי של המרכז, נועד להחזיק מעמד כשנה לפני נפילה כאשר השריון נוטש את השכבה החיצונית שלו. חיישן מים מזהה מתי צב נמצא על פני השטח ומשדר אוטומטית נתונים מאוחסנים ללוויין. הודות לגששים חדשים שניתן לחבר בבטחה לצבים צעירים, מדענים יודעים כעת שנראה שרבים מבלים את ילדותם בים סרגסו, אזור גדול, רגוע ועמוס באצות ים באמצע האוקיינוס ​​האטלנטי.

מרכז Loggerhead Marinelife Center יכול לאסוף מידע ממשדרים תוך דקות מהורדה באמצעות שירות מחשוב ענן. זה נוסף למסד נתונים משותף עם ארגוני שימור אחרים. כאשר מידע מיקום הוא חלק מהגדרות המשדר, הנתונים יכולים לעדכן אוטומטית מפת מעקב אחר צבים. זה מאפשר לכל אחד ללכת בנתיב של צב, במטרה לעורר אנשים ללמוד על מינים בסכנת הכחדה.

כל הטכנולוגיה הזו, שהיא כעת חלק בלתי נפרד ממאמץ עולמי להחזיר את הירידה של אחד מתושבי הים האהובים ביותר, נוצרה בגלל העניין של נאס"א בתצפית על כדור הארץ.

לאחר שמכלית או כל ספינה אחרת עוזבת את הנמל, יכול להיות קשה לאתר את מיקומה. עם זאת, צי חדש של לוויינים הנושא מטענים של ארגוס יספק מעקב כמעט בזמן אמת אחר נכסים ימיים כדי להבטיח את בטיחות המטען והצוות לאורך המסע. קרדיט: W. Bulach, CC BY-SA 4.0

שלושה מיליון וסופרים

אחד הניסיונות המוקדמים של נאס"א ללמוד עוד על המערכת האקולוגית של האוקיינוס ​​היה שיתוף פעולה עם סוכנויות מרובות, שנקראו ארגוס. טכנולוגיית Argos מורכבת מתגי מעקב עבור מטרות הקשורות לכדור הארץ וחומרת לוויין לשליחה וקבלה של נתונים מטאורולוגיים ואוקיאנוגרפיים. מאז ההשקה הראשונה ב-1978, הטכנולוגיה שודרגה מספר פעמים, והגרסה הנוכחית הושקה ב-2022.

ארגוס משמש כיום למעקב אחר צבי ים וחיות בר אחרות, אלא גם זיהום אוקיינוס, סירות דיג וכלי שיט ימיים אחרים, והוא משדר אותות מצוקה מספינות ומפלטפורמות ימיות.

לאחר שנאס"א התרחקה מהפרויקט בתחילת שנות ה-80, סוכנות החלל הצרפתית הלאומית ללימודי חלל, שותפה מקורית, הקימה שותפות ציבורית-פרטית בשם Collecte Localization Satellites (CLC Group), כדי לנהל את סיום הפרויקט. מינהל האוקיינוס ​​והאטמוספירה הלאומי של ארה"ב (NOAA), שותף מקורי נוסף, ומשתפי פעולה חדשים כמו סוכנות החלל ההודית המשיכו לסייע בפיתוח והטסת הטכנולוגיה.

מעקב אחר משתתפי ספורט אקסטרים ימיים כגון רוכבי היאכטות מסביב לעולם שעגנו בבולטימור קל כעת, הודות למשואות GPS המשדרות נתוני מיקום למכשירי הלוויין של ארגוס. CLS Group מפעילה את המערכת שהחלה בשנת 1978 כשיתוף פעולה בינלאומי עם תמיכת נאס"א. קרדיט: Jyothis, CC BY-SA 3.0

בשנת 2019 הפכה קבוצת CLS, שבסיסה ב-Ramonville-Saint-Agne, צרפת לישות מסחרית מלאה, והחברה הרחיבה את שירות המעקב כדי לענות על ביקוש הולך וגובר ליישומים מסחריים.

"למרות שבמקור הוא שימש ליישומי אוקינוגרפיה, ארגוס התרחב לניטור חיות בר - צבי ים, ציפורים, כמעט כל חיות בר", אמרה אנה סלסאק-ג'ימנז, קצינת תקשורת בקבוצת CLS.

המעבר למגזר הפרטי היה מוצלח להפליא, עם שמונה לוויינים המשרתים משתמשים ב-100 מדינות עם כ-22,000 עוקבים פעילים של חיות בר בכל זמן נתון, כמו גם משדרים על 5,000 כלי שיט ו-7,000 פלטפורמות אוקיינוס ​​כמו אסדות נפט. תשע מאות עובדים ברחבי העולם תומכים ביותר משלושה מיליון שידורי נתונים מדי יום.

תגי המיקום ואיסוף הנתונים מחוברים כעת למיני בעלי חיים רבים, ספינות, מצופים ועוד. כאשר הנתונים מתקבלים על ידי תחנה יבשתית, הם מעובדים עבור לקוחות CLS Group. לאחר מכן ניתן לארגן אותו בגיליונות אלקטרוניים, להוסיף למפות או להמיר אותו לכל פורמט שלקוחות צריכים.

תגי מעקב מאושרים משתמשים בתדר מסוים כדי להפחית רעש להעברת נתונים, וזה הפך למערכת הכנס-הפעל המאפשרת לכל אחד לבנות משדר.

מציפורים ועד כתמי שמן

CLS עובדת גם עם מספר חברות המייצרות תגים לשימושים שונים.

עבור בעלי חיים, המכשיר לא יכול להיות כבד יותר מ-3% ממשקל החיה, מה שהופך את תיוג הציפורים למאתגר במיוחד. אחד ששוקל רק 0.07 אונקיות עשוי עדיין להיות כבד מדי עבור ציפורים מסוימות, אבל עובד מצוין עבור אחרים, מספק מידע חשוב על דפוסי נדידה, אמר סלסק-ג'ימנס.

"הודות למומחיות שיש לנו ב-CLS, נוכל להוסיף נתוני שימוש בקרקע ברגע שנדע לאן הולכות הציפורים", אמרה. שינוי בנתיב הגירה יכול להיות מוסבר בשינויים בשימושי הקרקע היוצרים מכשול. מנהלי קרקעות גם משתמשים בנתונים האלה כדי לשנות את המיקום של חוות רוח כדי להגן על מסדרונות הגירה חשובים.

סוג אחר של תג הוא מעקב אחר זיהום ים. מצופים המוצבים ליד אסדות נפט ימיות עוקבים ללא הרף אחר איכות המים, ומשדרים נתונים באופן קבוע. זה חשוב במיוחד עבור ציוד שאינו נבדק לעתים קרובות. ברגע שנזילה משנה את איכות המים, החברה מקבלת הודעה ויכולה לשלוח צוות תיקון שיתקן את הבעיה.

מצופים נסחפים באמצעות תגי CLS שימשו כדי לעקוב אחר נתיב כתמי נפט ו"איים" של פלסטיק הצפים על הים. השילוב של קואורדינטות GPS וידע על זרמי אוקיינוס ​​וגאות יכול לעזור לצוותי הניקיון להתחיל לעבוד באופן מיידי, ולצמצם את הנזק למערכות אקולוגיות רגישות.

דיג משתמש גם בתגי CLS כדי לנטר תנאים הקשורים לפעילות העסקית שלהם, כולל איכות המים והמיקום של
המלכוד שלהם.

איתור בעיות

מערכת הניטור של כלי השיט CLS היא מערכת מבוססת לוויין לניטור וניהול דיג. בנוסף לאימות שסירות דיג קטן פועלות באופן חוקי באזור הנכון, היא יכולה לספק אזהרה כאשר סירה נכנסת לאזור מוגבל, והצוותים יכולים לשלוח אותות מצוקה אם הם זקוקים לעזרה.

ספינות נוסעים ומשא גדולות דושות אוקיינוס ​​נדרשות להתקין מערכת התרעה לאבטחת אוניות, ומותג אחד, ShipLoc, משתמש במערכת התיוג. זה מאפשר לבעלי ספינות לעמוד בדרישה הימית תוך מעקב אחר כל הצי שלהם. המערכת אף מאפשרת לצוות לשלוח אותות התראה אוטומטיים לחוף כאשר הוא עומד בפני סכנה קרובה.

המספר ההולך וגדל של משתמשים מגדיל את הדרישה למעקב בזמן אמת. בעוד שהלוויינים הנוכחיים מסוגלים לאסוף ולשדר נתונים בערך כל 15 דקות, ייתכן שהכיסוי הזה לא יספיק.

כדי למלא את הפער הזה, CLS יצרה חברה בשם Kinéis כדי לפתח ולהשיק צי של 23 ננו-סטים לשאת מטענים של ארגוס. קבוצת כוכבים ייעודית תספק שירות כמעט בזמן אמת כמעט בכל מקום על פני כדור הארץ.

שיתופי פעולה מתפתחים

ניטור אוקיינוסים הוא משימה אדירה הכוללת רשת של מומחים עולמיים שלעתים חופפים, כך שהם תלויים זה בזה כדי לנהל את עומס העבודה. צומת אחד כזה מתרחש עם הלוויין טופוגרפיית המים והאוקיינוסים (SWOT) שפותח על ידי נאס"א ושותפות אירופה. הלוויין, ששוגר בסוף 2022, צופה בכל המים העיליים של כדור הארץ, ומודד את מאפייני האוקיינוסים ברזולוציה חסרת תקדים, לדברי טהאני עאמר, מנהל התוכנית של SWOT.

"נאס"א מגינה על כוכב הלכת שלנו על ידי הבנת הכל ממחזור המים ועד האטמוספירה. זו עבודה מאתגרת להפליא, ואנחנו עושים זאת בשיתוף פעולה עם כל השותפים הבינלאומיים שלנו", אמר עאמר. מדענים מתכננים להשתמש בנתוני SWOT כדי להבין טוב יותר את מחזור המים העולמי, ולספק תובנה לגבי התפקידים שהאוקיינוסים ממלאים במערכת האקולוגית של כדור הארץ מכיוון, אמר עאמר, "מים מאחדים אותנו, ו-SWOT הוא מים."

CLS Group היא אחת מיותר משני תריסר מאמצים מוקדמים שיעזרו לנאס"א להכין את נתוני ה-SWOT להפצה רחבה יותר. "המומחים שלנו מסייעים בשרשרת העיבוד של נתוני האוקיינוסים", הסביר סלסק-ג'ימנס. "הם גם מכינים את הפורמט של הנתונים וכיצד הם נקראים בזמן שה-SWOT נמצא במסלול."

המידע הזה ישמש כדי לתמוך במאמץ חשוב עבור מדענים ולקוחות CLS כאחד - מודלים להיסחפות. מצופי סחף אוספים נתונים כדי לאמת מודלים המנבאים כיצד דברים זורמים על פני האוקיינוס. זה עשוי להיות מעקב אחר הכיוון של כתם נפט או כתם אשפה באוקיינוס. כאשר מוסיפים נתוני SWOT, המודלים יהיו אמינים יותר.

עם הרחבת שירות המעקב לתעשיות שאינן ימיות, מחקלאות ועד עדכונים במיקור המונים על מסלולי הליכה, סלסאק-ג'ימנז מזכה את שיתוף הפעולה הראשון עם נאס"א על ​​כך שהכל אפשרי.

"זה התחיל עם נאס"א, NOAA, סוכנות החלל הצרפתית וכל השאר", אמרה. "ללא שיתוף הפעולה שלהם וללא עזרתם, ארגוס לא הייתה איפה שהיא היום. לא היו לנו הלוויינים או המטענים במקום אלמלא התרומה של כולם".

מָקוֹר:נאס"א ספינאוף