Живая карта планеты собирается из звериных маршрутов: космос подсветил неожиданные следы на Земле

Наблюдать за животными из космоса ещё недавно казалось фантастикой, но сегодня это становится частью реальной науки. Маленькие метки на телах птиц, млекопитающих и даже насекомых передают данные на спутники, а учёные видят на экране целую "живую" карту планеты. Тысячи траекторий миграций, всплесков активности и неожиданных манёвров складываются в новую картину того, как устроена жизнь на Земле.

Фото: friendsofnasa.org by International Space Station, https://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/

Космонавты на спутнике

Как родился проект ICARUS и почему его перезапустили

Проект ICARUS (International Cooperation for Animal Research Using Space) задуман как глобальная система наблюдения за животными с орбиты. Его цель — отслеживать в реальном времени перемещение и состояние тысяч особей по всему миру: от пернатых кочевников до мелких наземных животных и даже насекомых. Важен не только сам маршрут, но и то, в каких условиях живёт каждое животное: при какой температуре и влажности, на какой высоте и с какой нагрузкой на организм.

Первый этап ICARUS реализовали через антенну на внешней обшивке Международной космической станции. На её установку и запуск ушло восемь лет работы, а первые полноценные наблюдения начались в 2020 году. Всего за год учёные успели проследить передвижения сотен животных примерно пятнадцати видов. Стало ясно, что некоторые птицы совершают почти невероятные перелёты: например, отдельные виды способны без посадки преодолевать огромные расстояния над океаном и континентами.

Затем проект пришлось приостановить: после начала спецоперации в Украине сотрудничество между немецкими и российскими космическими программами было прекращено, и ICARUS временно остался без своей платформы на орбите. Однако пауза стала поводом полностью пересмотреть техническую часть. Инженеры переосмыслили систему и создали новый, более компактный и независимый вариант спутникового комплекса.

"Мне кажется, нам нужна новая система наблюдения за Землёй — за самой жизнью", — говорит директор Института поведения животных общества Макса Планка в Германии и исследователь National Geographic Мартин Викельски.

Учёный подчёркивает, что проект позволит искать ответы на вопросы, которые пока даже сложно сформулировать, а не только проверять уже известные гипотезы, передаёт его слова National Geographic.

ICARUS 2.0: мини-антенны, CubeSat и новая орбита

Главное отличие новой версии ICARUS — размер и автономность системы. Если предыдущая антенна, установленная на МКС, по словам исследователей, была "монстром" и занимала много места, то обновлённый вариант — это компактный блок длиной около десяти сантиметров. Его размещают не на станции, а на отдельном спутнике формата CubeSat.

Спутник имеет кубическую форму; сейчас он сопоставим по размерам с небольшим холодильником (как уточняет Мартин Викельски), но в дальнейшем планируется переход к ещё более компактным аппаратам — размером с обувную коробку. Такой формат даёт важное преимущество: спутники можно запускать чаще, гибко менять конфигурацию орбиты и не зависеть от одного крупного объекта.

Во время тестового периода учёные проверяют, насколько устойчиво спутник держит траекторию и как надёжно он связывается с наземными станциями и базами данных. Орбита выбрана так, чтобы аппарат двигался "от полюса к полюсу", постепенно сканируя всю Землю. Примерно за сутки линия его полёта проходит над каждой точкой планеты, что позволяет регулярно получать обновления по меткам животных.

"Он работает почти как линейный сканер: идёт от полюса к полюсу и примерно за день просматривает все уголки Земли", - поясняет директор Института поведения животных общества Макса Планка в Германии и исследователь National Geographic Мартин Викельски.

Планы на ближайшие годы предусматривают запуск ещё одного спутника при поддержке National Geographic Society, а к 2027 году — расширение группировки до шести аппаратов. Чем больше спутников на орбите, тем плотнее покрытие и тем точнее данные о перемещениях животных.

Как работают метки и зачем нужно наблюдать за 100 тысячами животных

Второй ключевой элемент ICARUS — сами метки, которые крепят на животных. Они питаются от солнечной энергии и весят всего 3-4 грамма, а в разработке находится ещё более лёгкий вариант массой около одного грамма — примерно как канцелярская скрепка. Небольшой вес важен для того, чтобы не мешать животному и не искажать его естественное поведение.

Метки передают не только координаты по GPS. Они умеют измерять температуру тела, фиксировать влажность и давление среды, ускорение и особенности движения. В итоге у биологов появляется не просто линия "точек на карте", а объёмный портрет жизни конкретного животного: в каких условиях оно летит или бежит, как меняется его состояние в разные дни и сезоны.

Чтобы быть уверенными, что сами устройства не вредят подопечным, учёные годами отслеживали, как живут и размножаются птицы с метками. Наблюдения за дроздами и певчими птицами показали, что они успешно выкармливают потомство и в среднем не уступают своим "немаркированным" сородичам. Есть даже предположение, что иногда выживаемость оказывается выше, хотя причины этого ещё предстоит понять.

"Мы уже 10-15 лет отслеживаем помеченных дроздов и певчих птиц и знаем, что они прекрасно размножаются", — рассказывает директор Института поведения животных общества Макса Планка в Германии и исследователь National Geographic Мартин Викельски.

В ближайшее время исследователи планируют выйти на уровень непрерывного наблюдения за 5-10 тысячами животных, а в перспективе — оснастить метками около ста тысяч особей. Такой масштаб позволяет не просто смотреть на отдельные маршруты, а видеть целые сети связей: как миграции в разных частях света "откликаются" друг на друга, как климатические изменения отражаются на поведении животных и какие сигналы появляются перед природными катастрофами.

Зачем смотреть на Землю глазами животных

Создатели ICARUS подчеркивают: проект важен не только для биологии. Данные о перемещении животных способны рассказывать о погоде, состоянии экосистем, рисках для людей и инфраструктуры. По сути, животные становятся "живыми сенсорами", которые работают там, где сложно установить технику.

Например, хищные птицы, летающие над высокими горными вершинами, могут улавливать изменения ветров и погодных фронтов задолго до того, как они отразятся в стандартных прогнозах. Их траектории и высота полёта подскажут, безопасно ли подниматься на вершину альпинистам. Пастбищные животные, живущие у склонов вулканов, иногда меняют поведение и маршруты перед извержением — это ещё один потенциальный сигнал для специалистов по рискам.

Учёные также надеются использовать ICARUS для оценки распространения болезней. Птицы, перелетающие между континентами, могут переносить вирусы, а изменение их маршрутов и остановок позволит вовремя замечать появление очагов инфекции. Это особенно актуально для мониторинга птичьего гриппа и других зоонозов, которые интересуют эпидемиологов по всему миру.

"Мы думаем, что данные будут настолько ценны, что на них станут опираться даже государственные страховые агентства", - считает директор Института поведения животных общества Макса Планка в Германии и исследователь National Geographic Мартин Викельски.

Когда становится ясно, насколько тесно животные связаны с климатом, сельским хозяйством, безопасностью людей и экономикой, меняется и отношение к их охране. Исследователи надеются, что новый уровень понимания роли животных вдохновит общества внимательнее относиться к сохранению видов и их сред обитания.

Популярные вопросы о наблюдении за животными из космоса

Чем спутниковые метки отличаются от обычных GPS-ошейников?

Спутниковые устройства в рамках таких проектов, как ICARUS, обычно легче и "умнее". Они не просто передают координаты, но и собирают дополнительные данные о состоянии животного и окружающей среде. Кроме того, связь идёт напрямую со спутником, а не только с наземными приёмниками.

Что лучше для науки: наземные исследования или спутниковое наблюдение?

Это не конкурирующие, а дополняющие друг друга подходы. Наземные наблюдения нужны, чтобы видеть детали поведения и контекст, а спутниковые — чтобы понять общую картину и связи между регионами. Вместе они дают гораздо больше, чем каждый метод по отдельности.

Сколько стоит запуск подобных спутниковых проектов?

Конкретные суммы зависят от множества факторов: страны запуска, конфигурации спутников, числа меток и длительности программы. Важнее другое: такие проекты часто реализуются при участии научных институтов, международных организаций и фондов, которые объединяют ресурсы ради долгосрочного результата.

Не вредят ли метки здоровью животных?

Разработчики уделяют этому вопросу особое внимание. Вес устройств снижают до нескольких граммов, сравнимых с маленькими предметами, которые животное легко переносит. Долговременные наблюдения позволяют оценивать, как метки влияют на размножение и выживаемость, и по мере необходимости конструкцию дорабатывают.