Беспилотники мобилизовали на прополку

Немецкие ученые предложили оригинальный способ борьбы с сорняками при помощи беспилотных летающих аппаратов. Они предлагают уничтожать вредителей с помощью установленного на них углекислотного лазера. "Лучи смерти" будут нагревать внутриклеточную жидкость, вызывая гибель сорняков от теплового шока. БПЛА также смогут отличать "своих" от "чужих".

Фото:

Дедовским методом, заключающемся в регулярной прополке, сорняки сегодня можно победить разве что на дачах. Для огромных полей этот способ уже давно непригоден, ибо площади обрабатываемой земли год от года растут, а число людей, занимающихся сельским хозяйством — уменьшается. Поэтому-то долгое время фермеры возлагали большие надежды на гербициды — вещества, подавляющие рост сорных растений.

Но увы, надежды не сбылись — так и не удалось изобрести такой гербицид, который и сорняки бы уничтожал, и окружающей среде не вредил. Уж больно они все ядовитые! Да и сорные растения к ним, хоть не быстро, но привыкают. Кроме того, производство этих веществ — процесс достаточно дорогой и энергоемкий (что весьма печально ввиду неизбежного энергетического кризиса).

Однако беда в том, что заменить гербициды абсолютно нечем — вот и приходиться фермерам и агропромышленным корпорациям вновь и вновь использовать ядовитые вещества, вреда от которых больше, чем пользы. Однако совсем недавно появилась возможность разорвать этот порочный круг. Ученые предложили избавляться от сорняков при помощи лазера — проще говоря, сжигать их на корню.

Читайте также: Если отравился — скушай бактерию!

Идея, что и говорить, хороша, но вот в чем загвоздка — для того, чтобы генерировать лазер, все равно нужно потратить много энергии. Пытаясь решить эту проблему, исследователи из ганноверского Университета В. Лейбница и Института систем биологического производства начали эксперименты с углекислотным лазером. Этот лазер, изобретенный еще в 1964 году, является первой "ласточкой" из семейства газовых лазеров — однако, несмотря на это, он весьма широко используется и по сей день.

В состав его рабочей смеси помимо углекислого газа входят аргон, азот и гелий. Возбуждение этой газовой среды производится прямым электрическим разрядом с помощью дугового разряда и иногда с помощью токов высокой частоты. В итоге лазер производит луч инфракрасного света, длина волны которого колеблется в промежутке 9,4-10,6 микрометра. Согласно опытам ученых из Ганновера, этого вполне хватит для того, чтобы вызвать достаточно сильный нагрев внутриклеточной жидкости в местах тела сорняков, ответственных за их рост и размножение.

Ну, а если внутриклеточная жидкость "закипит", то клетки, понятное дело, разрушатся, и расти сорняк не будет. То есть эффективность действия этого лазера примерно такая же, как и у тех средств, что сжигают вредное растение полностью. Но есть один плюс — углекислотный лазер маломощен, а значит, требует немного энергии.

Кроме того, лазер будет целенаправленно уничтожать именно сорняки, а никаким другим живым существам вред от него не грозит. Поскольку активные точки, которые нужно "прокипятить", у разных вредителей находятся в разных местах, ганноверские инженеры снабдили платформу, на которой стоят генераторы смертоносных лучей, программным обеспечением, которое различает виды растений и наводит лазеры именно туда, куда нужно. Кстати, если лазерный луч случайно попадет в проходящего мимо фермера, то вреда ему никакого не причинит — для этого у него просто не хватит мощности.

Однако как обеспечить подвижность платформы, несущей установки с "лучами смерти"? В ходе последних экспериментов эти платформы "разъезжали" не по полям, а над ними, поскольку были смонтированы на подвесной направляющей (что-то вроде подвесной канатной дороги, проложенной прямо над посевами). Однако этот вариант не подойдет для больших полей — сложно построить такое количество канатных дорог.

Был также опробован и вариант размещения лазера на робоманипуляторе — большой "руке", двигающейся по кругу и закрепленной на ограде, или просто размещения платформ поверх изгороди. Но все это тоже не подошло — площадь "обстрела" сорняков оказалась слишком маленькой. Правда, ученые признали, что таким способом можно будет защитить растения, растущие в теплицах. Некоторые инженеры предлагали поставить установку на кабину трактора, который все равно будет ездить по полю, но и это оказалось невозможным: любая вибрация воздействует на газовую среду лазера, а она должна находится в спокойном состоянии.

И вот, когда проект, казалось бы, зашел в тупик, ведущий автор исследования профессор Томас Рат предложил весьма оригинальную идею: использовать… беспилотные летательные аппараты! Конечно, и они создают вибрации при движении, но, как показали первые опыты, для газовой смеси это не особенно опасно. "Поэтому наши сегодняшние исследования сосредоточены на дронах — малых БПЛА, летающих роями над полем", — говорит профессор Рат. И добавляет, что преимущество беспилотников заключается еще и в том, что им легче маневрировать, и если вдруг какой-то участок с сорняками будет пропущен, то аппарат можно будет развернуть и отправить на второй заход.

Ученые также считают, что со временем можно будет снабдить беспилотники более надежными твердотельными лазерами. Они смогут питаться от аккумуляторов самого летательного аппарата. И уж эти-то лазеры точно будут устойчивы к самым резким виражам БПЛА. Например, когда они будут скользать от атак ворон, которые с первых опытов восприняли аппараты как конкурентов и попытались их отогнать, а защититься БПЛА от агрессивных пернатых не могут — программное обеспечение их платформ не распознает ворон как цель для обстрела.

Читайте также: Создан БПЛА с вертикальным взлетом

Итак, если последующие эксперименты увенчаются успехом, то, возможно, скоро над полями будут кружить звенья беспилотников, ведущих борьбу с сорняками. Возможно, у умных машин, снабженных новейшим оружием, наконец-то получится победить этих извечных врагов человечества.

Читайте самое интересное в рубрике "Наука и техника"