В 2024 году состоялось масштабное мероприятие «Архипелаг 2024» [1], посвященное развитию беспилотной авиации в России с участием основных разработчиков, изготовителей, эксплуатантов, профильных учебных центров и сборных команд регионов, в том числе из Арктической зоны Российской Федерации (АЗРФ). По итогам мероприятия было проведено исследование для выявления основных потребностей регионов в БАС и соответствующих услуг, приоритетных сценариев применения и формирования методических рекомендаций. Важными индикаторами участия региона в «беспилотной» повестке являются региональные показатели вовлеченности региона в развитие отрасли беспилотной авиации (рейтинг дронификации [2]).

АЗРФ является геостратегической территорией Российской Федерации, занимает около трети площади ее территории, имеет существенное значение для обеспечения устойчивого социально-экономического развития, территориальной целостности и безопасности страны. Беспилотные авиационные системы (БАС), адаптированные для работы в АЗРФ, служат важным инструментом для выявления очагов возгорания лесов, аэросъемки местности в целях инвентаризации объектов недвижимости и инфраструктуры, авиационной доставки грузов, мониторинга и патрулирования инженерной инфраструктуры, проведения инженерных изысканий.

БАС и связанные технологии, обеспечивающие их эффективное применение в Арктике, находятся в стадии развития и требуют адаптации с учетом региональных
и сезонных особенностей.

Например, общая площадь всех российских лесов составляет около 809 млн га, при этом более 80% лесов России расположены севернее 60-й параллели северной широты, где инфраструктура воздушного транспорта развита довольно слабо, а ее содержание обходится недешево. К сожалению, такие леса горят регулярно, а выполнение постоянного мониторинга и патрулирования с воздуха позволяет оценить состояние древостоев, способствует выявлению незаконной деятельности, своевременному обнаружению пожаров, что снижает расходы на борьбу с ними и устранение последствий.

Самолеты и вертолеты традиционно применяются для патрулирования, а также авиационного тушения пожаров и доставки грузов для пожарных бригад к местам возгорания, однако часть задач уже выполняют БАС, и Россия является практически идеальным местом для апробации новых технологий мониторинга и защиты бореальных лесов.

Эффективность мониторинга пожароопасной обстановки с помощью БАС, а также оценки гарей и в целом состояния окружающей среды смогли оценить отдельные регионы. Например, в 2024 году компанией ООО «БАС» успешно выполнялся мониторинг лесопожарной обстановки в Ханты-Мансийском автономном округе — Югре в рамках регионального проекта «Стимулирование спроса на отечественные беспилотные авиационные системы». На рис. 1 представлена предполетная подготовка БАС, выполняющего мониторинг пожароопасной обстановки бореального леса.


РИС. 1. БАС С ВЕРТИКАЛЬНЫМ ВЗЛЕТОМ И ПОСАДКОЙ ДЛЯ МОНИТОРИНГА ЛЕСОПОЖАРНОЙ ОБСТАНОВКИ И ЛЕСНЫХ ПОЖАРОВ

Как правило, сейчас применяются БАС с двигателями внутреннего сгорания, обеспечивающими время полета до 14 часов (рис. 2). Полезная нагрузка таких БАС позволяет отслеживать состояние лесов в режиме реального времени как в дневное, так и в ночное время благодаря интеграции системы «Лесохранитель» [3], которая обеспечивает возможность передачи данных по защищенному протоколу, что гарантирует их безопасность.

Регионы, которые смогли оценить эффективность БАС, применяют данные технологии как дополнение к традиционной авиации. Надо понимать, что кроме мониторинга растительного мира беспилотные авиационные технологии позволяют наблюдать и представителей арктической фауны. Авиамониторинг с помощью БАС может быть комплексным: для оценки целых экосистем, определения влияния естественных и антропогенных факторов на окружающую среду.

Основные ограничения для развития БАС с максимальной взлетной массой (МВМ) свыше 30 кг носят правовой характер, который устанавливает пока еще непреодолимые требования для разработчиков, изготовителей и эксплуатантов. Временным решением призваны стать экспериментально-правовые режимы по эксплуатации БАС, в том числе с МВМ свыше 30 кг, как это было сделано в Ненецком автономном округе в целях улучшения транспортной доступности в регионах Крайнего Севера [4].

РИС. 2. БВС САМОЛЕТНОГО ТИПА ДИАМ-20 [4] С ВРЕМЕНЕМ ПОЛЕТА ДО 14 Ч.

Доказано, что применение БАС снижает затраты на мониторинг лесов за счет меньшей стоимости эксплуатации и отсутствия необходимости в аэродромной инфраструктуре. В то же время есть и сложности, в частности плохая транспортная доступность и отсутствие инфраструктуры связи для обеспечения контролируемых полетов БАС за пределами прямой радиовидимости (дальностью более 100 км). На эффективность использования БАС существенно влияют условия эксплуатации — например, необходимое время подъезда или подлета до объекта мониторинга, климатические условия, вероятность радиоэлектронного подавления. Это требует улучшения технических характеристик БАС и иного оборудования, которое должно соответствовать принятым требованиям к надежности для эксплуатации в Арктике.

Важно обеспечить правильную оценку рисков эксплуатации БАС в условиях Арктики, чтобы снизить их до приемлемых уровней. Например, использование морозоустойчивых материалов, противообледенительных систем и систем подогрева снизит вероятность отказов оборудования и обледенения. Обеспечение устойчивой связи C2 за пределами прямой радиовидимости позволит выполнять контролируемый полет на большие расстояния благодаря использованию спутниковой системы связи или с помощью ячеистой топологии ретрансляторов (mesh-сеть).

Для задач мониторинга в высоких широтах важно учитывать пригодность БВС
к полетам в сложных метеоусловиях, возможность выполнения длительных полетов, разрешающую способность съемочной системы, возможность размещения нескольких датчиков в одной съемочной системе. Полезная нагрузка БВС может состоять из нескольких видов датчиков — воздушных лазерных сканеров, мультиспектральных камер, газоанализаторов, магнитометров, георадаров, которые дополняются бортовым вычислителем, использующим современные алгоритмы искусственного интеллекта, например для обработки данных при выполнении мониторинга окружающей среды, а также для повышения автономности, надежности и живучести БАС при возникновении нештатных ситуаций в полете над Арктикой.

Развитие беспилотных авиационных технологий, включая инфраструктуру связи, новые компактные и чувствительные датчики, такие как газоанализаторы, георадары и магнитометры, открывает новые возможности для мониторинга, геологоразведки и обеспечения безопасности в условиях Арктики. Научный подход обеспечит экономически эффективное развитие беспилотных авиационных технологий специального арктического назначения для устойчивого развития макрорегиона.