Дрон, беспилотник – слова, только недавно вошедшие в обиход. Летательные аппараты небольших размеров, управляемые дистанционно, на сегодня начали активно приспосабливать для самых различных нужд как в хозяйственной сфере, так и в оборонной и сфере безопасности.
Одним из наиболее активно развивающихся направлений, где дроны используют в ЕАЭС, становится сельское хозяйство. Сначала немного цифр.
Согласно данным организации Association for Unmanned Vehicle Systems International, в мировом масштабе 80% дронов используются в сельском хозяйстве. В 2018 году только около 5-10% агрохозяйств в России использовали технологии беспилотных летательных аппаратов. Они начали достаточно активно использоваться преимущественно с 2016 года.
Однако средний размер пашен в нашей стране стабильно растет и уже давно превысил 100 га даже для фермерских хозяйств, необходимость конкурентоспособности отечественного агропрома на мировом рынке требует продолжать внедрение новейших технологических решений.
Экономическая эффективность дронов в сельском хозяйстве к 2025 году составит около $82 млрд. Дрон, заменяющий обычный самолёт, по себестоимости может быть дешевле в десятки раз. Так, стоимость дрона колеблется от 1000 до 30 000 долларов, а самолёт, используемый в сельском хозяйстве, – от 300 000 долларов. На том же китайском сайте «Алибаба» предлагается более двух тысяч вариантов дронов для сельского хозяйства.
Что же, собственно, делают дроны на селе? Как используют их фермеры и крупные агрохолдинги? Прежде всего, следует сказать о мониторинге состояния земель и посевов.
Например, агрохозяйство «Белая дача» использует дроны с мультиспектральной камерой, которые способны отснять недоступные обычным способам наблюдения участки поля, а также получить как общую картину с высоты, так и крупноплановые видео и фото, позволяющие диагностировать состояние растений. После чего снимки анализируются с помощью математической модели. Так происходит создание цифровых карт полей. Что, в свою очередь, позволяет создать паспорт поля с включением в него самого широкого спектра данных, необходимых агроному.
Частенько фермер или агрохозяйство для планирования своей деятельности, засевая поля или сенокос, располагают лишь данными картографов 70-80 годов прошлого века, в которых иногда расхождения достигают 20%, что предопределяет столь же неточные данные как о необходимых затратах на посевной материал, так и об урожайности.
Ещё в 2013 году Центр астрофизических исследований при Северо-Казахстанском государственном университете им. М. Козыбаева приобрёл российский беспилотник для реализации программы «Дистанционное зондирование Земли из космоса с целью решения практических задач в различных областях хозяйственной деятельности». Руководитель Центра отмечал, что съёмка с беспилотника оказалась в разы дешевле, чем со спутника, она окупалась уже за 24 вылета.
Именно сотрудничество России и Казахстана позволило, используя российские «Кречеты» и другие аппараты, силами казахстанских специалистов, произвести за эти годы оцифровку сельхозугодий страны. На сегодня она уже полностью завершена в Казахстане, который в этом направлении, пожалуй, лидирует среди стран ЕАЭС. Параллельно ведутся работы по отбору проб почвы, чтобы точно знать, какие удобрения требуется внести на тот или иной её участок для повышения урожайности.
В России уже двенадцать компаний работают в сфере создания БПЛА для сельского хозяйства, одними из наиболее активно разрабатывающих тему являются компании «Геоскан» и «Беспилотные технологии», «Автономные аэрокосмические системы – «ГеоСервис». Они производят как сами беспилотники, так и программное обеспечение для них и навесное оборудование. Камеры для мультиспектральной съемки, которыми оснащены дроны «Геоскана», за счет измерения отражательной способности позволяют точно оценить состояние растений, а также состояние почв для внесения удобрений дифференцированно, с учётом всех их особенностей. Также с помощью этого оборудования можно составить карты вегетационных индексов растений. Это позволяет значительно уменьшить затраты на подкормку, одновременно увеличив урожайность. Суммарный экономический эффект составляет от 2 до 4,5 тысячи рублей с гектара.
Следующим важным направлением в использовании сельскохозяйственных дронов является обработка посевов для защиты растений от болезней и вредителей и внесение минеральных удобрений. Одним из преимуществ работы в этом направлении является то, что летательный аппарат, используя данные оцифровки полей, способен гораздо точнее и качественнее выполнить эту работу.
Он способен распылять яды или разбрасывать удобрения точно над заданной в программе или видимой оператором поверхностью поля. Что позволяет избежать как неэффективного внесения средств защиты растений (когда распыленную с самолёта жидкость или порошок сносит ветром), так и опасности попадания ядов в те места, где они могут принести вред людям или животным. Когда такие работы производились с использованием сельхозавиации, пилоты нередко промахивались и «накрывали» хозпостройки и жилые дома или участки пастбищ.
Кроме того, у наземной техники есть серьезные недостатки: вредные вещества попадают в кабину и многие механизаторы отказываются от такой работы. По этой же причине не рекомендуется проводить обработку с помощью прицепной техники, если скорость ветра выше 5 м/с. К тому же за счёт более точного выполнения работ по обработке почв или посевов расход удобрений или ядов может быть снижен.
Ещё одним вариантом решения может быть технология мелкокапельного распыления. Например, использование аппарата «Заря», который использует принцип вращающегося сетчатого барабана для создания возможностей малообъемного (МО) и ультромалообъемного (УМО) опрыскивания растений.
Помимо этого, коптеры используют для посева. По данным разработчиков, такая технология позволяет снизить стоимость операции на 85% – 10 квадратных километров леса можно засеять семенами всего за три часа, что в восемь раз быстрее, чем потребуется на ту же операцию, но с помощью обычной технологии.
Да, на сегодняшний день грузоподъёмность дрона ниже, чем грузоподъёмность самолёта, традиционно использовавшегося в сельском хозяйстве. Максимальный вес, который сегодня поднимает БПЛА, составляет порядка 200 килограммов, однако ведётся разработка дрона грузоподъёмностью до 5 т.
Студенты Новосибирского государственного технического университета сконструировали устройство, названное крылокоптером, в котором соединены возможности дрона и самолёта. У крылокоптера имеются четыре горизонтальных винта, крылья, хвостовое оперение и винт, который толкает крылокоптер вперёд. Он взлетает вертикально, как дрон, а набрав высоту, переходит в режим самолёта. Это позволяет значительно сэкономить энергию за счёт отключения подъёмных винтов.
Опытный образец крылокоптера, созданный в Новосибирске, весит 7,7 килограмма, имеет размах крыльев в 203,4 см. Он сможет поднимать груз в 2,5 кг и перевозить его со скоростью 70 км/ч на расстояние 75 км. Для сравнения: современные грузовые дроны с такой же взлетной массой перевозят аналогичные грузы со скоростью 75 км/ч и на расстояния не более 15 км.
Учёные и инженеры продолжают свои попытки приспособить БПЛА для новых работ в сельском хозяйстве. Работают над увеличением грузоподъёмности и автономности, разрабатывают программное обеспечение и оснастку, обучающие программы для операторов. И с каждым днём открываются всё новые возможности этих летательных аппаратов, а вместе с этим становится заметно, как преображается одна из консервативнейших сфер человеческой деятельности – сельское хозяйство, превращаясь в сферу высокотехнологичную, в которой огромную роль будет играть инжиниринг и цифровые технологии.
