Droner i nord – våre øyne i luft og i vann

Mye peker i retning av at Nord-Norge er en godt egnet arena for testing og utvikling av droneteknologi. Flere fagmiljøer i nord utmerker seg med høy kompetanse på feltet. I tillegg er det relativt lite luftaktivitet i de nordligste fylkene, noe som gjør landsdelen til en attraktiv arena for nasjonale og internasjonale aktører. En mulig etablering av Norsk dronesenter på Andøya er et av signalene som tyder på at denne utviklingen vil styrkes i fremtiden.

Droner har blitt allemannseie og finnes i utallige varianter. Bruken av disse farkostene øker i takt med at teknologien blir billigere, og det dukker stadig opp nye områder der droner kommer til nytte. Nord-Norge er et attraktivt område for testing og utvikling av denne typen teknologi, og her finnes det mange potensielle bruksområder.

Droner er ubemannede farkoster. Noen er fjernstyrte og føres av en operatør som står på bakken eller om bord på et skip. Andre er autonome og forhåndsprogrammeres til å gjennomføre et spesifikt oppdrag på egen hånd. De finnes i ulike størrelser og utforminger. Noen er egnet til profesjonell bruk, mens andre er leketøy for amatører. Man kan tenke på droner som instrumentbærere – altså transportmidler for kameraer, sensorer og måleinstrumenter. Som instrumentbærere kan de gjøre stor nytte for oss mennesker. Potensialet for informasjonssamling er enormt, og utviklingen skjer i et akselererende tempo.

14332482347_4428dff15d_z_-Kongsberg

Hør også

Nord-Norge i verden #9: Håper på himmelsk vekst for Andøya Space Center

Med utspring i petroleums- og forsvarsindustrien

Droner ble opprinnelig utviklet til forsvarsindustrien. Militære droner har tradisjonelt fungert som instrumentbærere for informasjonssamling og etter hvert som bevæpnede enheter. I dag benyttes store overvåkningsdroner på størrelse med fly til overvåkning av aktivitet fra lufta. En av typene, Global Hawk, som blant annet disponeres av det amerikanske forsvaret og NATO-land, har enorm rekkevidde og kan være i lufta i mer enn 32 timer sammenhengende. Denne dronen er mer enn 14 meter lang og er utrustet med avanserte instrumenter som kan brukes til overvåkning av så mye som 100 000 kvadratkilometer terreng daglig. Styring skjer autonomt eller gjennom fjernstyring via satellitt. Ved fjernstyring opereres dronen av operatører på bakken som i praksis kan sitte på den andre siden av kloden.

For overvåkning av aktivitet under vann finnes det også undervannsdroner som, i likhet med Global Hawk, kan samle detaljert informasjon av store områder. Felles for alle militære droner er at de også kan utrustes med våpen for kampformål. Det hersker liten tvil om at militære droner i økende grad vil spille en viktig rolle i militær krigføring i fremtiden.

Mellom 1980 og 1990 døde sju dykkere på oppdrag for petroleumsindustrien i Nordsjøen. I 1990-årene ble fjernstyrte undervannsfarkoster tatt i bruk på norsk sokkel. Oppgaver som tidligere ble utført av dykkere, ble nå overtatt av droner. Typiske arbeidsoppgaver som ble overtatt av droner, var montering og betjening av utstyr. Dette innebar mer automatisert arbeid hvor fjernstyrte undervannsfarkoster ble menneskers øyne og armer under vann. Utstyrt med ulike kameraer og arbeidsarmer kan droner nå gjennomføre samme arbeidsoppgaver som før ble gjort av dykkere, på en tryggere og mer effektiv måte.

Fjernstyringen skjer fra kontrollrom på skip eller oljeplattform, hvor operatører står for styringen og er i tett dialog med ulike eksperter. I dag står undervannsfarkoster for store deler av arbeidsoppgavene som gjennomføres på undervannsinstallasjoner i petroleumsindustrien. Fjernstyring av slike farkoster fra land er også aktuelt i dag og vil trolig bli mer utbredt i fremtiden for flere næringer. Fjernstyring fra land med bruk av undervannsfarkoster vil redusere behov for bemanning og bidra til økt sikkerhet for de ansatte.

Etter hvert som teknologien har blitt billigere og droner mer intuitive i bruk, anvendes nå droner og informasjonen de samler inn, av både profesjonelle og amatører. En drone som i utgangspunktet ble utviklet til å kartlegge militære artefakter på havbunnen, med bruk av kamera og sonar, kan for eksempel også anvendes av og gi informasjon til biologer, geologer og kjemikere.

Aaron-burden-0f A3g VTGwj Q-unsplash

Droner i lufta og i vannet

Noen droner er konstruert for å fly i lufta. De vanligste luftdronene, som ofte benyttes av amatører, kalles gjerne multirotorer. De er egentlig små helikoptre og kan flys rett opp fra bakken. Slike multirotorer er gjerne utstyrt med kameraer som kan ta gode oversiktsbilder av nærmiljøet. Industrielle autonome droner kan være konstruert som fly med vingespenn på flere meter. Slike droner trenger en rullebane for å lette og lande, men har til gjengjeld en langt større rekkevidde enn de små multirotorene. Andøya Space Center har nylig investert i en drone med vingespenn på seks meter, som kan fly i en hastighet på 100 kilometer i timen. Dronen styres ved hjelp av radio- eller satellittsignaler og har kapasitet til å dekke store luftområder.

Undervannsfarkoster kan forenklet deles inn i to grupper: fjernstyrte undervannsfarkoster (ROV – Remotely Operated Vehicles) og autonome undervannsfarkoster (AUV – Autonomous Underwater Vehicles). For begge gruppene finnes det et mangfold av varianter – fra de som er tilpasset privatpersoners ønske om å utforske livet under vann, til modeller som brukes av profesjonelle til montering og inspeksjon av undervannsinstallasjoner. AUV-er kan drifte, kjøre eller gli i havrommet uten sanntidskontroll av mennesker. Noen AUV-er kan kommunisere med operatører gjennom satellittsignaler eller akustikk for å sikre en viss kontroll. Andre kan til og med ta avgjørelser av seg selv og endre oppdraget basert på innsamlede data underveis i et oppdrag.

Kongsberg Maritime er et av de norske selskapene som er verdensledende på utvikling og drift av AUV. De tilbyr undervannsfarkoster i ulike størrelses- og utstyrsklasser for kommersielle og militære formål. HUGIN er navnet på den største serien AUV-er selskaper tilbyr. Disse farkostene kan bære mange ulike sensorer, operere over lang tid og nå dyp på hele 6000 meter. Dronen er 6,6 meter lang og slippes ut og hentes opp av vannet ved hjelp av en egen rampe om bord på større skip. I løpet av en times operasjon kan HUGIN ta detaljerte bilder av om lag 4,5 kvadratkilometer med havbunn. Disse farkostene har et bredt bruksområde og kan utrustes til blant annet etterretning og deteksjon av miner på havbunnen til forsvarsformål og inspeksjon av rørledninger og andre undervannsinstallasjoner for petroleumsindustrien.

Kan droner gi oss en mer bekymringsløs hverdag?

Droner har ulike bruksområder: transport av personell og materiell, utføring av oppgaver som prøvetaking eller vedlikehold av installasjoner, overvåkning og kartlegging av objekter og fysiske parametere. Stadig utforskes nye områder hvor slike farkoster kan benyttes. Droner kan brukes alene eller sammen med andre verktøy og automatiserer arbeidsoppgaver som tidligere ble utført av mennesker.

Et viktig aspekt ved droner er at de gjør det mulig å operere i områder hvor mennesker av ulike grunner ikke kan eller bør oppholde seg. Dette kan for eksempel være under sjøis i Arktis eller i krigsherjede områder. I skredulykken i Tamokdalen i januar i år, hvor fire utenlandske skiturister mistet livet, ble en drone utstyrt med skredradar satt inn i søket etter de savnede. Droner med varmesøkende kamera er også benyttet i slike tilfeller og brukes i dag av blant annet brannvesenet i kartlegging av brann eller bortkomne mennesker. Videreutvikling og bruk av slik teknologi vil være viktig i fremtiden for å snevre inn fokusområder i nødssituasjoner.

Zipline

Rwanda er et av landene som har tatt i bruk droner i arbeidet med nødhjelp. I et land der infrastrukturen er begrenset og bare 25 prosent av veinettet er asfaltert, er transport av nødhjelp periodevis svært utfordrende. Selskapet Zipline har kommet på banen med en løsning med bruk av droner til transport av blod og vaksiner til fjerntliggende sykehus. Nødhjelpen bestilles over tekstmelding, og selskapet har til nå levert mer enn 7000 enheter med livsviktig blod. I stedet for å lande på bakken slipper dronene ut pakker som er utstyrt med små fallskjermer, slik at leveransen daler trygt og effektivt ned til bestemmelsesstedet. Zipline ønsker på sikt å tilby slike leveringstjenester over hele verden. Dette er kanskje også et fremtidsscenario i nord?

Bruk av droner til vedlikehold og inspeksjon av infrastruktur er etter hvert en mer etablert praksis som virker tids- og kostnadsbesparende sammenlignet med tradisjonelle metoder. Droner kan blant annet brukes til å inspisere og vedlikeholde oppdrettsmerder og rør- og høyspentledninger.

Begroing av notposer til laksemerder er et av problemene oppdrettere må håndtere. Rengjøring av notposer har tradisjonelt blitt gjennomført av dykkere, men i dag er det mer vanlig å bruke fjernstyrte undervannsfarkoster til slike oppgaver. Sperre er et norsk selskap som utvikler og leverer slik teknologi. Ved bruk av høytrykksspyling kan undervannsfarkosten gjennomføre døgnkontinuerlig rengjøring av notposer. Bruk av ROV er et rimeligere, mer effektivt og sikrere alternativ til bruk av dykkere til denne typen oppdrag.

Selskapet Aerones har spesialisert seg på rengjøring og avfrysning av store konstruksjoner som vindmøller. Dronene de bruker, har en kabel som er koblet til operatøren på bakken og forsyner dronen med strøm og vann. Den samme metoden kan brukes for rengjøring av store bygninger som et kostnadsbesparende og sikrere alternativ til manuell rengjøring.

Det kan virke som at det bare er fantasien setter grenser for hva droner kan brukes til i dag og i fremtiden. Elektriske luftdrosjer som skal frakte passasjerer til og fra flyplasser, leveringstjenester, automatisert søk og oppdagelse av objekter, og flåter av undervannsdroner i kontinuerlig drift er bare noen av eksemplene på hva ulike aktører jobber med for tiden.

Instrumentbærer

Det er som instrumentbærere mange ser nytten av å ta i bruk droner. Mange tradisjonelle instrumenter som ofte finnes på fly eller båter, har blitt mindre og kan derfor monteres på farkoster av ulike størrelser. Dette kan være avanserte sonarsystemer som kan kartlegge fiskebestander, sensorer som kan kartlegge miljøparametere i vann og luft, eller kameraer som ved hjelp av avansert bildeanalyse kan identifisere forekomster av en spesiell type vegetasjon.

Hyperspektrale kameraer kan brukes til kartlegging av store områder. Alle objekter har en unik optisk signatur som kan sees på som et fingeravtrykk. Et vanlig kamera tar bilder i tre fargebånd (rød, grønn, blå), mens hyperspektrale kameraer tar bilder med flere hundre fargebånd. Dette gir svært detaljerte bilder hvor man, basert på ulike optiske signaturer, kan skille ulike objekter fra hverandre. Forskere i Queensland i Australia har brukt droner i 100 meters høyde utrustet med et hyperspektralt kamera for å kartlegge korallrev. Den gode oppløsningen på bildene og den minimale feilmarginen gjør at enkeltindivider av koraller kan identifiseres. Forskerne utvikler nå algoritmer som gjør at bildene kan analyseres maskinelt, og at gjenkjenningen av ulike korallindivider kan gjøres automatisk og dermed svært effektivt.

Slike bilder kan gi verdifull informasjon om mangfold og forekomst av ulike objekter av interesse på land eller under vann. I noen tilfeller kan bildene geolokaliseres, slik at eksakt posisjon til hver piksel i et bilde stadfestes. Ved å avbilde det samme området med jevne mellomrom vil man kunne få detaljert informasjon om endringer over tid. Mange ser for seg at hyperspektrale kameraer kan brukes anvendes til kartlegging av marin forsøpling langs strender, men foreløpig har feilmarginene vært for store til å kunne gjenkjenne enkeltobjekter. Med videre utvikling vil slik teknologi kunne bli nyttig i arbeidet med kartlegging og overvåking av marin forsøpling i fremtiden.

Utfordringer

Bruk av droner i luft og under vann har ulike utfordringer. I luft finnes det en rekke restriksjoner som regulerer hvor droner kan fly. Dette gjelder spesielt i områder med stor kommersiell flytrafikk.

Dronedrift i sjøvann stiller store krav til hvordan dronen er konstruert; den må tåle forhold med høyt trykk, strøm og saltvann. Under vann fungerer ikke GPS-signaler, og det betyr at man må benytte andre navigasjonsløsninger for autonome undervannsdroner. Bruk av droner utrustet med moderne teknologi er også ofte kostbart. For større farkoster som opererer under vann, kreves det ofte skip eller lektere hvor personell styrer eller overvåker bevegelsene til dronene. Denne typen fasiliteter gir store merkostnader for kommersielle aktører som er avhengige av slike fartøy for å opprettholde drift.

Det man tidligere trodde var urealistiske fremtidsvisjoner, er snart en realitet. Mange autonome undervannsdroner er begrenset av batterikapasitet og må tas på land for å lades opp, før de kan fortsette oppdraget sitt. Det norske selskapet Blue Logic utvikler et system for kontaktløs lading under vann ved hjelp av induksjon på en ladeplattform på havbunnen. Simultant med lading av batteriene kan de innsamlede dataene sendes til land, og dronen kan få nye oppdrag. En slik infrastruktur vil gjøre det mulig for autonome undervannsdroner å drive aktivitet over lang tid med ladestasjonen som base.

Asc-asp-launch-corridor-2018-web

Nord-Norge er en god testarena

Mye peker i retning av at Nord-Norge er en godt egnet arena for testing og utvikling av droneteknologi. Flere fagmiljøer i nord utmerker seg med høy kompetanse på feltet. I tillegg er det relativt lite luftaktivitet i de nordligste fylkene, noe som gjør landsdelen til en attraktiv arena for nasjonale og internasjonale aktører. En mulig etablering av Norsk dronesenter på Andøya er et av signalene som tyder på at denne utviklingen vil styrkes i fremtiden.

Andøya Space Center er et test- og oppskytingssenter for forskningsraketter og slipp av vitenskapelige ballonger. Selskapet disponerer et testområde på 25 000 kvadratkilometer uten høydebegrensning. Dette er svært attraktivt for internasjonale selskaper som ønsker å skyte opp raketter eller utføre andre tester i luftrommet. For tiden utforskes muligheten for etableringen av en satellittoppskytingsbase på Andøya, i tillegg til etablering av det nevnte dronesenteret. Om dette blir en realitet, vil det gi mange nye arbeidsplasser lokalt og store nasjonale ringvirkninger. Andøya Space Center benytter seg i dag av flere store droner i luftrommet. Slike droner kan utrustes med høyteknologiske instrumenter for identifisering av objekter av interesse på land eller på havoverflaten. Selskapet samarbeider for tiden med selskapet SALT for å utforske muligheten for oppdagelse av marin forsøpling langs kysten.

Det norske forsknings- og innovasjonsselskapet NORUT er et annet ledende miljø på droneteknologi. Høsten 2018 gjennomførte de en test sammen med belgiske myndigheter og Den europeiske romfartsorganisasjonen (ESA). Dronen som ble benyttet, har en lengde på to meter og et vingespenn på fem meter. Testen ble gjennomført i Troms og hadde som formål å prøve ut ny droneteknologi og avansert informasjonsflyt. Dronen er utstyrt med et videokamera og ny teknologi som muliggjør omdanning av video til bilder som er søkbare i et kart i sanntid. Nils Håheim-Saers, operativ leder i NORUT, mener denne teknologien kan gi raskere tilgang til viktige data som gir grunnlag for god håndtering av kritiske hendelser. Slike hendelser kan for eksempel være ulykker til havs eller oljeutslipp fra plattformer eller skip.

Innenfor havforskning er bruk av droner allerede en etablert praksis. De siste tiårene har det skjedd et paradigmeskifte på dette feltet, med utstrakt bruk av droner til datainnsamling. Akvaplan-niva i Tromsø har pågående prosjekter der de benytter autonome undervannsfarkoster som glir i vannmassene, såkalte glidere. Disse farkostene har ikke propeller, men er utstyrt med vinger og drar nytte av små endringer i oppdrift og til å gli fremover i vannmassene. Selskapet er blant annet involvert i et samarbeidsprosjekt med kinesiske forskere hvor de skal studere marine høyproduktive områder utenfor Lofoten og Vesterålen. Her vil data som samles inn fra flere glidere, benyttes sammen med tradisjonell datainnsamling fra forskningsskip. Gliderne vil samle informasjon om blant annet dyreplankton, strømforhold, temperatur og saltholdighet i vannet.

Informasjonsinnsamling med bruk av forskningsskip kan i noen tilfeller gi et feilaktig bilde av dynamikken til marine organismer. Store forskningsskip og instrumenter produserer trykkbølger, støy og lysforurensning som påvirker struktur, bevegelse og adferd til plankton og fisk. Bruk av glidere med moderne instrumenter har gitt forskerne ny kunnskap om bevegelsesmønsteret til arter som raudåte (Calanus finmarchicus). Disse farkostene forstyrrer ikke vannmassene på samme vis som forskningsskip gjør, og antas å gi mer korrekt informasjon om livet under havoverflaten. Akvaplan-niva er derfor blant dem som har stor tro på bruk av autonome plattformer for kunnskapsinnhenting fra det marine miljøet.

Droner er nyttige i nord

Havområdene utenfor Nord-Norge har høy biologisk produksjon. Her finner vi gyte-, oppvekst- og leveområde for en rekke kommersielle fiskearter. Dette gir grunnlaget for en stor fiskeriaktivitet langs kysten. Akvakulturnæringen er i vekst i landsdelen, og i fremtiden vil flere anlegg plasseres lenger ut på kontinentalsokkelen. I tillegg finnes det betydelige olje- og gassforekomster som mange ønsker å utnytte.

Droner kan brukes til kartlegging av fiskeribestander, som et rimeligere alternativ til bruk av forskningsfartøy. Tradisjonelt har forskere kartlagt fiskebestander ved hjelp av ekkolodd om bord på forskningsfartøyer og prøvefangster med not og trål. Metodene er svært kostnadskrevende, og overvåkningen er begrenset til kommersielle arter som torsk, sild og makrell. Bruk av autonome undervannsfartøy kan være en mer skånsom og effektiv metode som kan supplere tradisjonelle tokt. Dette kan på sikt gi enda bedre estimater av størrelsen på fiskebestandene våre og bidra til en bedre forvaltning av fiskeressursene.

Transport av personell og materiell til olje- og gassplattformer og etter hvert akvakulturanlegg til havs kan i fremtiden utføres av droner. En autonom luftdrone av typen eHang 216 ble nylig kjøpt inn av et norsk firma for dette formålet. Dronen har 16 rotorer fordelt på åtte armer og har kapasitet til å frakte to personer. Det er spådd at denne typen farkoster vil revolusjonere transporten til havs i fremtiden.

Både langs kysten og på havet er det stor maritim aktivitet. Om nordøstpassasjen forblir isfri deler av året i fremtiden, vil det føre til økt skipstrafikk i området. Dette vil forkorte reisetiden mellom Europa og Asia med opp mot 40 prosent, ifølge Bjerknessenteret for klimaforskning. En effekt av flere isfrie områder er også økt tilgang til naturressurser som olje, gass og mineraler. Cruiseturisme har eksplodert de siste årene, og denne utviklingen vil antakelig fortsette i fremtiden. Denne virksomheten er stadig oppe til debatt, og det stilles både spørsmål ved miljøkonsekvensene av slik virksomhet og den begrensede redningskapasiteten ved en eventuell ulykke. Nord for polarsirkelen er det i tillegg stor militær aktivitet, og området utenfor Andøya er viktig for testing av militært utstyr og droner. I et område med stedvis svært krevende topografi, store geografiske avstander og lav befolkningstetthet vil all denne aktiviteten by på utfordringer.

I arbeidet med kartlegging og overvåkning av den økte aktiviteten kan droner være en god løsning for stor dekning i tid og rom. Mange teknologer arbeider med utvikling av algoritmer som automatisk skal oppdage objekter av interesse. Dette kan være skip som ferdes på havet eller forekomst av fisk under vann. Sett i lys av den enorme mengden informasjon som ofte samles inn, er informasjonsfiltrering ofte tid- og personellkrevende. Manuell identifisering av objekter som er av interesse, innebærer også subjektiv identifisering, som potensielt gir stor feilmargin. Datamaskiner kan hjelpe oss med automatisert prosessering av slik informasjon på en mer effektiv og korrekt måte i fremtiden. Da vil nyttig informasjon bli raskere tilgjengelig, og vi vil kunne sette i verk potensielle tiltak på et tidligere tidspunkt.

Dårlig mobildekning kan være utfordrende og potensielt livsfarlig om man befinner seg i en nødssituasjon hvor hjelpen er langt unna. Teknologiutviklere jobber nå med droner utstyrt med mobilbaser for økt mobildekning i områder hvor dekningen er dårlig eller ikke-eksisterende. Med flere slike droner i drift kan man sikre økt dekning for folk som ferdes på land eller hav.

På grunn av de naturlige forutsetningene og økt menneskelig aktivitet er det stort behov for økt kartlegging og overvåkning. Dette gjelder både i arbeidet med å skaffe mer informasjon om biologisk liv og miljøparametere, og for overvåkning av menneskelig aktivitet. I dette arbeidet er droner verdifulle verktøy som supplement til og potensiell erstatning for konvensjonelle datainnsamlingsmetoder. Slik informasjon vil være viktig for at beslutningstakere skal kunne ta gode, kunnskapsbaserte valg i dag og i fremtiden.

Elvenes-Explorer_-15-av-21-0400

Foto: Norut

Kan droner løse noen av logistikk­utfordringene i nord?

De tre nordligste fylkene har et samlet landareal som utgjør om lag 35 prosent av Norges totale areal. Finnmark fylke har alene et større areal enn Danmark. Nord-Norge har lav befolkningstetthet og stedvis krevende topografi og værforhold som gjør forflytning tidkrevende og kostbart. Kan droner gjøre avstandene i nord mer overkommelige?

For de som har beitedyr i utmark, er droner lansert og testet for overvåkning og registrering. Tradisjonelt sett er gjeting av beitedyr spredt over store områder en tidkrevende oppgave. Hvordan kan så ubemannede farkoster benyttes i slike operasjoner? I samarbeid med blant annet Norsk institutt for bioøkonomi (NIBIO) prøver reineiere ut av radiosendere på reinsdyr. Radiosignalet kan fanges opp av droner, og reineiere kan så få informasjon om hvor reinflokken oppholder seg, og overvåke dyras bevegelsesmønstre over tid.

Transport sto i 2010 for 14 prosent av det totale klimagassutslippet i verden. Transport på vei, jernbane, luft og sjø med bruk av fossilt brennstoff er de største bidragsyterne. I Nord-Norge har tungtransport på vei økt de siste årene. Flere internasjonale fraktselskaper utforsker nå mulighetene for å levere pakker med droner heller enn lastebiler. Forskere har påvist at små elektrisk drevne droner i noen tilfeller kan redusere energibruk og klimagassutslipp. I fremtiden kan man se for seg at slike løsninger kan gi miljøgevinst også i nord.

Droner er viktige verktøy for mennesker. Etter hvert som utviklingen skrider frem, vil ubemannede farkoster spille en viktigere rolle fremover – alene eller i kombinasjon med andre metoder for løsning av ulike arbeidsoppgaver. I Norge eksisterer det i dag et stort fagmiljø med høy kompetanse på utvikling og testing av teknologi tilknyttet ubemannede farkoster. Droneteknologi har revolusjonert måten man har tenkt og gjort ting på tidligere, og trolig vil slik innovasjon være løsningen på mange av fremtidens utfordringer – både globalt og lokalt.

Les videre

2W1B1637-RGB

Den nordlige sjøruten: status

Dette er første rapport i en serie om shippingpotensialet i den nordlige sjørute mellom Europa og Asia, og framtidig industriutvikling langs samme strekning. I denne rapporten får du et solid kunnskapsgrunnlag!

Svalbard-3394870

Havet og verdiene som skapes

25 prosent av all verdiskaping i Nord-Norge er generert av havet. Globalt er den tilsvarende andelen på knappe 2,5 prosent. Det er all grunn til å forvente at vi her i nord vil bli enda mer avhengige av havets verdier i årene som kommer.