Після трьох років повномасштабної війни Україна стала найбільш замінованою країною у світі, а для того, щоб повністю очистити нашу територію від вибухонебезпечних предметів, можуть знадобитися десятки років. До розв’язання проблеми активно долучаються наші науковці, зокрема — з Інституту геофізики ім. С.І. Субботіна НАН України. Вони беруть участь у проекті MinesEye зі створення ефективних систем дистанційного виявлення мін та боєприпасів, що не вибухнули (БНВ). «Світ» відвідав полігон і на власні очі побачив черговий етап випробування системи, яка виявляє вибухонебезпечні предмети за допомогою аеромагнітного знімання з дронів.
Ідея та базове розроблення проєкту належить українським і польським розробникам з благодійного фонду «Фундація Поступ», який було створено у 2022 році в Польщі. Окрім Інституту геофізики, до проекту долучились НУ «Львівська політехніка», Вроцлавська політехніка, Авіаційний інститут Лукашевича ILOT, а також — Державна служба України з надзвичайних ситуацій. Близько року тому проєкт виграв грант програми НАТО «Наука заради миру та безпеки».
Фішка проєкту
Дорогою до полігону спілкуємося з в.о. заступника директора, завідувачем відділу петромагнетизму Інституту геофізики,членом-кореспондентом НАН України Володимиром Бахмутовим.
— Для пошуків вибухонебезпечних предметів застосовують різні методи дистанційного зондування, — розповідає він. — Це можуть бути як оптичні методи, так і геофізичні. Одним з останніх є магнітометрія. Вибухонебезпечні предмети, що містять залізні компоненти, різні залізовмісні залишки, створюють аномалії магнітного поля, які можна виміряти.
Магнітометри — прилади, які вимірюють магнітні властивості — застосовуються в геології, геофізиці, археології та інших галузях. Магнітне знімання за їхньою допомогою можна робити пішки, ці пристрої також прилаштовують на автомобілі, літаки, гелікоптери. Є спеціальні морські магнітометри, які встановлюють на судах, магнітометрична апаратура використовується й на супутниках.
— Фішка нашого проєкту — магнітометричну апаратуру ми встановлюємо на агродрон, який облітає певну територію, робить магнітне знімання, а далі за виявленими аномаліями магнітного поля ми дістаємо інформацію про залізовмісні предмети та їхні залишки, — продовжує Володимир Бахмутов. — Потім у спеціальній програмі оперативно створюється карта, на підставі якої можна стверджувати, чи забруднена ця територія.
За словами Володимира Бахмутова, цей метод дає змогу обстежувати 10–15 гектарів території на день. Нетехнічне обстеження територій — це процес, який дозволяє зрозуміти межі та характер забруднення земель вибухонебезпечними предметами й сформувати ділянки для подальшого розмінування.
Методику вже кілька разів тестували на Харківщині й Миколаївщині, вже виконуються роботи спільно з операторами протимінної діяльності. І от зараз — чергове випробування у польових умовах.
— Наші колеги з «Фундації Поступ» розпочинали проєкт самостійно, — розповів «Світу» старший науковий співробітник відділу петромагнетизму Інституту геофізики НАНУ Євген Поляченко. — Але вони зіштовхнулися з тим, що оброблення магнітної інформації — це не дуже просто. Ми познайомилися два роки тому, і відтоді здійснюємо науковий супровід проєкту. Нам, науковцям, цей проєкт справді цікавий, адже це не класичне магнітне знімання — наземне або з літаків, а щось середнє. Цікаво обробляти й результати вимірювань, адже в класичному розумінні магнітне знімання використовується для розвідки корисних копалин, під час геологічного картування, пошуку археологічних об’єктів, розв’язання різних інженерно-геологічних задач, але пошук невеликих залізовмісних об’єктів (БНВ) є новим викликом сучасності.
За словами Євгена Поляченка, наукова складова проєкту становить значну частку гранту НАТО, завдяки цьому можна фінансувати сучасне обладнання, проводити експерименти як у лабораторних умовах, так і в умовах, наближених до реальних. Сьогодні для проєкту дуже важливий момент —триває етап експериментальної імплементації спільно з ДСНС, і паралельно — сертифікація системи.
Система у роботі
На полі у селі Демидів, що на Київщині, цього дня було людно. Сюди приїхали фахівці Державної служби України з надзвичайних ситуацій, Міністерства економіки, польські партнери й, звісно,науковці Інституту геофізики та їхні колеги з «Фундації Поступ».
Одразу бачимо кілька «пташок» досить великого розміру. Це агродрони, які використовуються зокрема для обприскування полів, але зараз, як пояснює засновник БФ «Фундація Поступ» і проекту MinesEye Влад Козак, замість резервуарів на них встановлено магнітометри, висотомір, GPS-навігатор, камеру тощо. Магнітометри розмістили на певній відстані від дрона на конструкції-підвісі, що нагадує лапки павука. За словами розробників, так вони розв’язали проблему електромагнітних завад, які створює сам БпЛА.
Заздалегідь на полі було розкидано й прикопано знешкоджені протитанкові й протипіхотні міни, снаряди, рештки касетних боєприпасів тощо. Останні приготування завершено, і «пташки» злітають (відповідний дозвіл на польоти військові дали заздалегідь). Метр за метром вони «сканують» поле, за 15 хвилин повертаються — час замінити акумулятор, а потім знову злітають і продовжують роботу. Оператори дронів лише допомагають БпЛА злетіти й сісти, а далі безпілотники працюють в автоматичному режимі — маршрут уже закладено в програму. У режимі реального часу бачимо на моніторі, де саме летить БпЛА, статус роботи обладнання і що записує магнітометр. Вивчаємо лінії, нерівності у «кардіограмі» — це і є магнітні аномалії, які створюють міни, снаряди й інші предмети. За годину вдалось обстежити близько гектара території. Минає ще 15 хвилин, і на моніторі комп’ютера Влад Козак з колегами вже демонструють карту.
Далі виходимо в поле і за координатами перевіряємо, що ж вдалося знайти. Перша знахідка, на яку натрапляємо, — знешкоджена протитанкова міна.
— Протитанкова міна дає нам велику аномалію, — зазначає Володимир Бахмутов. — Аномалії магнітного поля вимірюються в нанотеслах (нТл). Надчутливі магнітометри, які ми використовуємо, дають змогу впевнено визначати аномалії у 0.1 нТл, – а аномалія, наприклад, від протитанкової міни ТМ-62 вагою 6–8 кг, яка закопана на глибині півметра, враховуючи відстань магнітометра від поверхні землі (1–1,5 м) — від 5 до 10 нТл. Тобто ми досить чітко визначаємо, де вона, що не завжди можливо при «традиційному» розмінуванні.
Як розповідає Влад Козак, порівняно з традиційною візуальною інспекцією за допомогою дронів, перевага системи в тому, що детекція вибухонебезпечних предметів у різних умовах становить до 90 %, що дає змогу ефективно використовувати її для пріоритизації територій для розмінування. Зокрема, йдеться про обстеження території перед механізованим розмінуванням, що дозволить відповідно побудувати плани робіт для розмінувальних машин, які українські оператори, зокрема і ДСНС України, отримали протягом останніх декількох років від донорів. І, звісно, система допоможе уникнути пошкоджень коштовної техніки.
Крокуємо полем далі. Система чітко показує, де сховано протипіхотні міни, снаряди, металеві частини касетних боєприпасів. «Під час дослідження поля на Харківщині нам вдалося виявити нерозірваний снаряд від РСЗВ, який був закопаний майже повністю під землю, і його не визначила візуальна інспекція, — розповідає Влад Козак. — Але ми виявили велику магнітну аномалію, яку він створює».
Серед цікавих знахідок — залишки касети від «пелюсток» ПФМ-1. Як пояснив Євген Поляченко, вони створюють магнітну аномалію, яка свідчить про те, що поруч можуть бути пластикові міни, які магнітометр не виявляє.
Створити «портрети» боєприпасів
Серед іншого, в рамках проєкту науковці Інституту геофізики опікуються удосконаленням алгоритмів обробки даних магнітних вимірювань.
— Зараз активно працюємо над тим, щоб створити «портрети» різних предметів, використовуючи потужності нашої магнітної лабораторії, — розповідає Володимир Бахмутов. — Кожна міна, снаряд чи інший вибухонебезпечний предмет має власні магнітні характеристики. Тому одним із завдань є розроблення відповідного програмного забезпечення з використанням технології машинного навчання.
За напрям «софту» у проєкті відповідає науковий співробітник відділу петромагнетизму Інституту геофізики Дмитро Літвінов. Він докладно розповів про етапи програмної обробки даних.За його словами, кінцевою метою є створення автоматизованого комплексу, який може з високою імовірністю автоматично встановлювати типи виявлених вибухонебезпечних предметів та класифікувати їх.
Підводні каменій стратегічні завдання
Як визнає Володимир Бахмутов, оскільки методика — в стадії розроблення, виникає й низка проблем. Одну з них — електромагнітні завади від дрона — вже вдалося частково розв’язати. Проте залишається питання щодо виявлення слабкого сигналу, виділення його на фоні інших завад. Ще одна проблема — виявлення пластикових мін, тут доводиться застосовувати оптичні методи. Над такими методами сьогодні працюють зокрема в Науковому центрі аерокосмічних досліджень Землі Інституту геологічних наук НАН України. Виникає питання й замінування мілководдя річок та озер — у науковців також є напрацювання в цьому напрямі.
— Наше стратегічне завдання — розробити комплекс із кількох різних методів, які передбачають магнітометричні й оптичні дослідження, а також дослідження із застосуванням георадара, — зауважує Володимир Бахмутов. — Ще одна стратегічна мета — створення навчального центру, де можна буде готувати майбутніх операторів розмінування на обладнанні, яке буде пристосовано насамперед для магнітного знімання.
Виміряти магнітні властивості
Після випробувань на полігоні ми завітали до палеомагнітної лабораторії Інституту геофізики ім. С.І. Субботіна НАН України у селі Демидів. Тут розміщено унікальний Центр колективного користування магнітометричними приладами при Президії НАН України. Місце розташування станції мінімізує вплив електромагнітних та мікросейсмічних завад на вимірювальну апаратуру, які характерні для великих міст. Про те, як під час російської окупації Київщини вдалося врятувати унікальне і коштовне обладнання, ви вже могли прочитати на сторінках «Світу» (https://surl.li/hoojfp).
Саме за допомогою цього обладнання, як розповів Володимир Бахмутов, досліджуються властивості будь-яких предметів — як магнітних, так і немагнітних, зокрема й вибухонебезпечних. На базі станції створено невеликі тестові полігони. Надворі бачимо стенди, на яких проводиться імітація польоту в ідеалізованих умовах з випробуванням різних датчиків, а також «клієнтів» — знешкоджені міни й снаряди та їхні залишки.
Відповідаючи на виклики часу, науковці частково переорієнтувалися на вирішення проблем, які пов’язані з війною. Окрім гуманітарного розмінування, це забруднення навколишнього середовища важкими металами внаслідок бойових дій. Учені пропонують магнітометричні методи, які значно дешевші за традиційні геохімічні аналізи.
Попри важкі умови, науковці бачать перспективу і будують плани. Станція є магнітом для дослідників, зокрема й молодих. От і цього дня зустрічаємо тут кількох студентів і аспірантів.
«Намагаємось постійно поповнювати парк обладнання, — розповів Володимир Бахмутов. — За грант Національного фонду досліджень вдалося придбати модулі нової апаратури — найсучасніші магнітометри. Є бажання докупити ще деякі модулі».
За словами пана Володимира, площі в основній будівлі станції не вистачає, треба розширятись і робити ремонти у деяких приміщеннях. І звісно, проєкт з розмінування потребує додаткових інвестицій, адже це і датчики, і дрони, і розроблення програмного забезпечення. «Будемо знову подаватись на гранти, щоб робити додаткові закупівлі, і нарощувати наші потужності, — запевняє Володимир Бахмутов. — Будемо використовувати будь-які можливості, зокрема й ті, що дає нам НАН України».
Дмитро ШУЛІКІН
Фото автора і Володимира Бахмутова
Цікаво знати
СКІЛЬКИ КОШТУЄ РОЗМІНУВАННЯ?
Сьогодні озвучують різні цифри вартості розмінування — залежно від стандартів, за якими воно проводиться і методів, які застосовуються.
Наше Мінекономіки висловлює бажання знизити витрати до близько тисячі доларів за гектар. Водночас міжнародні оператори гуманітарного розмінування називають цифри від 5 до 10 тисяч доларів за гектар, а українські — близько 3,5 тисячі доларів.
— Насправді дуже багато залежить від того, що ми рахуємо, — розповів Влад Козак. — Якщо ми прораховуємо ділянку, на якій мін чи інших предметів небагато, то вартість буде набагато нижча, а якщо ділянка повністю забруднена, то цифри можуть бути вищі. За допомогою таких систем як MinesEye і механізованих засобів ми хочемо знизити вартість розмінування до плюс-мінус 700 доларів за гектар.
Читайте також:
- Наша Смарагдова мережа — фантастична. Але є і проблеми, і перспективи
- Тютюнові плантації й тютюнові раби. Чи воно нам треба в Україні?
- Заява Української Ради Миру та Ради з Екологічної Безпеки України
- Василь Романчишин: «До Академії вступають талановиті діти з усієї України»
- Українська писемність: розвінчання російських міфів