Gewapend met een nieuw geslagen bachelordiploma in geologie, Jasper Baur zit in de mijnbouw. Niet die mijnen waar we metalen of mineralen winnen; het soort dat elk jaar duizenden mensen vermoordt en verminkt. Baur en collega's proberen aan te tonen dat door drones geboren geofysische sensoren al worden gebruikt in gebieden zoals verkenningsgeologie, vulkanologie en archeologie kunnen worden toegepast om deze dodelijke gevaren efficiënter op te sporen en te elimineren

Als eerstejaarsstudent aan de Binghamton University in de staat New York in 2016, Baur ging aan de slag met twee hoogleraren geofysica, Alex Nikulin en Timothy de Smet, om te kijken naar het gebruik van met instrumenten uitgeruste drones om de langzame, gevaarlijke taak om landmijnen te vinden. Baur bleef tijdens zijn hele studie bij het onderzoek; nu een afgestudeerde student vulkanologie aan de Lamont-Doherty Earth Observatory van Columbia University, hij volgt het nog steeds.

"Het leek een heel relevant en impactvol gebruik van wetenschap, " zei hij. "Het heeft een humanitair aspect, en dat is zeker wat mij motiveert in mijn onderzoek."

Mijnen en andere niet-ontplofte munitie vormen een wereldwijde bedreiging; Naar schatting zijn er momenteel ongeveer 100 miljoen apparaten verspreid over tientallen landen. Afgezien van het verbieden van reizen in zowel oorlogstijd als naoorlogse gebieden, landbouw of iets anders, ze veroorzaakten er minstens 5, 500 geregistreerde slachtoffers in 2019; de totalen in vele voorgaande jaren waren veel hoger. Ongeveer 80 procent van de slachtoffers zijn burgers, en daarvan, bijna de helft zijn kinderen. Over de afgelopen tien jaar, mijnen zijn ingezet in ten minste 15 landen:Afghanistan, Colombia, Indië, Iran, Israël, Libië, Birma, Nigeria, Noord Korea, Pakistan, Syrië, Thailand, Tunesië, Oekraïne en Jemen. Dit, ondanks het feit dat meer dan 160 landen een verdrag uit 1997 hebben ondertekend om het aanleggen of gebruiken van voorraden te verbieden (grote uitzonderingen:de Verenigde Staten, Rusland en China).

Degenen die mijnen leggen, komen zelden terug om ze te ruimen. Dat valt over het algemeen onder humanitaire organisaties zonder winstoogmerk, die ze meestal op de ouderwetse manier vinden:te voet, langzaam verdachte sites vegen met magnetometers of andere draagbare instrumenten. Het vinden en ontwapenen van een enkele mijn kost veel tijd, en kost naar schatting $ 300 tot $ 1, 000. "En, natuurlijk, het is gevaarlijk, " merkt Bauer op.

Betreed steeds betaalbare en geavanceerde drones en geminiaturiseerde geofysische sensoren. De eerste focus van het Binghamton-team:de in Rusland gemaakte PFM-1-mijn, een apparaat van slechts vijf centimeter breed, grotendeels van kunststof gemaakt, en in de vorm van een vlinder. Ontworpen om in grote aantallen uit de lucht te laten vallen, ze fladderen zachtjes op de grond als zwermen vogels, en wacht op de onoplettende. Hoofdzakelijk ontworpen om te verminken, niet doden, ze zijn moeilijk te herkennen met een magnetometer, omdat ze weinig metaal bevatten. En omdat ze op plastic speelgoed lijken, veel kinderen behandelen ze, en opgeblazen worden. Ze blijven in de arsenalen van verschillende landen, maar Afghanistan is voor hen ground zero. Naar schatting 10 miljoen mensen kunnen het land nog steeds vervuilen - velen zelfs niet door recente gevechten, maar van de Russische bezetting van 1979-1989. Ze hebben meer dan 30 doden of gewonden 000 Afghanen. Recenter, ze zijn opgedoken langs de gewelddadig omstreden grens van Oekraïne met Rusland.

Om experimenten uit te voeren, het team kocht enkele tientallen PFM-1's van een site voor militaire verzamelobjecten - natuurlijk ontwapend, hun explosieve vloeistof interieurs afgevoerd en opnieuw gevuld met een inerte olie. Ze verspreidden de mijnen in verschillende landschappen op de campus en in het nabijgelegen Chenango Valley State Park, inclusief gras, zand en besneeuwde grond. Daarna stuurden ze drones om verschillende manieren te verkennen om ze te spotten, visueel of anderszins. Om het ruige Afghaanse hooggebergte te simuleren waar de mijnen het vaakst worden gevonden, ze kregen toestemming van het staatspark om een ​​verlaten, gedeeltelijk opgebroken oude asfalt parkeerplaats.

Een vruchtbare weg, ze vonden, was thermische beeldvorming; in de vroege ochtend en aan het einde van de dag, de mijnen warmen of koelen in een ander tempo op dan het omringende materiaal. In vroege proeven, ze toonden aan dat ze ongeveer driekwart van de PFM-1's konden vinden door handmatig temperatuurverschillen op een computer te observeren. Ze probeerden ook zichtbare en infrarode lichtspectra uit om de mijnen visueel te spotten, met hetzelfde succes. Het team geeft toe dat dit niet goed genoeg is voor drones om grondteams te vervangen. maar het zou de locaties en lay-outs van mijnenvelden snel kunnen beperken. (Vliegend op 10 meter boven het oppervlak, een drone kan een perceel van 10 bij 20 meter inspecteren, de typische grootte van een enkel ellipsoïdaal PFM-1 mijnenveld, in drie en een halve minuut.)

Recenter, om het detectiepercentage te verbeteren, het team is begonnen met machine learning, hun computers trainen om verschillende mijnkenmerken te herkennen en deze snel weer te geven. In een artikel dat zojuist is gepubliceerd in het Journal of Conventional Weapons Destruction onder leiding van Baur en voormalig medestudent Gabriel Steinberg, ze laten zien hoe kunstmatige intelligentie hen in staat heeft gesteld het visuele detectiepercentage te verhogen tot meer dan 90 procent.

De groep heeft ook gekeken naar het spotten van traditionele begraven metaalmijnen, waaruit blijkt dat drones met aeromagnetische instrumenten sommige van deze ook kunnen zien, waaronder grote antitankmijnen. (Net als veel andere munitie, deze zijn ook beschikbaar op militaire overschotsites, ontwapend.) Ze onderzoeken ook hoe ze niet-ontplofte munitie kunnen vinden die is afgevuurd door raketwerpers met meerdere vaten.

Nu hij vulkanologie nastreeft, Baur heeft misschien niet zoveel tijd om mijnen op te ruimen. Werken onder Lamont-Doherty vulkanoloog Einat Lev, deze zomer reisde hij naar de Okmok-vulkaan, op de afgelegen Aleoeten van Alaska. Daar, hij werkte aan een project om geofysische instrumenten te installeren op de zeer actieve piek om veranderingen in het grondniveau te meten, seismische golven en andere eigenschappen, onderdeel van een brede inspanning op lange termijn in Lamont om de nog steeds ruwe wetenschap van het voorspellen van gevaarlijke uitbarstingen te verfijnen.

Wat heeft vulkanologie te maken met landmijnen? Niks, zegt hij - en alles. Sommige instrumenten en technieken voor gegevensanalyse die nuttig zijn bij het bestuderen van vulkanen, zijn vergelijkbaar met die welke nuttig zijn voor het opsporen van mijnen. En, meer en meer, vulkanologen zetten drones in om plaatsen te onderzoeken die te gevaarlijk zijn om te voet te gaan. Toegepaste vulkanologie, te, is als mijnopruiming in die zin dat het er uiteindelijk op gericht is mensen te helpen letsel of dood te voorkomen.

Ondertussen, Baur heeft een organisatie gevormd, de mijnopruimingsonderzoeksgemeenschap, met zijn oude professoren en Steinberg. Ze hebben contact gehad met onder andere, ontmijningsprofessionals bij het Rode Kruis en de Verenigde Naties. Verschillende organisaties hebben al overwogen om drones in te zetten om hun werk te versnellen, maar tot nu toe is er weinig ander gepubliceerd onderzoek geweest, en geen opname. "Om hele goede redenen, de ontmijningsgemeenschap is zeer voorzichtig. Ze zijn terughoudend om nieuwe methoden te accepteren, "zei Baur. "Dus je moet echt vaststellen dat dit werkt, en dat zal tijd kosten."

Tot dusver, Baur heeft slechts één echt mijnenveld gezien, een gemarkeerde, tijdens een bezoek aan Israël. Eventueel, hij zegt, "we willen onze methoden testen op een echt mijnenveld. Je kunt niet alles verklaren wat je in een kunstmatige omgeving tegenkomt. Er is veel meer chaos in de echte wereld."

Nu de Taliban Afghanistan hebben overgenomen, zou hij overwegen om daar zijn praktijkonderzoek te doen? "Eh, nee." Maar er is altijd Oekraïne. "We hebben daar wat contacten, " hij zei.

Dit verhaal is opnieuw gepubliceerd met dank aan Earth Institute, Columbia University http://blogs.ei.columbia.edu.