南極探検：南極の科学研究にドローンを導入することの意義は何でしょうか?

2024年は中国の極地探検40周年に当たる。過去40年間、党の指導の下、我が国の極地主義は無から有へ、弱から強へと成長してきました。何世代にもわたる極地労働者は、極寒に耐え、忍耐し、懸命に働き、厳格かつ現実的であり、懸命に働き、実りある成果を達成してきました。地球の最南端に位置する神秘的で隔絶された「氷の大陸」である南極は、科学研究の「聖地」です。中国の科学探検隊の選手たちが一団となって南極に急行した。南極ではどんな科学的な謎が探求されるのでしょうか?彼らはどのように科学的探査を行っているのでしょうか?どのような科学的研究成果が達成されましたか?南極の未解決の謎とは何でしょうか?新華社インタビューは、上海支社の「天海」スタジオと提携し、「南極探検」と題したインタビューシリーズを立ち上げ、気候変動、氷床の安定性、海氷の融解、天文学の発展、南極の動物の状況などの分野に焦点を当てている。

この号では、第40次南極科学探検隊のメンバーであり、武漢大学中国南極地図研究センターの研究員であるチュー・シンデ氏とゲン・トン氏へのインタビューを掲載しています。

中国の南極探検隊は、広大で危険な南極の奥地へと勇敢に前進した。写真提供：新華社記者張建松

2023年10月、武漢大学は中国の第40次南極科学探検隊のメンバーを送り出した（写真は取材対象者提供）。

新華網：南極探検にドローンを導入すべき理由とは？ドローンが現在のレベルに到達するまでにどのようなプロセスを経てきたのでしょうか?

朱馨徳：中国の第40次南極科学探検の際、わが国は南極内陸部で大規模かつ詳細なドローン航空調査を実施しました。従来の固定翼航空機やヘリコプターと比較すると、科学研究にドローンを使用する方が通常は経済的で手頃な価格です。さらに、南極地域は地形が複雑で気候も厳しいです。ドローンはさまざまなセンサーを搭載することで、人間が到達できないエリアからデータを取得することができます。これにより、科学研究者が極限の状況にさらされるリスクが軽減され、負傷や行方不明の可能性が回避されます。

中国の第24回南極科学探検隊以来、北京航空航天大学、武漢大学、北京師範大学、中山大学、同済大学、黒龍江省測量地図地理情報局、中国極地研究センター、国家海洋情報センター、中国気象科学院などの研究隊員がドローンを使用し、探検任務を成功裏に完了してきた。

我が国の科学技術の進歩は、南極探検に新たな活力を与え続けています。ドローン技術の急速な発展と高精度で洗練された航空調査により、南極探検に新たな解決策とより効率的な作業方法がもたらされました。ドローンの機能は絶えず拡大しており、科学研究者により包括的、柔軟かつ正確なデータサポートを提供しています。

2008年1月1日、中国初の南極無人機が撮影した中山基地の中核エリア。撮影：王庭（インタビュー対象者提供の写真）

新華網：現在、南極探検のどの分野でドローンがより成熟して使用されていますか？ドローンを使用して行われる業務の割合はどのくらいですか?

朱新徳：現在、ドローンは我が国の南極探検の「標準構成」となっています。より成熟した領域は次のとおりです。

地形マッピング: 南極の地形の高精度マッピングと 3D モデリング。

氷棚と氷床の監視と気候研究: ドローンは、氷棚と氷床の厚さ、流量、融解などのパラメータを監視できます。

生物多様性調査: ドローンは、鳥、アザラシ、ペンギンなどの動物の分布と数を監視するために使用でき、生物多様性の研究と保護のための重要なデータサポートを提供します。

上記の科学研究の任務に加えて、ドローンは南極の環境監視、資源調査、海洋研究にも広く使用されています。例えば、中国の第40次南極科学探検では、ドローンとさまざまなセンサーを使用して、中山基地、グローブ山地区、台山基地、崑崙基地などで複数回のドローン航空調査飛行を実施しました。高解像度のオルソフォトモデルは、南極地域の地形、地勢、地表面積を正確に反映しており、遠征隊の現地での意思決定と作戦実施に重要な情報サポートを提供します。

東南極のプリンセス・エリザベス・ランドにあるグローブ・マウンテンは、我が国で発見された「隕石の宝庫」です。私たちは回転翼ドローンと複合翼ドローンを使用して、メイソンピークやハーディング山などのグローブ山脈の主要地域の航空調査を実施し、裸岩、雪、氷の割れ目に関するデータを収集し、グローブ山脈の隕石の分布と地形の特徴に関する詳細な研究に貴重な情報を提供しました。

内陸部の調査では、危険な氷の亀裂を防ぐため、ドローンを使って氷の探査や氷の亀裂の調査も行いました。調査結果に基づいて、危険エリアをタイムリーに予測し、チームの通過の効率と安全性を向上させました。

2007年12月に南極で撮影された中国初のドローン：艾松涛（写真はインタビュー対象者提供）

新華網：科学研究者は、氷面の動態監視や形態研究などに正確なデータサポートを提供するために、どのようにドローン運用を利用しているのでしょうか？

Geng Tong：ドローンを使用して写真リモートセンシング測定を行うと、高解像度、高精度の地表オルソ写真や数値地表モデル（DSM）または数値標高モデル（DEM）を取得できます。一方では、これらのデータは、内陸の氷の探査ルートを計画するための基礎として、または氷床の表面と内部の特殊な構造（氷の亀裂、氷河下の湖、隕石など）を特定して探査するための基礎として使用できます。一方、同じ場所で異なる時間に撮影された 2 つのオルソフォトは、氷の流れの速度を監視するために使用でき、同じ場所で異なる時間に撮影された DEM または DSM は、氷床の標高の変化を研究するために使用でき、それによって氷河の質量バランスの研究の基礎を提供します。また、衛星観測データの地上検証データとしても活用できます。

Chu Xinde: 研究者は通常、研究エリアの近くの安全な作業ポイントを選択します。たとえば、ダーク グレイシャーのドローン航空写真測量を実施した際、私は近くの岩の露頭を離陸地点として選びました。作業前に調査エリアまでのルートを計画します。飛行高度、飛行速度、経路重複率などのさまざまなパラメータが航空調査の結果に影響を与える可能性があります。運用現場では、事前に計画したルートに沿ってドローンを飛行させ、ルートに沿ってミッションを遂行しているか、速度はどの程度かなど、ドローンのさまざまなパラメータに常に注意を払います。ドローンで取得したデータには、オルソ写真や標高データなどが含まれます。今回取得したデータのほとんどは空間解像度5cmでした。これらのデータを基に、氷面の動的監視、氷面形態研究等に正確なデータサポートを提供することができます。

第40次中国南極科学探検隊の一員である耿童さんが、崑崙基地付近でドローンによる科学調査活動を行っている（写真はインタビュー対象者提供）。

新華網：現在、ドローンには欠点や改善の余地はありますか？今後のさらなる応用に向けた課題は何でしょうか?

チュー・シンデとゲン・トン：

現在、南極におけるドローンの需要は主に以下のとおりです。

（１）低温耐性。南極地域の気温は比較的低いです。低温環境により、ドローンや機体に搭載されたセンサーなどの精密機器が正常に動作しない可能性があります。低温条件におけるドローンアクセサリの適応性と作業効率を向上させる必要があります。

（２）強風にも強い。南極は一年を通して強風などの異常気象の影響を受けます。たとえば、グローブ マウンテンでの遠征中の平均風速はレベル 5 であり、UAV の耐風性と安定性に厳しい要件が課せられます。離着陸時の安定性を向上させ、悪天候時の運用可用性を向上させる必要があります。

（３）磁気偏角の問題を解決する。高緯度極地の大きな地磁気傾斜により、UAV の方向がずれる場合があります。一部の UAV は南極地域では利用できないため、飛行方向の精度を向上させるには複数の方法を組み合わせる必要があります。

（4）長いバッテリー寿命。南極の環境により、リチウム電池の寿命は大幅に短くなります。長い飛行時間は南極ドローンの応用にとって重要な要件であり、将来の開発の方向性でもあります。ドローンの設計の改善、複合材料の適用、エネルギー効率など、さまざまな面で取り組むことができます。

第40次中国南極科学探検隊の一員であるチュー・シンデ氏が、グローブ山でドローンによる航空調査任務を行っている（写真はインタビュー対象者提供）。

新華網：極地科学研究者として、ご自身の仕事の課題と価値をどのようにお考えですか？

朱新徳：南極探検は国家の大義です。参加して自分の実力を磨くことができて光栄です。キャンパスライフと比べると、南極探検は間違いなくより困難です。私は新時代の若者として、中国の第40回南極科学探検に参加する栄誉に恵まれました。零下10度を超える低温と風速5～6メートルの強風に直面しながら、UAVによる航空調査業務をより効率的に遂行する方法を学びました。また、データを取得することの難しさや価値も実感し、今後の研究や仕事においてデータリソースをより大切にするようになりました。これらは大学という「象牙の塔」では得られない貴重な経験です。

耿童：検査の過程で遭遇する困難や課題は、実践的な学習と努力の「試金石」であり、意志と人格の「研ぎ石」です。南極で作業するには事前に十分な準備が必要です。過酷な環境では、作業に必要な機器や器具を迅速に配備するだけでなく、さまざまな緊急事態にも対処する必要があります。これは専門的なスキルのテストであるだけでなく、人々の忍耐力と忍耐力のテストでもあります。極地人として、自分自身に挑戦し、限界を突破し、南極の環境変化に関する基礎データを取得し、人類全体の利益に貢献し、我が国の極地科学研究に全身全霊で取り組むことが、私の揺るぎない目標です。