Nowoczesne urządzenia podwodne pozwolą zbadać najgłębszy region oceanu. Nowe technologie pomagają także w badaniu dna Bałtyku

Aż 95 proc. oceanów i 99 proc. dna oceanu nie zostało jeszcze do końca zbadane. Dzięki nowym technologiom już wkrótce może się to zmienić. Naukowcy zamierzają zbudować zanurzoną sieć połączonych ze sobą czujników, które będą wysyłać dane na powierzchnię i stworzą podwodny internet rzeczy. Głębiny i dno morskie bada też coraz więcej autonomicznych dronów. Trwają prace nad Orfeuszem – autonomicznym pojazdem podwodnym, który ma zbadać rowy oceaniczne na głębokości poniżej 6 tys. m. Najnowsze technologie są też wykorzystywane do badania dna Bałtyku.

– Dysponujemy urządzeniami do noszenia, lecz także urządzeniami, które noszą inne urządzenia pomiarowe zdalnie sterowane na kablu albo w pełni automatyczne. Są tzw. autonomiczne pojazdy podwodne, które samodzielnie wykonują zdalne misje. Są też pojazdy nawodne, czyli już całkowicie zautomatyzowane jednostki pływające, które mogą wykonywać pomiary bez udziału człowieka – wymienia w rozmowie z agencją Newseria Innowacje dr inż. Benedykt Hac, kierownik Zakładu Oceanografii Operacyjnej Instytutu Morskiego w Gdańsku.

National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) szacuje, że nawet 95 proc. oceanów i 99 proc. dna oceanu musi jeszcze zostać zbadane. Biorąc pod uwagę fakt, że ponad 70 proc. planety jest pokryte wodą, powstające bezzałogowe systemy, które są w stanie zanurzyć się coraz głębiej w głębiny oceanów i mórz, mogą pomóc poznać i zrozumieć tajemnice naszej planety.

Pojazdy zajmowane przez ludzi (HOV) zabierają małe zespoły naukowców i inżynierów bezpośrednio na dno morskie na ograniczony czas. Pojazdy zdalnie sterowane (ROV) umożliwiają badaczom obserwacje, zbieranie próbek i przeprowadzanie eksperymentów przy jednoczesnym kontrolowaniu pojazdu z powierzchni. Autonomiczne pojazdy podwodne (AUV) to programowalne, zrobotyzowane pojazdy, które w zależności od konstrukcji mogą dryfować lub sunąć przez ocean.

Hybrydowy pojazd zdalnie sterowany (HROV) łączy z kolei zalety konstrukcyjne dwóch rodzajów pojazdów w jednej platformie. HROV może działać jako autonomiczny podwodny pojazd swobodnie pływający (AUV), latający przez ocean jak samolot, aby badać i mapować duże obszary za pomocą sonaru, czujników i kamer.

– To wszystko jest otwarte, ogranicza nas tylko wyobraźnia. Jeśli będziemy mieli dość wyobraźni, to nie dość, że będziemy mogli stosować nowe urządzenia, nowy rodzaj nosiciela do urządzeń, lecz także uda nam się zbudować nowe technologie do pomiarów fizycznych – przekonuje Benedykt Hac.

Naukowcy z Massachusetts Institute of Technology zamierzają zbudować zanurzoną sieć połączonych ze sobą czujników, które wysyłają dane na powierzchnię. Działający na bezbateryjny system komunikacji podwodnej system może być wykorzystywany do monitorowania temperatur mórz w celu badania zmian klimatu i śledzenia życia morskiego.

Podwodne urządzenia  coraz częściej naśladują mechanizmy typowe dla ryb. Zamiast napędu okrętowego i śmigłowego, które są mało wydajne, stosowane są rozwiązania przypominające płetwy. Nad takim urządzeniem trwają prace również w Polsce.

– Pracujemy razem z jedną z polskich spółek nad projektem podwodnego pojazdu o napędzie bionicznym. To urządzenie zamiast zwykłej śruby wyposażone jest w płetwy, które wykonując ruch po obu burtach pojazdu, powodują jego przemieszczanie się w wodzie. Natura przez miliony lat wszystkie złe pomysły już wyeliminowała, w związku z czym my korzystamy ze sprawdzonej technologii. Wiemy, że efektywność takiego systemu jest zdecydowanie większa niż klasycznych napędowych systemów – zwykłych śrub napędowych czy waterjetów – przekonuje ekspert.

Przy pomocy nowoczesnych urządzeń łatwiej można też wydobywać z morskiego dna obiekty magnetyczne. To nie tylko wykrywacze metalu, dostosowane do pracy na głębokościach, lecz także magnetometry, które lokalizują z niemal 100 proc. dokładnością dany przedmiot. Powstają też urządzenia, które przewidują, gdzie mogą znajdować się obiekty magnetyczne, często bazując na odbitym polu magnetycznym.

– Mamy zupełnie nową technologię do poszukiwań obiektów magnetycznych. Same urządzenia niewiele się różnią od obecnych, ale już oprogramowanie to prawdziwa magia – matematyka na bardzo wysokim poziomie, która pozwala nie tyle odkryć, ile przewidywać pewne rzeczy, np. takie obiekty, które mają swoją sygnaturę magnetyczną, czyli wprowadzają pewne zaburzenia w lokalne pole magnetyczne i są to głównie obiekty wykonane ręką człowieka – tłumaczy ekspert.

Maszyny nie zawsze będą potrafiły zastąpić człowieka, jego intuicję i doświadczenie. Dlatego np. obiekty HOV, które zabierają na pokład naukowców, pozwalają naukowcom na szczegółowe obserwacje, zbieranie próbek czy przeprowadzanie eksperymentów na dnie morskim. Nowe technologie sprawdzają się jednak tam, gdzie człowiek i dotychczas wykorzystywane urządzenia nie zawsze mogły dotrzeć.

W ramach programu eksploracji oceanów głębokich HADEX (skrót od Hadal Exploration) powstaje Orfeusz – głębinowy autonomiczny pojazd podwodny. Dzięki niemu możliwe będzie zbadanie strefy hadalu – najgłębszego regionu oceanu (od 6 tys. metrów głębokości).

– Istnieje realna możliwość całkowitego zastąpienia pracy ludzi w wodzie w czasie pomiarów przez urządzenia w pełni zautomatyzowane. Autonomiczne pojazdy podwodne są dziś już zdolne do tego, żeby wykonywać misje kilkudziesięciogodzinne. Pojazd autonomiczny z napędem bionicznym będzie mógł nieprzerwanie pełnić swoją misję przez nawet pół roku. A zatem będzie mógł wykonać nie tylko nadzór nad tym zadaniem, które otrzymał i jednorazowo wykonał, lecz także będzie mógł prowadzić np. monitoring – podkreśla Benedykt Hac.