Liado con ropa de nieve y empuñando una motosierra, un equipo de ingenieros cortó un bloque rectangular del hielo sólido bajo los pies, tallando una entrada para su robot submarino. Dejaron caer el vehículo en forma de torpedo, llamado Polaris, en el agujero oscuro excavado en la superficie del lago Bog, Maine, y se deslizó suavemente en el agua. La prueba de campo, una colaboración entre MBARI y el Instituto Oceanográfico Woods Hole (WHOI), marcó la primera vez que un vehículo submarino autónomo de largo alcance MBARI (LRAUV) había viajado por debajo de una capa de hielo. Pero no será el último:Polaris o robots similares pueden eventualmente usarse para olfatear derrames de petróleo y floraciones de algas en el Ártico cubierto de hielo.

Los vehículos submarinos autónomos (AUV) pueden transportar una variedad de instrumentos, incluidos los que miden la temperatura del agua, recoger muestras de agua, o grabar sonido bajo el agua. Los científicos e ingenieros generalmente despliegan estos robots en el costado de un barco. El vehículo luego navega por las aguas circundantes por su cuenta, y completa su misión en uno o dos días.

Estrella polar, sin embargo, es uno de los AUV de largo alcance (LRAUV) de MBARI, diseñado para permanecer en el agua durante semanas. Aunque otros robots submarinos pueden permanecer en el mar durante períodos prolongados, el LRAUV lleva todos los sensores esenciales para estudios de monitoreo a largo plazo y es mucho más rentable que usar un barco de investigación y una tripulación para recopilar los mismos datos.

"Las capacidades de largo alcance para AUV son todavía relativamente nuevas, ", dijo Brian Kieft, ingeniero de software senior de MBARI." Todos nuestros LRAUV fueron diseñados para poder operar eventualmente con un techo elevado, como una capa de hielo, pero este proyecto es único porque, después de casi 25, 000 horas en el mar, es la primera vez que un LRAUV ha estado bajo el hielo ".

La mayoría de los AUV salen a la superficie periódicamente, usando GPS para averiguar dónde están. Pero salir a la superficie no es una opción cuando se opera debajo de una capa de hielo; en lugar de, Polaris maniobra a través del agua usando su velocidad, Bóveda, proximidad a una baliza acústica, y sonar para estimar su posición continuamente.

Mientras Polaris viaja bajo el hielo, Los científicos pueden controlar el robot y descargar pequeñas cantidades de datos utilizando un transductor acústico submarino que se introduce en un agujero en el hielo. El LRAUV puede detectar y localizar tales balizas acústicas hasta a cinco kilómetros (más de tres millas) de distancia. Los investigadores pueden ampliar la gama de LRAUV perforando agujeros adicionales en el hielo y colocando transductores en ellos. "Eso le da cinco kilómetros de alcance alrededor de cada hoyo donde aún puede recuperar datos y determinar qué está sucediendo, "explicó Kieft.

Al final de su misión, Polaris necesita encontrar y atracar una cuerda que cuelga del hielo, su estación de acoplamiento. El LRAUV debajo del hielo está equipado con una nariz de acoplamiento especial enmarcada por dos "bigotes" de metal que lo ayudan a engancharse en esta delgada línea vertical. Al dirigirse a una baliza acústica, el robot puede regresar al muelle si hay algún problema durante la implementación. "Eso es hogar, dulce hogar, ", dijo el ingeniero mecánico senior Brett Hobson." El muelle es el único lugar donde puede detenerse, el único lugar donde es seguro ".

Antes de ir a donde ningún otro LRAUV ha ido antes, Polaris fue probado en las costas de la soleada California. Hace dos veranos, Los científicos e ingenieros de MBARI dispersaron una columna de tinte biodegradable de color verde fluorescente en las aguas azul oscuro del Pacífico. Luego, los ingenieros probaron la capacidad del robot para rastrear los bordes de la columna, una habilidad que podría traducirse en detectar derrames de petróleo irregulares o floraciones de algas. Las pruebas en Santa Bárbara y Monterey Bay, como los de Bog Lake, fueron financiados por una subvención al Centro de Conciencia del Dominio Ártico de la Universidad de Alaska (ADAC) por parte del Departamento de Seguridad Nacional de los Estados Unidos.

Después de realizar pruebas de campo en las temperaturas bajo cero del norte de Maine, los equipos de ingeniería pueden apreciar más plenamente el diseño autónomo de su vehículo. "En teoria, una vez que dejas caer el LRAUV en el agua, Puedes irte a casa, ", dijo Hobson." Se puede operar desde un navegador en una computadora, que se puede ubicar en cualquier parte del mundo ". Esta sería una opción muy atractiva para las implementaciones en el Ártico. Pero incluso el AUV más resistente no es inmune a las temperaturas gélidas. En Bog Lake, los ingenieros tuvieron que envolver el robot en mantas térmicas cuando no estaba en el agua, para evitar que sus componentes mecánicos se congelen.

Tan malas como eran las condiciones en Maine, Polaris pronto se enfrentará a climas aún más duros. El tráfico marítimo y la exploración de petróleo están aumentando en el Ártico, dejando a la Guardia Costera preocupada por un mayor riesgo de derrames de petróleo. En caso de un derrame importante debajo del hielo, La fachada blanca lisa de una plataforma de hielo podría ocultar completamente el aceite de la vista mientras se esparce por debajo, causando daños ambientales generalizados y haciendo difícil o imposible la contención.

"No se puede saber realmente lo que está sucediendo debajo del hielo con los métodos de observación tradicionales, ", dijo Kieft. El grupo de investigación ADAC espera que al desplegar LRAUV equipados con instrumentos para medir las concentraciones de petróleo en el agua, pueden mapear rápidamente un derrame, rastrear su movimiento, y posiblemente incluso identificar la fuente de la filtración.

Diseñar un robot que pueda sumergirse debajo de una capa de hielo, rastrear una pluma, y encontrar su camino de regreso requirió mucha ingeniería en el sitio. "Cambiamos muchos de los comportamientos de este robot, ", dijo Kieft." Parte de la tecnología, como la capacidad de acoplamiento que hemos desarrollado para este proyecto, podría tener beneficios de gran alcance para los científicos de MBARI, y, con suerte, científicos de todo el mundo, ya sea bajo el hielo o en aguas abiertas ".

La próxima parada del robot serán los Grandes Lagos en marzo, seguido de Barrow, Alaska en julio. El diseño del LRAUV ha sido autorizado a WHOI, que planea construir vehículos adicionales. Aunque MBARI continuará brindando apoyo, Polaris ha sido entregada oficialmente a los científicos de WHOI, quién lo operará en el futuro.