En 2016, la Shell. Ocean Discovery XPRIZE, una competencia global patrocinada por Royal Dutch Shell plc, anunció que repartiría $ 7 millones a las tecnologías que podrían demostrar demostrablemente el conocimiento de la frontera más misteriosa de la Tierra: el océano.
De los más de 30 equipos internacionales que expresaron rápidamente su interés, 19 llegaron a las semifinales a principios de 2017, nueve a la ronda final en noviembre de 2017 y, finalmente, solo cinco cumplieron los criterios para competir en la gran final que tuvo lugar al final. de 2018 en la ciudad costera de Kalamata, Grecia.
La semana pasada, se dio a conocer el ganador: el equipo que mostró las mejores habilidades tecnológicas para la instalación remota y autónoma de los océanos del mundo fue el Carta batimétrica general de los océanos (GEBCO) – Alumnos de la Fundación Nippon (NF), una diversa unión de científicos formada por miembros de 14 países diferentes, todos graduados de la Universidad de New Hampshire Programa de posgrado En batimetría oceánica.
Al igual que el resto de los equipos, GEBCO-NF compitió en Grecia con una combinación de vehículos submarinos autónomos (AUV), robots submarinos que son controlados por computadora, y buques de superficie no tripulados o autónomos (USV o ASV, respectivamente), buques que transportan, desplegar, y recuperar los AUVs sin la intervención de los humanos.
Sobre la base de este matrimonio de AUV y USV, el equipo de GEBCO-NF realizó un mapa exitoso de un área de 278.9 kilómetros cuadrados de fondo marino en menos de 24 horas (superando el estándar de 250 kilómetros cuadrados que los jueces habían establecido para el mismo período de tiempo), producido 10 Imágenes del fondo marino con una resolución de cinco metros o más, y procesaron y transformaron los datos en imágenes de ajuste para usar en solo dos días.
"Desarrollamos una embarcación de superficie que puede llevar el AUV al sitio de mapeo y también actuar como una plataforma de comunicaciones", dice Yulia Zarayskaya, una de las líderes de los equipos de GEBCO-NF. (La otra líder del equipo, Rochelle Wigley, dijo previamente que su embarcación de superficie se comportaba hacia el sumergible como una madre en la superficie, de ahí su apodo de "nave nodriza").
Buque de superficie GEBCO-NF, Kit de mar, es una prototipo de tecnología. Es un barco de 11,75 metros de largo, con casco de aluminio que contiene un motor diesel híbrido, generadores eléctricos y un panel solar. Funciona con baterías compatibles con los motores diésel, usa puntos de referencia para navegar y viene con una impresionante variedad de tecnologías: acústica, radio, enlaces satelitales y Wi-Fi, así como cámaras CCTV que permiten al equipo con base en tierra observar 360 grados alrededor de la embarcación, un sistema de identificación automática para otras embarcaciones cercanas para conocer su posición y una cámara térmica.
Diseñada y construida para el equipo por Hushcraft Ltd, la "nave nodriza" de GEBCO no tiene tripulación, no es autónoma, lo que significa que un capitán de barco completamente calificado puede comandarla desde la costa.
"Cuando navegamos en canales de envío ocupados, la interacción humana sigue siendo la mejor solución para cumplir con todas las leyes marítimas", dice Zarayskaya. "Si otras embarcaciones están a una distancia audible, siempre hay bocinas de niebla tradicionales y un altavoz para que el personal de tierra se comunique".
En la hermosa ciudad costera mediterránea de Kalamata, la USV de GEBCO-NF mostró su espíritu competitivo al llevar el AUV al sitio de buceo, a 15 millas náuticas del puerto de la ciudad, y forzándolo hacia el océano con una cinta transportadora. La USV tenía una popa abierta; el equipo usó una bomba para llevar agua a bordo para bajar la popa, y luego encendió la cinta transportadora para desplegar el robot en el agua.
Llamado HUGIN, el AUV en cuestión se desarrolló en Noruega y evolucionó a partir de más de 20 años de desarrollo. Fabricado por Kongsberg Maritime AS, el AUV de GEBCO-NF es tan imponente como su "madre". Hecho de espuma sintáctica y envuelto en fibra de carbono, tiene 6,9 metros de longitud y 75 centímetros de diámetro, lleva sensores de vanguardia y puede sumergirse a 4500 metros (con versiones disponibles de 6,000 metros).
Para ganar el concurso, GEBCO-NF equipó su AUV con una ecosonda multihaz, una especie de sonar ideal para mapear el fondo marino, y una unidad de sonar de barrido lateral, un escáner con la capacidad de producir rápidamente grandes imágenes del fondo marino. . En total, el avión no tripulado submarino contó siete sonares, útil para asegurarse de que la AUV no se autodestruya mientras opera de manera autónoma en un ambiente frío, oscuro y de alta presión o para ayudarlo a "entender" su ubicación y el entorno circundante.
Los jueces que fueron llamados para seleccionar al ganador ya tenían en su poder un mapa de referencia: un mapa preciso y de alta resolución de toda el área de la competencia, producido por la compañía estadounidense de exploración de los fondos marinos. Océano infinito. Fue contra este mapa que todos los mapas de la competencia tuvieron que ser comparados.
"Todos los equipos hicieron un buen trabajo, pero la cobertura de datos de GEBCO estuvo muy por encima de todos los demás, ya que lograron cubrir un área más grande y hasta 4,000 metros de profundidad en las 24 horas asignadas", dice el panel de jueces de XPRIZE. “GEBCO logró una resolución horizontal de 5 metros y mejor, una resolución vertical de 0,5 metros y mejor, y presentó aproximadamente 130 kilómetros cuadrados a una resolución superior a 5 metros. El gran volumen de datos capturados y los análisis enviados dentro del tiempo de 48 horas permitido para el procesamiento de datos fue impresionante ".
Lo que esto significa es que los jueces de XPRIZE disfrutaron de un festín visual de características que se encuentran en el fondo oceánico de Kalamata, con líneas de acantilados, rocas y marcas de socavación claramente visibles.
"El mapa batimétrico de GEBCO podría evaluarse con respecto al mapa de línea base con buena resolución y precisión, y fue realmente agradable simplemente 'navegar' por los datos, aunque hubo algunos desplazamientos horizontales y verticales del conjunto de datos de mapas de línea base de alta resolución", El panel de jueces concluye.
Pero incluso si XPRIZE honró al virtuoso consorcio de hidrógrafos internacionales con el primer premio de $ 4 millones, también dio paso al futuro a través de Premio de $ 1 millón en bonos de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA). Se otorgó a la tecnología que mejor detectó una señal química bajo el agua y la rastreó de forma autónoma hasta su origen. Ocean Quest (San José, California) reclamó $ 800,000 como el ganador, y Tampa Deep Sea Xplorers (Florida) tomó $ 200,000 como subcampeón.
¿La parte asombrosa? El equipo de Ocean Quest estaba compuesto principalmente por estudiantes de secundaria de Valley Christian Schools, con edades entre 14 y 16 años.
El equipo más joven en el concurso había llegado a las semifinales del cuadro principal, pero no logró avanzar a la ronda final. Esto quizás resultó ser una bendición disfrazada de acuerdo con Stephen Huber, uno de los cuatro miembros adultos del equipo de Ocean Quest y el ingeniero jefe y director de programas del equipo de El instituto de búsqueda, una organización que brinda a los estudiantes de la escuela secundaria encuentros prácticos con áreas de estudio científico inaccesibles (para ellos), como el océano o el espacio.
Huber dice que su equipo juvenil no tenía fondos (algunos de los grandes AUV pueden costar hasta $ 12 millones, dice) ni el tiempo y la infraestructura para reclamar competitivamente el evento principal. Una vez que fueron eliminados de la final, se enfocaron en crear una solución compacta y de bajo costo que pudiera ser llevada a cualquier parte. Así que compitieron con un AUV que no costó más de $ 15,000 e invirtieron la mayor parte de su capital restante de $ 135,000 en su software.
"Trabajamos a través de lo conocido que nos dieron", dice Huber. “Sabíamos que la sustancia química se dispersaría del fondo marino y que se movería a través del agua de manera similar a como se mueve el humo en el aire cuando hay un incendio. "El químico sería más profundo que donde lo detectamos y podríamos determinar las corrientes a partir de las coordenadas del área de competencia dadas para que podamos comenzar río abajo y trabajar hacia arriba".
El químico del que habla Huber es un tinte de rodamina que los organizadores de XPRIZE lanzaron al fondo marino de Ponce, Puerto Rico y luego hicieron que Ocean Quest y otros dos equipos lo rastrearan en seis horas.
El equipo de Ocean Quest equipó su AUV en miniatura (15 centímetros de diámetro y 1 metro de longitud) con un fluorómetro disponible en el mercado, un dispositivo para medir la intensidad de la fluorescencia, y lo equipó con un sistema de comunicación satelital personalizado.
Libres de la restricción de desplegar el AUV de forma autónoma en el sitio de buceo (esto no era un requisito previo para el premio NOAA), los jóvenes subieron a bordo de un barco y desplegaron su AUV a mano por el costado del barco, que descendió como un submarino . Una vez que el fluorómetro detectó el tinte, el AUV subió en espiral hasta la superficie en un intento por mantener la posición de la fuente. Pronto, adquirió una señal GPS y transmitió las coordenadas por satélite al control de la misión del equipo.
"Construimos un algoritmo muy inteligente que podría rastrear estos productos químicos hasta su origen", dice Huber. “Nosotros, los adultos, desarrollamos el marco de los algoritmos y los estudiantes lo combinaron. Luego, contratamos a un desarrollador de software independiente que escribió el código en Python, para que los estudiantes pudieran leerlo y manipularlo fácilmente. Los estudiantes fueron los que ejecutaron y corrieron el AUV durante la competencia ".
El futuro para los océanos del mundo parece brillante. Ambos equipos ganadores sienten que sus innovaciones serán el aliado más poderoso de la sostenibilidad del océano una vez que salgan al campo. Predicción de tormentas, manejo de peces, detección de fuentes de fugas de petróleo, localización de naufragios, evaluación de parámetros del agua como la salinidad y la temperatura, cruciales para enfrentar el cambio climático, son solo algunos de los beneficios acompañando el desbloqueo de los secretos geológicos, arqueológicos y biológicos de los océanos.
Para los organizadores de XPRIZE, las tecnologías que surgieron del concurso simplemente predicen que el océano profundo será un territorio amistoso dentro de 10 años.
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