28/09/2023
Door Ad Spijkers
Amerikaanse onderzoekers ontwikkelen een zwerm mariene robots voor een zoektocht naar klimaatverandering onder oceaanijs.
Onderzoek aan West Virginia University zou wetenschappers kunnen helpen oceaanwater te bereiken dat verborgen is onder ijsplaten. De ontoegankelijke wateren onder het oceaanijs bevatten informatie die cruciaal is voor het begrijpen van de impact van klimaatverandering. Meerdere zeerobots, gedragen en gecoördineerd door een intelligent moederschip, zouden diepten kunnen bereiken en kunnen communiceren wat ze leren.
In een driejarig project worden technologieën ontwikkeld om zwermen 'passagiersrobots' te controleren, bedoeld om te worden vrijgegeven door hun autonome moederschip in een ijskoude onderwaterwereld. Een kust-tot-kustnetwerk van oceanografen en ingenieurs werkt samen aan het steeds urgenter wordende probleem van de toegang tot oceanische ijsholten.
Stijging van de zeespiegel
Honderd miljoenen mensen worden bedreigd door de stijgende zeespiegel wereldwijd. Het massaal verdwijnen van gletsjers en ijsschotsen is de drijvende kracht achter deze stijging. Het smelten van gletsjers meestal plaatsvindt in holtes onder het ijs, waarbij ijs smelt tot zoet water. Vervolgens stroomt het naar buiten, waardoor oceaanwater de holtes in wordt gedreven, wat het smelten van de ijsplaten versnelt die de gletsjer stabiliseren.
Daarom willen de onderzoekers observeren wat er in die holtes gebeurt en wetenschappers helpen het verlies van gletsjers en de stijging van de zeespiegel beter te begrijpen en te voorspellen. De toegang tot de holtes aan de oppervlakte is echter beperkt. Er is een groot risico dat een onderzeeër die naar beneden gaat om te verkennen, verloren zal gaan. Daarom zijn de onderzoekers overgestapt op het idee van een autonoom schip met een robotbemanning.
Verkenningsmissie
Voor een verkenningsmissie zijn mogelijk tussen de tien en honderd passagiersrobots nodig om te functioneren als een gecoördineerd communicatienetwerk. De robotzwerm zou de oceaan in de holtes van ijsplaten kunnen bemonsteren en data kunnen vastleggen. Deze kunnen van cruciaal belang zijn voor het voorspellen van het smelten van ijsplaten, de stabiliteit van gletsjers en de stroom van ijs in de oceaan.
Oceanografen moeten daarvoor echt metingen van onder het ijs doen en dat is moeilijk. Wetenschappers boren nu door kilometers ijs om deze holtes te bereiken. De onderzoekers willen hen betere opties bieden. Observatie onder het ijs is het doel van dit onderzoek, maar het systeem is niet beperkt tot oceaanijs. Het moet ook de mogelijkheid bieden om algenbloei onder water en omstandigheden na rampen zoals olielekken te detecteren en te bewaken.
Informatie delen
De passagiersrobots delen informatie over hun posities en over de data die ze hebben verzameld. Die informatie wordt op het moederschip verzameld om ervoor te zorgen dat er geen gegevens verloren gaan. Het systeem zorgt er ook voor dat onderzoekers de robots kunnen terughalen en de configuratie van de zwerm en de bemonstering die de robots uitvoeren optimaliseren. De ontwikkelaars werken ook aan algoritmen voor zwermcoördinatie die de posities van de passagiersrobots ten opzichte van elkaar gebruiken om hun navigatie en hun energieverbruik te optimaliseren.”
De hardware, software en communicatie-algoritmen zullen open source worden, zodat andere onderzoekers het systeem kunnen aanpassen aan hun eigen behoeften en een eigen moederschip en zwerm kunnen creëren.
Ill.: West Virginia University, Savanna Leech