Αυτόνομα θαλάσσια οχήματα για έρευνα σε δύσκολα περιβάλλοντα όπως του Κολούμπου

Μπορεί η θαλάσσια έρευνα στην περιοχή του Κολούμπου, στη Σαντορίνη, να είναι δύσκολη, λόγω της πολυπλοκότητας του υδροθερμικού του πεδίου, ωστόσο ένα νέο ερευνητικό πρόγραμμα θέτει στο επίκεντρο την ανάπτυξη έξυπνων αυτόνομων οχημάτων, τα οποία θα λειτουργούν σε δύσκολα περιβάλλοντα, όπως αυτό του Κολούμπου, για παρατεταμένη χρονική περίοδο με ελάχιστη ανθρώπινη παρέμβαση.

Πρόκειται για το έργο “MERLIN”, που φιλοδοξεί να φέρει επανάσταση στον τρόπο που εξερευνούμε, παρακολουθούμε και προστατεύουμε τα θαλάσσια περιβάλλοντα. Η επίσημη έναρξη του προγράμματος έγινε τον Νοέμβριο του 2024 και τον συντονισμό έχει το Πανεπιστήμιο του Μπέρμιγχαμ. Το “MERLIN” αποτελεί ένα φιλόδοξο τετραετές έργο έρευνας και καινοτομίας με τη συμμετοχή 18 εταίρων από όλη την Ευρώπη που χρηματοδοτείται εξ ολοκλήρου από την Ευρωπαϊκή Ένωση, από το “Horizon Europe”, με συνολικό προϋπολογισμό οκτώ εκατομμυρίων ευρώ.

Οι τεχνολογίες που αναπτύσσονται στο πλαίσιο του προγράμματος αναμένεται να έχουν εφαρμογές που εκτείνονται πέρα από την επιστημονική έρευνα, συμπεριλαμβανομένης της επιθεώρησης υποδομών, της περιβαλλοντικής παρακολούθησης, και της υποστήριξης των βιώσιμων πρακτικών στη θαλάσσια βιομηχανία.

Στον πυρήνα του προγράμματος βρίσκεται και η ανάπτυξη τεχνολογιών που θα επιτρέπουν σε αυτόνομα θαλάσσια οχήματα να λειτουργούν για παρατεταμένες περιόδους με ελάχιστη ανθρώπινη παρέμβαση, συλλέγοντας πολύτιμα δεδομένα για το θαλάσσιο περιβάλλον και εκτελώντας πολύπλοκες εργασίες σε διαφορετικές συνθήκες.

Σύμφωνα με τον καθηγητή Μαγιορκίνο Παπαηλιά της Σχολής Μεταλλουργίας και Υλικών του Πανεπιστημίου του Μπέρμιγχαμ, ο οποίος συντονίζει το πρόγραμμα “MERLIN”, τα αυτόνομα θαλάσσια ρομποτικά συστήματα πρόκειται να διαδραματίσουν κρίσιμο ρόλο στη βελτίωση της κατανόησής μας για τα θαλάσσια οικοσυστήματα. “Αυτές οι τεχνολογίες δεν αποτελούν απλώς ερευνητικά εργαλεία, αλλά θεμελιώδη στοιχεία για την προστασία των θαλάσσιων οικοτόπων και την προώθηση της βιωσιμότητας της Γαλάζιας Οικονομίας στο μέλλον”, επισημαίνει στο ΑΠΕ-ΜΠΕ.

Τα εμπορικά διαθέσιμα Αυτόνομα Υποβρύχια Οχήματα (AUVs) και Τηλεχειριζόμενα Υποβρύχια Οχήματα (ROVs) συνήθως απαιτούν τη χρήση ακριβών και επανδρωμένων σκαφών υποστήριξης για τη λειτουργία τους, ενώ η ικανότητα λήψης αντικειμένων με ρομποτικούς βραχίονες εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την επιδεξιότητα του χειριστή. Οι φυσικές προκλήσεις, το κόστος των οχημάτων έρευνας, του εξοπλισμού και των σκαφών υποστήριξης που σχετίζονται με αποστολές έρευνας βαθέων ωκεανών και επιθεώρησης υποθαλάσσιων υπεράκτιων υποδομών, τις καθιστούν εξαιρετικά πολύπλοκες, υψηλού κινδύνου και δαπανηρές, με αποτέλεσμα μόνο λίγες εταιρείες και ερευνητικά ινστιτούτα σε όλο τον κόσμο να μπορούν να τις εκτελούν αξιόπιστα.

Στο πλαίσιο του “MERLIN”, θα εφαρμοστεί μια καινοτόμος μεθοδολογία που συνδυάζει την ανάπτυξη ευφυών αυτόνομων AUVs, τα οποία αναπτύσσονται και ανακτώνται χρησιμοποιώντας ένα Μη Επανδρωμένο Σκάφος Επιφανείας (USV) για χαρτογράφηση του βυθού, παρακολούθηση θαλάσσιων οικοτόπων, επιθεώρηση υποδομών και δειγματοληψία. Τα ρομποτικά οχήματα που θα αναπτυχθούν, θα αξιοποιούν ενισχυμένες δυνατότητες δειγματοληψίας, επιτρέποντάς τους να χειρίζονται διαφορετικά αντικείμενα και δείγματα τόσο υποβρυχίως όσο και στην επιφάνεια. Θα χρησιμοποιηθούν διαμορφώσιμα πακέτα αισθητήρων για την εκτέλεση διαφορετικών εργασιών, όπως απαιτείται από κάθε συγκεκριμένη αποστολή. Εργαλεία τεχνητής νοημοσύνης θα ενισχύσουν τις δυνατότητες αυτόνομης πλοήγησης για λειτουργία σε διαφορετικές συνθήκες. Ένα Κέντρο Απομακρυσμένου Ελέγχου Αποστολών (MRCC) θα επιτρέπει στον επόπτη να αλληλεπιδρά με τα ρομποτικά οχήματα και να στέλνει εντολές όταν απαιτείται στο USV και στα AUVs μέσω ασύρματης ή δορυφορικής σύνδεσης. Η αποστολή εντολών στα AUVs κατά τη διάρκεια υποβρύχιας λειτουργίας τους θα επιτυγχάνεται με τη χρήση ακουστικού μόντεμ εγκατεστημένου στο USV.

Διαφήμιση

Ο κος Παπαηλιάς περιγράφει στο ΑΠΕ-ΜΠΕ ότι η τεχνολογία των αυτόνομων συστημάτων έχει εξελιχθεί αρκετά την τελευταία δεκαετία. Ωστόσο, τέτοια συστήματα διαθέσιμα εμπορικά (μη στρατιωτικά) αφορούν κυρίως είτε σε συστήματα με περιορισμένη εμβέλεια, ή ελεγχόμενα μακρόθεν, η προ-προγραμματισμένα χωρίς δυνατότητα μεγάλων αλλαγών στην αποστολή που έχει προσδιοριστεί αρχικά κατά τη διάρκεια της.

“Στη συγκεκριμένη περίπτωση, μέσω του προγράμματος ENDURUNS και τώρα με το πρόγραμμα MERLIN, που αποτελεί τη συνέχειά του, αναπτύσσουμε νέα ρομποτικά συστήματα επιφανείας, τα οποία έχουν τη δυνατότητα να αναπτύσσουν στην περιοχή ενδιαφέροντος της αποστολής υποθαλάσσια οχήματα και να τους παρέχουν πληροφορίες για την ακριβή θέση τους κάτω από το νερό, χωρίς αυτά να χρειάζεται να βγουν στην επιφάνεια”, τονίζει ο ίδιος.

Τα πλεονεκτήματα των οχημάτων αυτών είναι πολλά. “Εκτός του ότι αυτά τα συστήματα είναι ηλεκτρικά, συνδυάζουν υδρογονοκυψέλες με αποθήκευση υδρογόνου, ώστε να μπορούν να επαναφορτίσουν τις μπαταρίες λιθίου καθώς και φωτοβολταϊκά πάνελ για το όχημα επιφάνειας. Ειδικότερα στο πρόγραμμα MERLIN αναπτύσσουμε τη δυνατότητα τεχνητής νοημοσύνης, ώστε να μπορούν να λάβουν αποφάσεις τα οχήματα από μόνα τους όταν χρειάζεται να βελτιστοποιήσουν την αποστολή τους σε πραγματικό χρόνο με βάση τις παραμέτρους που μας ενδιαφέρουν. Επίσης, στα οχήματα θα υπάρχουν τοποθετημένοι ρομποτικοί βραχίονες οι οποίοι θα χρησιμεύουν για τη λήψη δειγμάτων ή για επιθεώρηση παράκτιων εγκαταστάσεων. Το γεγονός ότι τα οχήματα είναι αυτόνομα, μειώνει το κόστος ανάπτυξης τους σε διάφορες αποστολές και μας επιτρέπει τη συνεχή παρατήρηση περιοχών οπού υπάρχει ενδιαφέρον”, προσθέτει ο κος Παπαηλιάς.

Διαφήμιση

Δοκιμές σε Βαρκελώνη, Σαντορίνη και Λιθουανία
Τα πρωτοποριακά οχήματα που θα αναπτυχθούν στο πλαίσιο του προγράμματος, πρόκειται να δοκιμαστούν στο πεδίο σε τρεις διαφορετικές αποστολές, καθεμία με μοναδικές προκλήσεις και απαιτήσεις. Η πρώτη αποστολή θα πραγματοποιηθεί στο θαλάσσιο παρατηρητήριο OBSEA στα ανοικτά των ακτών της Βαρκελώνης. Το περιβάλλον αυτό προσφέρει ιδανικές συνθήκες για τη δοκιμή των συστημάτων παρακολούθησης και των αισθητήρων των οχημάτων σε ελεγχόμενες συνθήκες ανοιχτής θάλασσας.

Θα ακολουθήσει η ιδιαίτερα απαιτητική αποστολή στον κρατήρα του υποθαλάσσιου ηφαιστείου Κολούμπο, βορειοανατολικά της Σαντορίνης, με επικεφαλής το Ελληνικό Κέντρο Θαλάσσιων Ερευνών (ΕΛΚΕΘΕ) και υπεύθυνη τη Δρ. Παρασκευή Πολυμενάκου, σε συνεργασία με την καθηγήτρια του Εθνικού και Καποδιστριακού Πανεπιστημίου Αθηνών, Εύη Νομικού, η οποία είναι επικεφαλής του υποθαλάσσιου ηφαιστειακού παρατηρητηρίου “SANTORY”. Η αποστολή αυτή θα εξετάσει τη δυνατότητα των οχημάτων να λειτουργούν σε ακραίες συνθήκες και να συλλέγουν δεδομένα από ένα μοναδικό υποθαλάσσιο ηφαιστειακό οικοσύστημα.

Όπως εξηγεί στο ΑΠΕ-ΜΠΕ η κα Νομικού, “στον κρατήρα του Κολούμπου, κοντά στο ενεργό υδροθερμικό πεδίο, επικρατούν ακραίες συνθήκες περιβάλλοντος με χαμηλό pH, υψηλές θερμοκρασίες και έντονη διαφυγή διοξειδίου του άνθρακα. Η δειγματοληψία τμήματος από τις υδροθερμικές καμινάδες με αυτόνομο υποβρύχιο όχημα το οποίο θα έχει προγραμματιστεί με τη χρήση τεχνητής νοημοσύνης πριν την κατάδυση του στον κρατήρα, θα μας επιτρέψει να συλλέγουμε δείγματα στο μέλλον χωρίς τη χρήση ωκεανογραφικού σκάφους που κοστίζει ακριβά και έτσι θα καταφέρουμε να μειώσουμε το κόστος της θαλάσσιας έρευνας. Θα είναι η πρώτη φορά που αυτόνομο όχημα θα συλλέξει δείγμα στον Κολούμπο, αφού πρώτα θα έχει προηγηθεί η προσομοίωση του υδροθερμικού πεδίου με δεδομένα που έχουν συλλεχθεί από το υποθαλάσσιο παρατηρητήριο SANTORY. Σε περιόδους σεισμικής κρίσης, όπως αυτή του Φεβρουαρίου 2025, η χρήση αυτόνομων οχημάτων είναι αναγκαία για την άμεση συλλογή ωκεανογραφικών δεδομένων”.

Τέλος, η τρίτη αποστολή θα επικεντρωθεί στην επιθεώρηση λιμενικών υποδομών στο λιμάνι Klaipeda της Λιθουανίας στη Βαλτική Θάλασσα. Εδώ, τα αυτόνομα οχήματα θα δοκιμαστούν σε ένα πρακτικό εμπορικό περιβάλλον, αναδεικνύοντας τις δυνατότητές τους για βιομηχανικές εφαρμογές.

Πηγή: ΑΠΕ-ΜΠΕ

Διαφήμιση