Środowisko Technologie

Podwodny szybowiec

Jeden z badaczy klęczy na lodzie przy Ice Dragonie
Mike Dinniman, współpracownika dr. Walkera Smitha przy Ice Dragonie. Zdjęcie autorstwa dr. Walkera Smitha | Virginia Institute of Marine Science

Jeden z badaczy klęczy na lodzie przy Ice Dragonie

Mike Dinniman, współpracownika dr. Walkera Smitha przy Ice Dragonie. Zdjęcie autorstwa dr. Walkera Smitha | Virginia Institute of Marine Science

Porusza się bezszelestnie. Może zanurzyć się na 700 metrów i przebywać pod wodą blisko dwie godziny. Jedno ładowanie akumulatora wystarcza mu, aby przepłynąć wiele setek kilometrów. SG503 Ice Dragon to wyjątkowy przyrząd badawczy, który pomoże lepiej zrozumieć jak zmienia się ekosystem w wodach otaczających Antarktydę.

Obserwacje środowiska kryjącego się wiele metrów pod powierzchnią wody jest dość trudnym i kosztownym zadaniem. Po dziś dzień, podstawową metodą zbierania danych są kosztowne rejsy statków badawczych wyposażonych w specjalistyczną aparaturę pomiarową. Ceny takich badań sprawiają, że nie możemy ich przeprowadzać z taką częstotliwością, jaka mogłaby dać naukowcom rzeczywisty wgląd w dynamikę podwodnych ekosystemów. Dr Walker Smith z Virginia Institute of Marine Science, który od blisko 30 lat bada ekosystem Morza Rossa, porównuje to do sytuacji, gdy chcemy zrozumieć akcję popularnego serialu telewizyjnego oglądając dwa odcinki rocznie.

Na szczęście dzięki nowemu przyrządowi badawczemu dr Smith będzie mógł swój ulubiony serial oglądać dużo częściej. Ice Dragon to zrobotyzowany pojazd podwodny, którego zadaniem jest mierzenie temperetury i zasolenia otaczającej go wody, jak również stężenie chlorofilu, które jest wskazówką aktywności fitoplanktonu. Jego cechą szczególną jest to, że może przez wiele miesięcy działać całkowicie bez pomocy człowieka, a dane pomiarowe przesyła do centrum w Virginii przez system telefonii satelitarnej Iridium.

Jak widać na zdjęciach, Ice Dragon nie jest duży. Jego konstrukcja jest stosunkowo prosta. Nie posiada śruby ani innego tradycyjnego napędu. Porusza dzięki umiejętnemu wykorzystaniu siły wyporu. We wnętrzu pojazdu znajduje się pęcherz pławny wypełniony lżejszym od wody olejem mineralnym. Zwiększając lub zmniejszając ilość oleju w pęcherzu reguluje się jego objętość, a co za tym idzie wyporność całej konstrukcji. To wystarczy do poruszania się w górę i w dół, a co z ruchem naprzód?

W tym celu wykorzystuje się mechanizm, dzięki któremu pojazdy tego typu nazywa się podwodnymi szybowcami. Ice Dragon ma po obu stronach kadłuba dwie płetwy, które odpowiednio ustawia w stosunku do strumienia wody, która opływa go podczas zanurzania lub wynurzania. W ten sposób ruch w pionie przekształcany jest w ruch w poziomie.

Równie interesująco rozwiązano wychylanie pojazdu w celu zmiany kierunku. Baterię, która jest najcięższym elementem, umocowano na łożyskach w samym środku ciężkości Ice Dragona. Przy pomocy silników elektrycznych możliwe jest jej przesuwanie do przodu i do tyłu – co powoduje odpowiednio obniżenie, lub podniesienie dziobu – oraz na boki, co skutkuje przechyleniem kadłuba i zmianą kierunku ruchu.

Dr Walker Smith wraz ze współpracownikami po raz pierwszy wypuścili nowe urządzenie pod koniec października 2010 r. Od tego czasu Ice Dragon działa samodzielnie. Wykonał do 19 stycznia 783 zanurzenia na głębokość do 700m oraz przebył łącznie ponad 1400km. Zgodnie z planem ma kontynuować swoją misję jeszcze przez kilka tygodni, po czym zostanie wyłowiony w celu konserwacji. Tak długie działanie pojazdu jest możliwe dzięki znikomemu poborowi mocy. Pozbawiony silnika napędowego Ice Dragon potrzebuje prądu właściwie tylko do zasilenia urządzeń pomiarowych i komunikacyjnych.

Jeżeli misja nowego pojazdu okaże się sukcesem, być może w niedalekiej przyszłości w naszych morzach i oceanach pojawi się więcej podobnych urządzeń. Jest to wielce prawdopodobne, biorąc pod uwagę, że koszt jednego takiego urządzenia (ok. 150’000USD) jest mniejszy niż koszt trzech dni pracy statku badawczego z załogą (ok. 180’000USD).

Print Friendly

O autorze

Michał Jarosz

Inżynier automatyki i robotyki. Utrzymuje się z projektowania systemów bazodanowych. Dorywczo koordynator badań klinicznych. Członek Association for Computing Machinery. Założyciel i opiekun zespołu obliczeń rozproszonych BOINC@Poland. Na koncie jeden maraton i aspiracje do kolejnych.