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Ein hybrider Unterwasserroboter
Ein neuer Typ von Unterwasserrobotern könnte bei der Verfolgung von Meeresorganismen und der Messung der physikalischen und chemischen Eigenschaften des Ozeans besser sein als frühere Roboterkonstruktionen. Das Fahrzeug, genannt Tethys und entwickelt vom Monterey Bay Aquarium Research Institute ( GUT ) in Kalifornien, gleicht die Unzulänglichkeiten aktueller Roboter aus, indem es ihre besten Eigenschaften zu einer Einheit zusammenführt.
Alles nass: Tethys ist ein neues autonomes Unterwasserfahrzeug, das vom Monterey Bay Aquarium Research Institute in Kalifornien entwickelt wurde. Es wird in Monterey Bay (oben) und in einem Tank des Instituts (unten) getestet.
Seit Jahrzehnten untersuchen Forscher mit Unterwasserfahrzeugen die biologischen Prozesse und physikalischen Eigenschaften des Ozeans. Aber diese Arbeit wurde eingeschränkt, weil es nur zwei Arten von Unterwasserrobotern gab: Segelflugzeuge und Propellerfahrzeuge. Ein Segelflugzeug treibt sehr langsam durch den Ozean und verwendet ein Auftriebssystem als Antrieb. Seine niedrige Geschwindigkeit macht es anfällig für Gezeiten und Strömungen, die es vom Kurs abbringen können. Es hat auch eine geringe Nutzlastkapazität, aber eine hohe Ausdauer, sodass es monatelang auf See bleiben kann. Propellerfahrzeuge hingegen können wie Torpedos durch den Ozean sausen. Sie können bis zu 10-mal so groß wie Segelflugzeuge sein, aber sie können nur etwa 24 Stunden auf See bleiben.
Tethys kombiniert die Geschwindigkeit von Propellerantriebssystemen mit der Reichweite und Lebensdauer von Segelflugzeugen zu einer neuen Art von Roboter. Es verwendet ein neues Propeller- und Gehäusedesign, um etwa viermal so schnell wie ein Segelflugzeug zu reisen, aber etwas langsamer als die Reisegeschwindigkeit von Hochleistungsfahrzeugen. Tethys verfügt außerdem über ein effizientes Energiemanagementsystem, sodass es viele Wochen bis Monate im Meer verbringen kann, während es eine große Nutzlast an hochentwickelten Instrumenten trägt.
Um die sich sehr schnell ändernden biologischen Prozesse im Ozean zu verstehen, braucht man ein flexibles System, sagt James Bellingham , Cheftechnologe bei MBARI und Projektleiter bei Tethys. Manchmal liegt ein interessantes Gebiet weit vor der Küste, daher braucht man ein Fahrzeug, das schnell dorthin gelangt und dann über einen längeren Zeitraum langsam den Organismen folgt, sagt er.
Der neue Unterwasserroboter füllt eine Lücke im kommerziellen Markt und in der ozeanographischen Forschung, sagt David Kelly, CEO von Bluefin Robotik , ein Unternehmen mit Sitz in Cambridge, Massachusetts, das autonome Unterwasserfahrzeuge entwirft und entwickelt. Andere haben mit Hybriden experimentiert – darunter die Firma iRobot – aber Tethys ist das erste vollständig entwickelte Fahrzeug. Kelly sagt, sein Unternehmen sei daran interessiert, die Technologie einzusetzen.
Tethys ist etwa zwei Meter lang und wiegt 110 Kilogramm. Die Forscher von MBARI entwarfen die röhrenförmige Form des Fahrzeugs, um den Luftwiderstand zu minimieren und den Vortrieb zu optimieren. Das Design ermöglicht es den Forschern auch, die Karosserie zu verlängern oder zu verkürzen, um eine Reihe von Nutzlastgrößen aufzunehmen. Die Forscher erhöhten die Leistung des Roboters gegenüber früheren Designs, indem sie einen Propeller bauten, der mit zwei Geschwindigkeiten arbeitet: ein Meter pro Sekunde und ein halber Meter pro Sekunde. Damit Tethys wenig Strom verbrauchen, haben die MBARI-Forscher den größten Teil der Bordelektronik maßgeschneidert. Sie haben auch ein System entwickelt, um die Instrumentierung zu überwachen und Geräte jeden Bruchteil einer Sekunde, die sie nicht verwenden, ein- und auszuschalten.
Die Verwendung von Tethys ist, als würde man ein Labor im Meer versenken, sagt Bellingham. Während seiner autonomen Fahrten durch das Wasser taucht es gelegentlich auf, um Daten per Satellit an die Forscher zurückzusenden. MBARI-Forscher haben den Roboter in der kalifornischen Monterey Bay getestet, Algenblüten und Phytoplankton verfolgt und die physikalischen und chemischen Eigenschaften des umgebenden Wassers gemessen. Irgendwann könnte das System noch viel mehr, sagt Eric D’Asaro , Professor für Ozeanographie an der University of Washington. Dies könnte das erste Fahrzeug sein, das Probenmaterial aus dem Wasser entnimmt und ins Labor zurückbringt, sagt er.