Quadroin puede realizar misiones de investigación en tiempo tormentoso y sumergirse a 150 metros
Si parece un pingüino y nada como un pingüino, pero en realidad es un robot, es el último avance en equipos sensoriales marinos.
El Quadroin es un vehículo submarino autónomo (AUV por sus singlas en inglés): una máquina autopropulsada impresa en 3D diseñada para imitar a un pingüino con el fin de medir las propiedades de los remolinos oceánicos.
Fue desarrollado por Burkard Baschek mientras era director del Instituto de Dinámica del Océano Costero de Alemania en el Centro Helmholtz Hereon en Geesthacht después de ver más de $ 20.000 de su equipo hundirse en el fondo del Océano Pacífico.
Los remolinos son pequeñas corrientes oceánicas que otros métodos de investigación han luchado por capturar. Influyen en todos los animales y plantas de los mares, así como en el clima de la Tierra, impulsando aproximadamente el 50% de toda la producción de fitoplancton. La base de la cadena alimentaria marina, el fitoplancton y otras plantas marinas como las algas marinas y el plancton de algas también producen hasta un 70% del oxígeno atmosférico.
"Cada cuarto aliento que toma cada ser humano depende de esos pequeños remolinos oceánicos", dice Baschek, quien ahora es director del Museo Oceanográfico Alemán en el puerto norteño de Stralsund.
A pesar de su importancia, los remolinos son poco conocidos dentro de la comunidad científica porque son pequeños; algunos tienen solo 10 metros de diámetro y una vida útil promedio de 12 horas, lo que representa un gran desafío para las observaciones oceánicas. Incluso existen pocas medidas detalladas.
Baschek desarrolló por primera vez una serie de aproximadamente 20 sensores conectados a una cuerda, para ser remolcados detrás de un barco para medir variables oceanográficas clave en los remolinos, como temperatura, salinidad, presión, clorofila y oxígeno. Pero la cuerda se enganba en rocas, redes de pesca o contenedores, enviando todos los datos al lecho marino.
"La única forma de evitar tales peligros bajo el agua era desarrollar un dispositivo que pudiera realizar estas mediciones sin estar atado a una cuerda", dice Baschek.
La solución provino de Rudolf Bannasch y su equipo en la empresa EvoLogics, con sede en Berlín, que se especializa en biónica basada en la evolución natural. Bannasch sabía exactamente lo que necesitaba Baschek: un pingüino.
"Los pingüinos proporcionan una forma con características de racionalización óptimas", dice Bannasch. Sus estudios en sistemas de comunicación y navegación submarina inalámbricos sugieren que los pingüinos son entre un 20% y un 30% más aerodinámicos que cualquier cosa diseñada en un laboratorio, ideal para las mediciones de alta velocidad que buscaba Baschek.
Imagen: Pingüinos gentoo. La forma de las aves proporcionó el modelo óptimo para hacer que el Quadroin fuera lo más aerodinámico posible.
En abril, el primer prototipo de Quadroin - el nombre deriva de "quadro", por las cuatro hélices que mueven el AUV, y "pingüino, penguin en inglés" - tuvo su viaje inaugural en un lago cerca de Berlín. Tiene una velocidad máxima de ocho nudos (15 Km/h) y utiliza los mismos sensores que solían ser remolcados con una cuerda. El Quadroin, sin embargo, puede vagar libremente por el agua, evitando obstrucciones, a profundidades de 150 metros.
Un elemento del estudio de los remolinos que ha dejado perplejos a los científicos es que deben medirse en varios lugares simultáneamente. Bannasch y sus colegas están trabajando para crear dos pingüinos artificiales más que actuarían como un "enjambre", nadando al unísono y comunicándose entre sí.
"Desarrollamos los primeros módems submarinos que cantan para que los Quadroins puedan enviar y recibir señales de gorjeo similares a las de los delfines", dice Bannasch.
Imagen derecha: Burkard Baschek con el pingüino artificial que ayudó a desarrollar. Puede sumergirse a 150 metros y evitar obstáculos. Fotografía: Hereon/Florian Büttner
Junto con otros sensores en miniatura, como el GPS, integrados en el cuerpo de un metro de largo, los robo-pingüinos pueden transmitirse datos entre sí, así como en tiempo real a un barco de investigación. La compañía tiene como objetivo utilizar inteligencia artificial para permitir el comportamiento y la toma de decisiones inteligentes del grupo, de modo que los Quadroin sepan qué significan las mediciones y qué pasos dar a continuación.
Aunque se desarrolló para medir procesos oceánicos que evolucionan rápidamente, los Quadroins de 25 kg también podrían usarse para estudios en entornos donde otros vehículos no pueden ir, por ejemplo, bajo hielo marino o en aguas poco profundas. "Se pueden dejar en las estaciones de atraque y realizar misiones de investigación regulares cuando las tormentas impiden que los barcos salgan del puerto. En el Mar del Norte, por ejemplo, este es el caso casi cada dos días", dice Baschek.
Con alrededor de € 80.000 de coste cada uno, los Quadroins no son baratos, aunque eso es aproximadamente lo mismo que el costo de contratar un barco de investigación completamente equipado por solo un día. La mayoría de los demás AUV de alto rendimiento también son más costosos y menos versátiles. La esperanza es que los Quadroins puedan hacer que los estudios marinos remotos sean mucho más accesibles para universidades, institutos de investigación y empresas oceanográficas que carecen de grandes presupuestos.
En cuanto a perderlos en el fondo del océano, los pingüinos artificiales tienen un truco final que también imita a sus homólogos de la vida real: si la electrónica falla y los sensores se apagan, flotan.
