LRAUV: Arctic Oil-Spill-Mapping-Roboter auf die Probe gestellt

LRAUV-Darstellung eines Künstlers unter Meereis. Mit fotochemischen Sensoren tastet der Roboter die Dichte einer aufquellenden Ölwolke ab, die aus einem Meeresboden kommt. Die roten und gelben Objekte sind Teile eines Kommunikationssystems, das aus Antennen besteht, die aus einer Boje, die auf dem Eis installiert ist, unter Eis hängen. Grafik von ADAC.

An Bord des Forschungsschiffes ist der 3D-Ölscanner-Roboter LRAUV bereit, seine neue Konfiguration zu testen. Foto von der US-Küstenwache.

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Da die Handelsschifffahrt und Energie in der Arktis an Bedeutung gewinnen, ist die Aussicht auf versehentliche Ölunfälle in dieser unberührten Umgebung weiterhin besorgniserregend. Als Reaktion darauf übernimmt das US-amerikanische Heimatschutzministerium (DHS) die Führung - durch die US-Küstenwache - zur Entwicklung eines Unterwasserrobotersystems zur Erfassung und Meldung von Leckagen.

"Aufgrund der Eisbedeckung und der Tyrannei der Distanz ist es schwierig, Ressourcen und Ressourcen in der Arktis schnell zu beschaffen", sagte Kirsten Trego, Exekutivdirektorin des interagierenden Koordinationsausschusses für Ölverschmutzungsforschung der Küstenwache. "Mit besseren Echtzeitdaten können effektivere Reaktionsstrategien entwickelt und eingesetzt werden."

Um der Küstenwache dabei zu helfen, die Ölpest der Küstenwache unter Eis zu vermeiden, arbeitet das DHS-Direktion für Wissenschaft und Technologie (S & T) seit vier Jahren an einem Unterwasserroboter über ein DHS-Kompetenzzentrum, das Arctic Domain Awareness Center (ADAC) der Universität von Alaska Anchorage, in Partnerschaft mit der Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI) und dem Monterey Bay Aquarium Research Institute.
Das Ergebnis dieser Forschung ist das Tethys Long Range Autonomic Underwater Vehicle oder LRAUV, ein vom Hubschrauber tragbares torpedoförmiges System mit Ölsensoren und Navigationsfunktionen. Dieser Roboter kann Echtzeitdaten für Ersthelfer bereitstellen, indem er 3D-Karten von verschüttetem Rohöl, Diesel, Benzin und Kerosin erstellt und überträgt. Der ADAC hat diese Technologie kürzlich in Kalifornien getestet und plant, in diesem und im nächsten Jahr weitere Tests durchzuführen, darunter auch Untereis-Tests.

LRAUV treffen
Die Arbeiten an LRAUV begannen im Januar 2015, die Idee, die aus dem Stress um den Deep Water Horizon-Ausbruch im Golf von Mexiko im Jahr 2010 entstand, der mit "begrenzten Sensoren und Plattformen mit kurzer Laufzeit" gemessen wurde, sagte S & T-Programmmanager Theo Gemelas.
Um dem Problem der Dauer zu begegnen, ist LRAUV - acht Meter lang, 12 Zoll breit und 240 Pfund schwer - für 15 Tage und 373 Meilen ausgelegt, ohne die Batterien aufzuladen. Der neueste Prototyp ist in der Lage, 2-4 Fuß zu fahren pro Sekunde (1-3 Meilen pro Stunde), Kommunikation mit speziell installierten Bojen.
Da es in der weiten Arktis keine Mobilfunkabdeckung gibt, sind die mit Hochfrequenzantennen zur Übertragung von Daten über Satelliten ausgestatteten Bojen eine Schlüsselkomponente für den Erfolg des LRAUV. Nach dem Einsatz liefern die Bojen Solar- oder Wellenkraft, um die Batterien des Roboters aufzuladen. Dies ist eine effektive Methode, um den Akku unter solchen Bedingungen aufzuladen.
„Dieses Fahrzeug ist das erste seiner Art. Bislang war es uns nicht möglich, Ölverschmutzungen mit einem Unterwasserfahrzeug unter einem festen Eisbeutel zu charakterisieren “, sagte der Generaldirektor des ADAC, Generalmajor Randy„ Church “Kee.
LRAUV auf die Probe gestellt: Die Forscher simulierten eine Ölpest, indem sie einen neongrünen biologisch abbaubaren Farbstoff aus einem Gefäß des Monterey Bay Aquarium Research Institute (links) freisetzten, während Vertreter der Küstenwache, des ADAC, des WHOI, S & T und anderer Organisationen von einer anderen Seite aus beobachteten Boot auf der rechten Seite. Foto von der US-Küstenwache. LRAUV im Test
Am 27. September 2018 führte der ADAC einen Test des LRAUV-Prototyps im offenen Wasser in Monterey Bay, Kalifornien, durch, mit dem Ziel, eine Ölpest zu charakterisieren und Daten an Land zu übertragen.
„Die Forscher haben uns gezeigt, wie LRAUV funktioniert. Dies war der erste Test, bei dem die Ölsensoren und die Datenübertragung im Einsatz waren “, sagte Trego.
LRAUV wurde mit chemischen Sensoren ausgestattet und simulierte eine Ölpest aus einem Schiff, indem ein ungiftiger, neongrüner Seefarbstoff in das Wasser "geleckt" wurde. Der Farbstoff kann ebenso wie Öl in den oberen 13 Fuß der Wassersäule schwimmen, baut sich jedoch innerhalb von Stunden im Sonnenlicht ab.
"Mit diesem spezifischen Wassertest sollten alle bisherigen Arbeiten des neu hergestellten Fahrzeugs überprüft werden, um eine Ölverschmutzung zu charakterisieren", sagte Kee.
Der Roboter tauchte alle paar Minuten auf, um Daten vom Kontrollschiff zu senden und zu empfangen und seine Position mithilfe einer Mobilfunkverbindung zu überprüfen. Nach mehreren Stunden hatte LRAUV das gesamte Gebiet erfolgreich gescannt und die Daten zur Analyse an Land übermittelt.

Was kommt als nächstes?
LRAUV wird derzeit für den Transport zum WHOI in Woods Hole, Massachusetts, vorbereitet, wo der nächste Test stattfinden wird. Die Forscher verarbeiten die Navigationsleistungsdaten aus dem Test und stimmen die Navigationsalgorithmen entsprechend den Ergebnissen ab. Dann baut das Team drei Kommunikationsbojen auf und testet sie mit dem Roboter unter Eis. Das Team beabsichtigt, die Eisuntersuchung in einem großen See in New Hampshire, den östlichen Great Lakes oder Alaska während der Wintersaison durchzuführen.
Der ADAC plant, bis Ende Juni 2019 alle strengen Tests - einschließlich Untertests - und den Bau von Kommunikationsrelaisbojen abzuschließen.