technika
Autor: Andrzej Hołdys | dodano: 2012-10-24
Oceaniczne szybowce

(Fot. Liquid Robotics)

Są bezszelestne, samowystarczalne i pracowite. Potrafią skrycie podpatrywać, prowadzić pomiary i nagrywać. Wkrótce oceany zaroją się od tysięcy niewielkich bezzałogowych pojazdów. NASA chciałaby je kiedyś wysłać na Europę albo Tytana.

Rekiny białe, zwane też żarłaczami ludojadami, nie mają dobrej prasy. Między innymi z tego powodu są popularnym obiektem badawczym. Naukowcy starają się poznać obyczaje tych drapieżców, aby wiedzieć, jak chronić je przed ludźmi, oraz ludzi – przed nimi. Jednym z akwenów, gdzie chętnie przebywają ludojady, są wody Pacyfiku w pobliżu Kalifornii. Niektórym z nich, by śledzić, jak się przemieszczają, Barbara Block, profesor biologii morskiej ze Stanford University, przyczepiła ostatnio do skóry maleńkie nadajniki akustyczne.

Nie tylko ona. Od niedawna siedem ludojadów o intrygujących imionach: Kruszarka, Kęs, Dwa-Siedem, Silniczek, Tom Johnson, Elvis i Czubata Płetwa, stało się bohaterami aplikacji na smartfony napisanej przez informatyków ze Stanfordu. Każdy, kto sobie ściągnie programik, może na bieżąco obserwować, gdzie akurat znajduje się któryś z siedmiu wybrańców Barbary Block. W ciągu pierwszego miesiąca aplikację na swoich tabletach i komórkach zainstalowało kilkadziesiąt tysięcy ludzi.

Naukowcy oczywiście od dawna śledzą wędrówki zwierząt morskich, głównie dzięki satelitom. To jednak jest bardzo droga zabawa. Dlatego niektórzy z nich zdecydowali się wypróbować nową metodę, opierającą się na wykorzystaniu boi wyposażonych w dziesięć razy tańsze odbiorniki fal akustycznych. Nasłuchują one sygnałów wysyłanych przez nadajniki podróżujące ze zwierzętami. Każdy taki nadajnik wysyła charakterystyczną tylko dla niego sekwencję „piknięć”, łatwo więc rozpoznać, do kogo przynależy. Rzecz jasna, monitorowany osobnik musi znajdować się w zasięgu sieci podsłuchowej.

Na razie obejmuje ona niewielki fragment Pacyfiku w pobliżu San Francisco, lecz ma być rozbudowywana. Badacze ze Stanfordu zamierzają w ciągu pięciu lat rozmieścić setki boi podsłuchowych wzdłuż całego zachodniego wybrzeża Stanów Zjednoczonych, by badać życie pobliskiego oceanu. Gdyby chcieli osiągnąć ten sam efekt, korzystając z satelitów, koszt projektu wyniósłby wiele milionów dolarów. A tak będą to „tylko” setki tysięcy.

W ramach programu Blue Serengeti Initiative, kierowanego przez Barbarę Block, nadajniki przyczepione zostaną tysiącom rekinów, słoni morskich i innych fok, a także smukłym i inteligentnym uchatkom kalifornijskim. W tej chwili na podsłuchu jest około 120 zwierząt, w tym kilkadziesiąt ludojadów, włącznie ze wspomnianą siódemką, której losy można śledzić za pośrednictwem smartfonu. Dwie inne grupy badaczy przyczepiają nadajniki mniejszym rybom – łososiom, jesiotrom amerykańskim, a także skorpenokształtnym ofiodonom osiągającym półtora metra długości.

Samotność długodystansowca

Jednak do śledzenia całej tej oceanicznej menażerii, której w chłodnych i żyznych wodach Prądu Kalifornijskiego jest bez liku, same boje z odbiornikami nie wystarczą. Ponieważ są nieruchome, mogą tylko biernie czekać, aż w pobliżu pojawi się rekin biały albo któryś z jego groźnych krewnych czy inne zwierzę. Więcej informacji mogłyby zapewne zebrać niewielkie bezzałogowe pojazdy samodzielnie patrolujące ocean i nasłuchujące odgłosów spod wody.

Pierwszy taki niezwykły wehikuł pojawił się na wodach kalifornijskich pod koniec sierpnia tego roku. To Wave Glider – dzieło konstruktorów z amerykańskiej firmy Liquid Robotics. W ramach programu Blue Serengeti ma być przetestowanych kilka takich pojazdów. Wave Glider zwiastuje rewolucję w eksploracji oceanów. Nie potrzebuje żadnego zewnętrznego napędu. Pływa dzięki falom, które kołyszą nim do góry i w dół. Ten pionowy ruch jest przekładany na horyzontalny dzięki zestawowi ruchomych płyt umocowanych od spodu pojazdu. Napędzają wehikuł, poruszając się na podobieństwo poziomej płetwy ogonowej wieloryba. Pojazd nie potrzebuje także baterii zasilających urządzenia pomiarowe i sprzęt do łączności satelitarnej – sam produkuje prąd dzięki ogniwom słonecznym.

Wkrótce w oceanach pojawią się dziesiątki tysięcy podobnych samobieżnych, samodzielnych minipojazdów określanych często „szybowcami oceanicznymi”. Wielu nazywa je także oceanicznymi dronami, ponieważ – podobnie jak małymi bezzałogowymi samolocikami – można nimi zdalnie kierować, powierzając im wykonanie misji badawczych, eksploracyjnych i szpiegowskich. Są pracowite jak mrówki – i tak też czasami są określane, także ze względu na niewielkie rozmiary.

W czasie gdy jeden Wave Glider podsłuchuje rekiny w Pacyfiku, inny od początku czerwca 2012 r. obserwuje cyklony tropikalne na Atlantyku. Pływa po oceanie, mierząc temperaturę wody na północ od Wielkich Antyli – to tędy sunie większość atlantyckich huraganów. Misję ma zakończyć w grudniu. Jego samotny rejs potrwa więc ponad pół roku. Porusza się w tempie 3–4 km na godzinę, zatem nie pobije rekordu szybkości. Może za to pobić rekord wytrwałości. Cztery takie „szybowce” pokonują od połowy listopada zeszłego roku Ocean Spokojny – dwa zmierzają w kierunku Japonii, dwa ku Australii. Po drodze badają wodę oceaniczną – jej temperaturę, zasolenie, przezroczystość, zawartość tlenu itp. Prowadzą też obserwacje meteorologiczne. Ich wędrówkę można śledzić w Google Earth. Jeśli dotrą do celu, pokonają łącznie 60 tys. km. Wiele wskazuje na to, że im się uda, ponieważ są wciąż w doskonałym stanie. Nawet jeśli im się nie powiedzie, i tak już zaliczyły oceaniczny test – pokazały, że potrafią bez żadnej pomocy przepłynąć dziesiątki tysięcy kilometrów.

Pojawia się i znika

Jednego jednak Wave Glider nie potrafi: zanurzyć się pod powierzchnię oceanu. Pod tym względem przewyższa go inny pojazd – Seaglider, zbudowany kilka lat temu przez naukowców z University of Washington w Seattle. Ten pomalowany na żółto i przypominający torpedę pojazd może zanurkować na głębokość kilometra. Właściwie to nawet musi nurkować, aby poruszać się do przodu. Seaglider także wyrusza w wielomiesięczne misje, podczas których pokonuje olbrzymie dystanse – jego rekord to 4,5 tys. km. Dlatego nie może mieć tradycyjnego silnika spalinowego ani elektrycznego – paliwo szybko by się skończyło, a akumulatory wyczerpały.

Naukowcy rozwiązali ten problem niekonwencjonalnie. Postanowili, że długodystansowy pojazd będzie się poruszał dzięki cyklicznie następującym różnicom w wyporności. Na zmianę to staje się cięższy od wody – wówczas opada, to lżejszy od niej – wtedy się unosi. Nie porusza się w pionie, jak winda, lecz zsuwa i podpływa pod pewnym kątem, niczym lądujący lub startujący samolot. Symulacje komputerowe pokazały, że można osiągnąć taki efekt dzięki zastosowaniu bocznych stateczników oraz przesuwaniu balastu pomiędzy dziobem a ogonem. W ten sposób oceaniczny szybowiec podczas każdego zanurzenia i wynurzenia przemierza też pewien dystans w poziomie. Zwykle jest to kilka kilometrów – w zależności od tego, jak głęboko i pod jakim kątem nurkuje. Eksperymenty przeprowadzone w połowie ubiegłej dekady na wodach w pobliżu Seattle potwierdziły, że to działa. Niewielki silnik elektryczny zasilany baterią, którą trzeba wymieniać co kilka miesięcy, wprawiał w ruch pompę. Ta tłoczyła do pustego zbiornika we wnętrzu pojazdu olej, który ściągał go w dół. W głębinach zbiornik był opróżniany, a balast przesuwany do tyłu, wskutek czego wehikuł zadzierał nos do góry i posłusznie płynął ku powierzchni wody.

Seaglider porusza się nieśpiesznie – z prędkością około pół węzła, czyli jeszcze wolniej niż Wave Glider. Ale przecież nie o prędkość tutaj chodzi, lecz o zasięg, samowystarczalność, niewielki koszt urządzenia, mobilność oraz łatwość obsługi. Dwoje ludzi może taką ważącą około 50 kg sondę włożyć do niewielkiej łodzi, wywieźć w morze, a następnie w prosty sposób uruchomić. Dlatego tak bardzo interesują się nią naukowcy, a także wojskowi.

Więcej w miesięczniku „Wiedza i Życie" nr 11/2012 »
Drukuj »
Ten artykuł nie został jeszcze skomentowany.
Aktualne numery
09/2019
08/2019
Kalendarium
Wrzesień
15
W 1857 r. niemiecki astronom Karl Theodor Robert Luther odkrył planetoidę (47) Aglaja.
Warto przeczytać
Podobnie jak setki tysięcy turystów przyjeżdżasz w 1938 roku do Niemiec. Na parkingu we Frankfurcie podchodzi do ciebie Żydówka i prosi, byś zabrał stąd jej nastoletnią córkę, bo tu nie przeżyje. Co robisz?

WSPÓŁPRACUJEMY
Logowanie

Nazwa użytkownika

Hasło

Autor: Andrzej Hołdys | dodano: 2012-10-24
Oceaniczne szybowce

(Fot. Liquid Robotics)

Są bezszelestne, samowystarczalne i pracowite. Potrafią skrycie podpatrywać, prowadzić pomiary i nagrywać. Wkrótce oceany zaroją się od tysięcy niewielkich bezzałogowych pojazdów. NASA chciałaby je kiedyś wysłać na Europę albo Tytana.

Rekiny białe, zwane też żarłaczami ludojadami, nie mają dobrej prasy. Między innymi z tego powodu są popularnym obiektem badawczym. Naukowcy starają się poznać obyczaje tych drapieżców, aby wiedzieć, jak chronić je przed ludźmi, oraz ludzi – przed nimi. Jednym z akwenów, gdzie chętnie przebywają ludojady, są wody Pacyfiku w pobliżu Kalifornii. Niektórym z nich, by śledzić, jak się przemieszczają, Barbara Block, profesor biologii morskiej ze Stanford University, przyczepiła ostatnio do skóry maleńkie nadajniki akustyczne.

Nie tylko ona. Od niedawna siedem ludojadów o intrygujących imionach: Kruszarka, Kęs, Dwa-Siedem, Silniczek, Tom Johnson, Elvis i Czubata Płetwa, stało się bohaterami aplikacji na smartfony napisanej przez informatyków ze Stanfordu. Każdy, kto sobie ściągnie programik, może na bieżąco obserwować, gdzie akurat znajduje się któryś z siedmiu wybrańców Barbary Block. W ciągu pierwszego miesiąca aplikację na swoich tabletach i komórkach zainstalowało kilkadziesiąt tysięcy ludzi.

Naukowcy oczywiście od dawna śledzą wędrówki zwierząt morskich, głównie dzięki satelitom. To jednak jest bardzo droga zabawa. Dlatego niektórzy z nich zdecydowali się wypróbować nową metodę, opierającą się na wykorzystaniu boi wyposażonych w dziesięć razy tańsze odbiorniki fal akustycznych. Nasłuchują one sygnałów wysyłanych przez nadajniki podróżujące ze zwierzętami. Każdy taki nadajnik wysyła charakterystyczną tylko dla niego sekwencję „piknięć”, łatwo więc rozpoznać, do kogo przynależy. Rzecz jasna, monitorowany osobnik musi znajdować się w zasięgu sieci podsłuchowej.

Na razie obejmuje ona niewielki fragment Pacyfiku w pobliżu San Francisco, lecz ma być rozbudowywana. Badacze ze Stanfordu zamierzają w ciągu pięciu lat rozmieścić setki boi podsłuchowych wzdłuż całego zachodniego wybrzeża Stanów Zjednoczonych, by badać życie pobliskiego oceanu. Gdyby chcieli osiągnąć ten sam efekt, korzystając z satelitów, koszt projektu wyniósłby wiele milionów dolarów. A tak będą to „tylko” setki tysięcy.

W ramach programu Blue Serengeti Initiative, kierowanego przez Barbarę Block, nadajniki przyczepione zostaną tysiącom rekinów, słoni morskich i innych fok, a także smukłym i inteligentnym uchatkom kalifornijskim. W tej chwili na podsłuchu jest około 120 zwierząt, w tym kilkadziesiąt ludojadów, włącznie ze wspomnianą siódemką, której losy można śledzić za pośrednictwem smartfonu. Dwie inne grupy badaczy przyczepiają nadajniki mniejszym rybom – łososiom, jesiotrom amerykańskim, a także skorpenokształtnym ofiodonom osiągającym półtora metra długości.

Samotność długodystansowca

Jednak do śledzenia całej tej oceanicznej menażerii, której w chłodnych i żyznych wodach Prądu Kalifornijskiego jest bez liku, same boje z odbiornikami nie wystarczą. Ponieważ są nieruchome, mogą tylko biernie czekać, aż w pobliżu pojawi się rekin biały albo któryś z jego groźnych krewnych czy inne zwierzę. Więcej informacji mogłyby zapewne zebrać niewielkie bezzałogowe pojazdy samodzielnie patrolujące ocean i nasłuchujące odgłosów spod wody.

Pierwszy taki niezwykły wehikuł pojawił się na wodach kalifornijskich pod koniec sierpnia tego roku. To Wave Glider – dzieło konstruktorów z amerykańskiej firmy Liquid Robotics. W ramach programu Blue Serengeti ma być przetestowanych kilka takich pojazdów. Wave Glider zwiastuje rewolucję w eksploracji oceanów. Nie potrzebuje żadnego zewnętrznego napędu. Pływa dzięki falom, które kołyszą nim do góry i w dół. Ten pionowy ruch jest przekładany na horyzontalny dzięki zestawowi ruchomych płyt umocowanych od spodu pojazdu. Napędzają wehikuł, poruszając się na podobieństwo poziomej płetwy ogonowej wieloryba. Pojazd nie potrzebuje także baterii zasilających urządzenia pomiarowe i sprzęt do łączności satelitarnej – sam produkuje prąd dzięki ogniwom słonecznym.

Wkrótce w oceanach pojawią się dziesiątki tysięcy podobnych samobieżnych, samodzielnych minipojazdów określanych często „szybowcami oceanicznymi”. Wielu nazywa je także oceanicznymi dronami, ponieważ – podobnie jak małymi bezzałogowymi samolocikami – można nimi zdalnie kierować, powierzając im wykonanie misji badawczych, eksploracyjnych i szpiegowskich. Są pracowite jak mrówki – i tak też czasami są określane, także ze względu na niewielkie rozmiary.

W czasie gdy jeden Wave Glider podsłuchuje rekiny w Pacyfiku, inny od początku czerwca 2012 r. obserwuje cyklony tropikalne na Atlantyku. Pływa po oceanie, mierząc temperaturę wody na północ od Wielkich Antyli – to tędy sunie większość atlantyckich huraganów. Misję ma zakończyć w grudniu. Jego samotny rejs potrwa więc ponad pół roku. Porusza się w tempie 3–4 km na godzinę, zatem nie pobije rekordu szybkości. Może za to pobić rekord wytrwałości. Cztery takie „szybowce” pokonują od połowy listopada zeszłego roku Ocean Spokojny – dwa zmierzają w kierunku Japonii, dwa ku Australii. Po drodze badają wodę oceaniczną – jej temperaturę, zasolenie, przezroczystość, zawartość tlenu itp. Prowadzą też obserwacje meteorologiczne. Ich wędrówkę można śledzić w Google Earth. Jeśli dotrą do celu, pokonają łącznie 60 tys. km. Wiele wskazuje na to, że im się uda, ponieważ są wciąż w doskonałym stanie. Nawet jeśli im się nie powiedzie, i tak już zaliczyły oceaniczny test – pokazały, że potrafią bez żadnej pomocy przepłynąć dziesiątki tysięcy kilometrów.

Pojawia się i znika

Jednego jednak Wave Glider nie potrafi: zanurzyć się pod powierzchnię oceanu. Pod tym względem przewyższa go inny pojazd – Seaglider, zbudowany kilka lat temu przez naukowców z University of Washington w Seattle. Ten pomalowany na żółto i przypominający torpedę pojazd może zanurkować na głębokość kilometra. Właściwie to nawet musi nurkować, aby poruszać się do przodu. Seaglider także wyrusza w wielomiesięczne misje, podczas których pokonuje olbrzymie dystanse – jego rekord to 4,5 tys. km. Dlatego nie może mieć tradycyjnego silnika spalinowego ani elektrycznego – paliwo szybko by się skończyło, a akumulatory wyczerpały.

Naukowcy rozwiązali ten problem niekonwencjonalnie. Postanowili, że długodystansowy pojazd będzie się poruszał dzięki cyklicznie następującym różnicom w wyporności. Na zmianę to staje się cięższy od wody – wówczas opada, to lżejszy od niej – wtedy się unosi. Nie porusza się w pionie, jak winda, lecz zsuwa i podpływa pod pewnym kątem, niczym lądujący lub startujący samolot. Symulacje komputerowe pokazały, że można osiągnąć taki efekt dzięki zastosowaniu bocznych stateczników oraz przesuwaniu balastu pomiędzy dziobem a ogonem. W ten sposób oceaniczny szybowiec podczas każdego zanurzenia i wynurzenia przemierza też pewien dystans w poziomie. Zwykle jest to kilka kilometrów – w zależności od tego, jak głęboko i pod jakim kątem nurkuje. Eksperymenty przeprowadzone w połowie ubiegłej dekady na wodach w pobliżu Seattle potwierdziły, że to działa. Niewielki silnik elektryczny zasilany baterią, którą trzeba wymieniać co kilka miesięcy, wprawiał w ruch pompę. Ta tłoczyła do pustego zbiornika we wnętrzu pojazdu olej, który ściągał go w dół. W głębinach zbiornik był opróżniany, a balast przesuwany do tyłu, wskutek czego wehikuł zadzierał nos do góry i posłusznie płynął ku powierzchni wody.

Seaglider porusza się nieśpiesznie – z prędkością około pół węzła, czyli jeszcze wolniej niż Wave Glider. Ale przecież nie o prędkość tutaj chodzi, lecz o zasięg, samowystarczalność, niewielki koszt urządzenia, mobilność oraz łatwość obsługi. Dwoje ludzi może taką ważącą około 50 kg sondę włożyć do niewielkiej łodzi, wywieźć w morze, a następnie w prosty sposób uruchomić. Dlatego tak bardzo interesują się nią naukowcy, a także wojskowi.