L'Università di Bristol è all'avanguardia nel monitoraggio dell'attività vulcanica sviluppando un sistema di misurazione all'avanguardia in grado di resistere alle dure condizioni intorno al cuore di un vulcano attivo.

così estremo, ambienti pericolosi e imprevedibili rappresentano una sfida molto difficile per registrare in modo affidabile il comportamento vulcanico per i modelli analitici. Per alcuni vulcani è semplicemente troppo pericoloso per un approccio umano. Per affrontare questo problema, i ricercatori di tutte le Facoltà di Scienze e Ingegneria hanno sviluppato sensori pod altamente specializzati, chiamate "uova di drago", che possono essere posizionati in luoghi pericolosi utilizzando un drone e forniscono preziosi dati in tempo reale sull'attività vulcanica che possono essere utilizzati per informare le valutazioni del rischio vulcanico.

I ricercatori prevedono numerose applicazioni per la tecnologia che stanno sviluppando, compreso il monitoraggio a distanza di altri fenomeni naturali come ghiacciai e faglie geologiche, e pericoli causati dall'uomo, come i siti di stoccaggio delle scorie nucleari.

Le "uova di drago" attualmente in fase di sviluppo sono capsule sensoriali autonome e intelligenti progettate per monitorare l'attività vulcanica. Sono dotati di una gamma di sensori all'avanguardia per la temperatura, umidità, vibrazioni, e numerosi gas tossici. Una sfida significativa è ottimizzare il design per soddisfare molti criteri diversi. Essi devono, essere in grado di operare nelle condizioni estreme di un vulcano, essere abbastanza leggero da essere trasportato da un drone, ed essere ultra efficiente nel consumo di energia poiché la manutenzione non è un'opzione alla sommità di un vulcano attivo!

Questi sensori sono il risultato di un'intensa collaborazione tra facoltà e incorporano nuove straordinarie tecnologie inventate e sviluppate presso l'Università di Bristol. Tra questi, i rilevatori di eventi ad autoeccitazione, noti come rivelatori "guidati da sensori", sono una parte vitale di questo nuovo dispositivo. Consentono alle uova di rimanere dormienti per lunghi periodi di tempo, preservare il potere, fino a quando non viene rilevata l'attività vulcanica quando l'uovo di drago "si schiude" in una stazione di monitoraggio remoto completa con un trasmettitore wireless.

Progettato dai gruppi di ricerca Electrical Energy Management e Digital Health, i rilevatori di eventi hanno il consumo energetico in stand-by più basso al mondo. Possono essere attivati ​​da impulsi a partire da 5 picojoule (che è circa 100, 000 volte inferiore all'energia rilasciata se un moscerino della frutta si scontra con te). Perciò, i rilevatori a sensore non richiedono alimentazione a batteria per rimanere operativi, e utilizzare invece una frazione dell'energia contenuta nei segnali del sensore.

Le uova sono posizionate sul pendio del vulcano e sono progettate per schiudersi quando il modulo a sensori rileva le vibrazioni causate dai tremori vulcanici. Nel futuro, le uova saranno progettate per rispondere a una serie di diversi stimoli vulcanici. Grazie a questo circuito di rilevamento, le uova possono rimanere in servizio per molti mesi senza esaurire le loro risorse energetiche.

Questi rilevatori sono stati concessi in licenza e ulteriormente sviluppati dalla start-up tecnologica Sensor Driven Ltd, e sono già stati testati sul campo in uno schieramento presso il vulcano Stromboli in Italia, segnando il primo tentativo di utilizzare tale tecnologia per il monitoraggio di un vulcano attivo.

Con un potente trasmettitore wireless, le uova di drago possono trasmettere dati a una stazione base con un collegamento satellitare a una distanza di sicurezza fino a 10 km; lontano dai pericoli del vulcano. La tecnologia ultra efficiente basata su sensori è la chiave per massimizzare la durata della vita di ogni singolo uovo. Le uova si sinergizzano insieme come una rete di sensori intelligenti a bassa potenza con una topologia a stella, che consente alla rete di continuare a funzionare anche dopo che diverse uova sono state inghiottite dalla lava e dalle fiamme.

Dott. Yannick Verbelen, Assegnista di ricerca presso la Scuola di Fisica, ha dichiarato:"È la prima volta che un sistema autonomo che utilizza una tecnologia di ascolto a potenza zero viene implementato in questo tipo di ambiente ostile. Stiamo spingendo i limiti del monitoraggio a bassa potenza guidato da sensori in questa applicazione, ma questo è ciò che riguarda la ricerca."

A causa delle condizioni estreme vicino alle bocche vulcaniche, le "uova di drago" sono progettate per essere dispiegate da veicoli aerei senza pilota (UAV) volanti. Utilizzando un meccanismo di rilascio leggero ma veloce, un piccolo drone con elevata agilità può essere utilizzato per le missioni di schieramento, minimizzando il tempo trascorso dall'UAV nella zona di pericolo e limitando la sua esposizione a gas vulcanici altamente corrosivi.

Dottor Kieran Wood, Senior Research Associate e specialista UAV in Ingegneria Aerospaziale, ha spiegato:"Questa è un'applicazione esemplare per l'utilizzo di UAV (droni). Avvicinarsi ai vulcani è pericoloso e logisticamente impegnativo. Gli UAV possono posizionare in modo efficiente i sensori a lungo raggio per ridurre al minimo i rischi e migliorare l'efficienza della raccolta dei dati".

Questa ricerca pionieristica è stata finanziata attraverso due sovvenzioni gratuite per la ricerca e l'innovazione nel Regno Unito:ASPIRE, finalizzato allo sviluppo di sensori a bassa potenza per ambienti estremi, e il Centro nazionale per la robotica nucleare (NCNR) mirava allo sviluppo di robotica avanzata e tecnologie di intelligenza artificiale per applicazioni dell'industria nucleare. Recentemente, il progetto ha anche ricevuto il sostegno del Cabot Institute Innovation Fund.

Lead a Bristol per entrambe le sovvenzioni, Professor Tom Scott, ha dichiarato:"La combinazione delle competenze e delle tecnologie interdisciplinari di diverse sovvenzioni complementari che lavorano insieme ci ha permesso di ottenere qualcosa di veramente rivoluzionario. Un tale approccio ci ha permesso di fornire risultati in tempi molto più brevi e con un budget inferiore rispetto a quanto sarebbe normalmente possibile ."