In bundle con attrezzatura da neve e brandendo una motosega, una squadra di ingegneri ha tagliato un blocco rettangolare dal ghiaccio solido sotto i piedi, intagliando un ingresso per il loro robot subacqueo. Hanno fatto cadere il veicolo a forma di siluro, chiamato Polare, nel buco oscuro scavato dalla superficie del Lago Palude, Maine, e scivolò dolcemente nell'acqua. La prova sul campo, una collaborazione tra MBARI e Woods Hole Oceanographic Institute (WHOI), ha segnato la prima volta che un veicolo subacqueo autonomo a lungo raggio MBARI (LRAUV) ha mai viaggiato sotto una calotta di ghiaccio. Ma non sarà l'ultimo:Polaris o robot simili potrebbero essere usati per fiutare fuoriuscite di petrolio e fioriture di alghe nell'Artico coperto di ghiaccio.

I veicoli subacquei autonomi (AUV) possono trasportare una varietà di strumenti, compresi quelli che misurano la temperatura dell'acqua, raccogliere campioni d'acqua, o registrare il suono sott'acqua. Scienziati e ingegneri generalmente schierano questi robot fuori dal lato di una nave. Il veicolo quindi naviga da solo nelle acque circostanti, e completa la sua missione entro un giorno o due.

Polare, però, è uno degli AUV a lungo raggio (LRAUV) di MBARI, progettato per rimanere in acqua per settimane alla volta. Sebbene altri robot subacquei possano rimanere in mare per lunghi periodi, il LRAUV trasporta tutti i sensori essenziali per studi di monitoraggio a lungo termine ed è molto più conveniente rispetto all'utilizzo di una nave da ricerca e di un equipaggio per raccogliere gli stessi dati.

"Le capacità a lungo raggio per gli AUV sono ancora relativamente nuove, ", ha affermato Brian Kieft, Senior Software Engineer di MBARI. "Tutti i nostri LRAUV sono stati progettati per essere eventualmente in grado di funzionare con un soffitto sopraelevato, come una calotta di ghiaccio, ma questo progetto è unico perché, dopo quasi 25, 000 ore in mare, è la prima volta che un LRAUV è stato effettivamente sotto il ghiaccio."

La maggior parte degli AUV viene in superficie periodicamente, usando il GPS per capire dove sono. Ma l'emersione non è un'opzione quando si opera sotto una calotta glaciale; Invece, Polaris si muove attraverso l'acqua usando la sua velocità, intestazione, vicinanza a un segnale acustico, e sonar per stimare continuamente la sua posizione.

Mentre Polaris viaggia sotto il ghiaccio, gli scienziati possono tenere d'occhio il robot e scaricare piccole quantità di dati utilizzando un trasduttore acustico subacqueo calato in un foro nel ghiaccio. Il LRAUV è in grado di rilevare e localizzare tali segnali acustici fino a cinque chilometri (oltre tre miglia) di distanza. I ricercatori possono ampliare la gamma dei LRAUV praticando ulteriori fori nel ghiaccio e posizionandovi dei trasduttori. "Questo ti dà cinque chilometri di raggio intorno a ogni buca dove puoi ancora recuperare i dati e determinare cosa sta succedendo, " ha spiegato Kieft.

Al termine della sua missione, Polaris ha bisogno di trovare e attraccare a una corda appesa nel ghiaccio:la sua stazione di attracco. Il LRAUV sotto il ghiaccio è dotato di uno speciale naso di aggancio incorniciato da due "baffi" metallici che lo aiutano ad agganciarsi a questa sottile linea verticale. Puntando su un segnale acustico, il robot può tornare al dock in caso di problemi durante l'implementazione. "Questa è casa dolce casa, ", ha affermato l'ingegnere meccanico senior Brett Hobson. "Il molo è l'unico posto dove può fermarsi, l'unico posto dove è sicuro."

Prima di andare dove nessun altro LRAUV è andato prima, Polaris è stato testato al largo delle coste della soleggiata California. Due estati fa, Gli scienziati e gli ingegneri di MBARI hanno disperso un pennacchio di colorante biodegradabile verde fluorescente nelle acque blu scuro del Pacifico. Gli ingegneri hanno quindi testato la capacità del robot di tracciare i bordi del pennacchio, un'abilità che potrebbe tradursi nel rilevamento di fuoriuscite di petrolio a chiazze o fioriture di alghe. I test a Santa Barbara e Monterey Bay, come quelli di Bog Lake, sono stati finanziati da una sovvenzione all'Arctic Domain Awareness Center (ADAC) dell'Università dell'Alaska dal Dipartimento per la sicurezza interna degli Stati Uniti.

Dopo aver condotto prove sul campo nelle temperature sotto lo zero del Maine settentrionale, i team di ingegneri possono apprezzare più pienamente il design autonomo del loro veicolo. "In teoria, una volta che lasci LRAUV nell'acqua, Puoi andare a casa, " ha detto Hobson. "Può essere gestito da un browser su un computer, che può essere posizionato in qualsiasi parte del mondo." Questa sarebbe un'opzione molto interessante per gli schieramenti artici. Ma anche l'AUV più resistente non è immune alle temperature rigide. A Bog Lake, gli ingegneri hanno dovuto avvolgere il robot in coperte riscaldanti quando non era in acqua, per evitare che i suoi componenti meccanici si congelino.

Per quanto le condizioni fossero pessime nel Maine, Polaris dovrà presto affrontare climi ancora più rigidi. Il traffico marittimo e l'esplorazione petrolifera sono in aumento nell'Artico, lasciando la Guardia Costiera preoccupata per un aumento del rischio di fuoriuscite di petrolio. In caso di una grande fuoriuscita sotto il ghiaccio, la facciata bianca e liscia di una piattaforma di ghiaccio potrebbe nascondere completamente l'olio alla vista mentre si diffonde al di sotto, causando danni ambientali diffusi e rendendo difficile o impossibile il contenimento.

"Non puoi davvero sapere cosa sta succedendo sotto il ghiaccio con i metodi di osservazione tradizionali, " ha affermato Kieft. Il gruppo di ricerca dell'ADAC spera che utilizzando LRAUV dotati di strumenti per misurare le concentrazioni di petrolio nell'acqua, possono mappare rapidamente una fuoriuscita, seguire il suo movimento, e possibilmente anche identificare la fonte dell'infiltrazione.

Progettare un robot in grado di immergersi sotto una calotta di ghiaccio, traccia un pennacchio, e trovare la via del ritorno ha richiesto molta ingegneria in loco. "Abbiamo cambiato molto i comportamenti di questo robot, " ha detto Kieft. "Alcuni della tecnologia, come la capacità di attracco che abbiamo sviluppato per questo progetto, potrebbe avere benefici di vasta portata per gli scienziati di MBARI, e, si spera, scienziati di tutto il mondo, che sia sotto il ghiaccio o in mare aperto."

La prossima tappa del robot saranno i Grandi Laghi a marzo, seguito da Barrow, Alaska a luglio. Il design del LRAUV è stato concesso in licenza a WHOI, che prevede di costruire veicoli aggiuntivi. Sebbene MBARI continuerà a fornire supporto, Polaris è stata ufficialmente consegnata agli scienziati dell'OMS, chi lo gestirà in futuro.