Los vehículos submarinos no tripulados ( UUV ), también conocidos como vehículos submarinos no tripulados y drones submarinos , [1] son vehículos sumergibles que pueden operar bajo el agua sin un ocupante humano . Estos vehículos se pueden dividir en dos categorías: vehículos submarinos operados a distancia (ROUV) y vehículos submarinos autónomos (AUV). Los ROUV son controlados remotamente por un operador humano. Los AUV están automatizados y funcionan independientemente de la intervención humana directa.
Los vehículos submarinos operados remotamente (ROUV) son una subclase de UUV cuyo objetivo principal es reemplazar a los humanos para tareas submarinas debido a las difíciles condiciones submarinas. Los ROUV están diseñados para realizar misiones educativas o industriales. [2] Son controlados manualmente por un operador para realizar tareas que incluyen vigilancia y patrullaje. [2] La estructura de los ROUV los descalifica para poder operar de forma autónoma. [2] Además de una cámara, actuadores y sensores, los ROUV a menudo incluyen una “pinza” o algo para agarrar objetos. Esto puede alterar la distribución del peso del vehículo, requiriendo asistencia manual en todo momento. En ocasiones, los ROUV requieren asistencia adicional debido a la importancia de la tarea que se realiza. La Marina de los EE. UU. desarrolló un sistema de recompresión de buceo de rescate submarino (SRDRS) que puede salvar hasta 16 personas a una profundidad de hasta 2000 pies bajo el agua a la vez. [3] Un vehículo tan grande con la función principal de salvar vidas requiere que uno o varios operadores estén presentes durante su misión. [3]
Los vehículos submarinos autónomos (AUV) se definen como vehículos submarinos que pueden funcionar sin un operador humano. [4] Los tamaños pueden variar desde unos pocos kilogramos hasta miles de kilogramos. [5] El primer AUV fue creado en 1957 con el propósito de realizar investigaciones en las Aguas Árticas para el Laboratorio de Ph Aplicado de la Universidad de Washington . [6] A principios de la década de 2000, se habían desarrollado 10 AUV diferentes, como AUV accionados por tornillo, planeadores submarinos y AUV biónicos. [6] Los primeros modelos utilizaban propulsores de hélice de tornillo, mientras que los modelos más recientes utilizaban control automático de flotabilidad. El primer modelo, el SPURV, pesaba 484 kg, llegaba a una profundidad de 3.650 metros y podía viajar hasta 5,5 horas. [6] Uno de los modelos más recientes, Deepglider, pesa 62 kg, puede llegar a una profundidad de 6.000 metros y viajar hasta 8.500 km. [6]
A partir de 1957, el primer vehículo submarino no tripulado (UUV) fue clasificado como vehículo submarino autónomo (AUV), y fue creado en Estados Unidos para investigar las aguas árticas. [6] El vehículo de investigación submarina de propósito especial (SPURV), fue utilizado por la Universidad de Washington para recopilar datos oceanográficos hasta 1979, durante el cual el desarrollo del SPURV II comenzó a proporcionar un mejor rendimiento de movimiento y mejores capacidades de detección. [6]
Los científicos del Instituto de Procesos Autónomos y de Control se interesaron por los desarrollos del AUV “SCAT” que llevaron a la introducción de los UUV “L1” y “L2” en 1974. “L1” y “L2” son modelos AUV utilizados para mayor desarrollo de la tecnología y la cartografía oceanográfica, respectivamente. [6]
Un mayor desarrollo del vehículo operado remotamente (ROV) dio lugar a la creación del submarino autónomo y controlado remotamente (ARCS) en 1983 por parte de ISE ltd. empresa en colaboración con la “International Submarine Engineering”. [6] ARCS también fue clasificado como un vehículo submarino controlado remotamente (ROUV) debido a su procesador Motorola de 32 bits que permitía el control remoto que presentaba. [6] Este UUV sirvió además como plataforma de prueba, mejorando la duración de la batería y los sistemas de navegación y comunicación en su primera inmersión en 1987. [6]
Cuando el Instituto Ruso de Problemas de Tecnología Marina presentó el vehículo submarino solar autónomo (SAUV), fue el comienzo de misiones de exploración a más largo plazo sin la necesidad de recuperar el UUV para su mantenimiento. [6] La introducción de paneles solares en los UUV comenzó con el SAUV en 1987 y se mantuvo durante la realización del SAUV II. [6] Los paneles solares permitieron misiones más largas, con la capacidad de utilizar funciones como gps y cargas útiles elevadas con mayor frecuencia debido a su facilidad de carga. [6]
Los avances en la duración de la batería permitieron la creación de "planeadores" en 1995 que permitirían inmersiones a largo plazo en las que los UUV permanecerían sumergidos durante semanas o incluso meses seguidos. [6]
Los UUV comienzan a tenerse en cuenta para algo más que herramientas de prueba para otras misiones submarinas debido al aumento del número de usuarios a nivel internacional. [7] También hubo un aumento en la financiación para el desarrollo de la tecnología UUV. El aumento de usuarios a nivel internacional llevó a un aumento de la demanda de tecnología UUV fuera de las agencias gubernamentales y comenzó la venta comercial de UUV, expandiendo el uso de UUV basado en la investigación a un uso más industrial/comercial. [7]
El 16 de diciembre de 2016, un buque de guerra chino en el Mar de China Meridional se apoderó de un dron submarino que estaba en proceso de ser recuperado por el buque de reconocimiento de la Marina de los EE. UU . USNS Bowditch . Un día después, el Ministerio de Defensa chino dijo que devolverá el dron a Estados Unidos. El Pentágono confirmó eso y dice que el dron, utilizado para recopilar datos meteorológicos y de temperatura, no está armado. [8] El dron fue devuelto varios días después. [9]
A principios de 2023, tras el uso militar exitoso de vehículos de superficie no tripulados (USV) por parte de Ucrania en el Mar Negro en octubre y noviembre de 2022, [10] la Armada de Ucrania comenzó a emplear un vehículo submarino no tripulado (UUV), un dron marítimo, llamado Toloka TLK-150 . Un pequeño submarino robótico, el TLK-150 tiene 2,5 m (8 pies 2 pulgadas) de largo y tiene dos propulsores montados sobre estabilizadores en forma de alas. Aunque "es más pequeño que los anteriores drones marítimos ucranianos [y con] un alcance mucho más corto y una velocidad más lenta, [debería] compensar eso siendo más sigiloso y con más capacidad de supervivencia. [11]
TLK-150 es desarrollado por Brave1 , que tiene diseños para dos UUV más grandes. El TLK-400 es más largo, de 4 a 6 m (13 a 20 pies) y "tiene un cuerpo de diámetro mucho mayor, lo que infiere un mayor alcance y carga útil. El TLK-1000 volvería a ser mucho más grande, hasta 12 metros (40 pies) en de longitud y con cuatro propulsores." [11]
Aletas externas perpendiculares al marco del UUV que permitieron un movimiento lineal del UUV e inmersiones más profundas y controladas. [5] Estos planeadores utilizan propulsión derivada de la flotabilidad que aumenta la duración de las inmersiones y su alcance a través del movimiento hacia arriba y hacia abajo en el océano. [5] [12]
En septiembre de 2021, investigadores de una universidad china desarrollaron un UUV con forma de mantarraya con el propósito de recopilar información alrededor de las Islas Paracelso . [13] Algunos UUV están diseñados para imitar las siluetas de animales para facilitar el movimiento y evitar la detección. [13] El diseño de mantarraya permite al UUV camuflarse con la vida marina y contribuye a la facilidad con la que la embarcación nada en el agua. [13]
Los UUV son vehículos dependientes del oxígeno que requieren salir a la superficie. Con el desarrollo de una unidad de propulsión que no requiere oxígeno ni hidrógeno, la capacidad del UUV para permanecer continuamente bajo el agua aumenta drásticamente. [14]
La fuente de energía más nueva para los UUV podría ser la reacción de energía libre de litio/agua, ya que produce 8530 Wh/kg. El 5% de esta energía superaría las fuentes ya establecidas de densidades de energía que se encuentran en los UUV actuales. [5] [15] La fuente de energía esencialmente consumiría el agua alrededor del UUV y la manipularía para producir energía a través de reacciones químicas que alimentarían el UUV. [5]
La Marina de los EE. UU. comenzó a utilizar UUV en la década de 1990 para detectar y desactivar minas submarinas. [16] Los UUV fueron utilizados por la Marina de los EE. UU. durante la guerra de Irak en la década de 2010 para eliminar minas alrededor de Umm Qasr , un puerto en el sur de Irak. [dieciséis]
El ejército chino utiliza UUV principalmente para fines de reconocimiento y recopilación de datos. [17]
El 20 de diciembre de 2020, un pescador en Indonesia vio un UUV con forma de planeador cerca de la isla Selayar en Sulawesi del Sur. [17] Individuos del ejército indonesio han clasificado el vehículo como un Sea Wing chino (Haiyi), creado con el fin de recopilar datos que incluyen la temperatura del agua, la salinidad, la turbidez y los niveles de oxígeno que pueden ayudar a trazar rutas submarinas óptimas. [17]
Las armadas de varios países, incluidos EE. UU., Reino Unido, Francia, India, Rusia y China [18] , están creando actualmente vehículos no tripulados para utilizarlos en guerras oceánicas para descubrir y eliminar minas submarinas. Por ejemplo, el REMUS es un robot de un metro de largo que se utiliza para limpiar minas en una milla cuadrada en 16 horas. [19] Esto es mucho más eficiente, ya que un equipo de buzos humanos necesitaría más de 21 días para realizar la misma tarea.
Una encuesta realizada por RAND Corporation para el ejército estadounidense analizó las misiones que podían realizar los vehículos submarinos no tripulados, que incluían inteligencia, reconocimiento , contramedidas contra minas y guerra submarina . La revisión los enumeró de mayor a menor importancia. [20]
En noviembre de 2022, el Eurasian Times informó que la Universidad de Ingeniería de Harbin en China había desarrollado drones ' submarinos voladores ' transmedianos capaces de realizar viajes tanto submarinos como aéreos, señalando las posibles aplicaciones militares de los vehículos. [21]
Estos ejemplos de aplicaciones tuvieron lugar durante los ejercicios de Tecnología Naval Avanzada de 2018, en agosto en la División del Centro de Guerra Submarina Naval de Newport. El primer ejemplo de vehículos submarinos no tripulados lo mostró Northrop Grumman con sus sonoboyas de lanzamiento aéreo desde un avión de reconocimiento de incendios. A lo largo de la demostración, la compañía utilizó el: e Iver3-580 ( Northrop Grumman AUV) para mostrar la capacidad de sus vehículos para buscar minas, al mismo tiempo que mostraba su sistema de reconocimiento automático de objetivos en tiempo real. Otra empresa, Huntington Ingalls Industries , presentó su versión de un vehículo submarino no tripulado llamado Proteus. El Proteus es un vehículo submarino de modo dual desarrollado por Huntington y Battelle. Durante la presentación, la compañía mostró sus capacidades de vehículos submarinos no tripulados al realizar una demostración completa sobre la guerra en el fondo marino. Durante la demostración, el vehículo utilizó un sonar de apertura sintética que estaba conectado tanto a babor como a estribor de la nave, lo que permitió al vehículo submarino no tripulado identificar los objetivos colocados bajo el agua y, en última instancia, eliminarlos. Ross Lindman (director de operaciones del grupo de soporte de flotas de soluciones técnicas de la empresa) afirmó que "la gran importancia de esto es que ejecutamos toda la cadena de eliminación". [22] "Ejecutamos una versión abreviada de una misión real. No dijimos: 'Bueno, estamos haciendo esta parte y tienes que imaginar esto o aquello'. Ejecutamos todo para ilustrar una capacidad que se puede utilizar en el corto plazo". [22] La demostración final de vehículos submarinos no tripulados fue realizada por General Dynamics , la compañía mostró su UUV multiplataforma entre dominios a través de un teatro que simula una herramienta de planificación de guerra. Mediante la utilización de esta simulación, mostraron un barco de combate litoral junto con dos vehículos submarinos no tripulados. El objetivo de este ejercicio era demostrar la velocidad de comunicación entre el operador y el UUV. James Langevin, DR.I., miembro de alto rango del subcomité de amenazas emergentes del Comité de Servicios Armados de la Cámara de Representantes, afirmó con respecto a este ejercicio: "Todo esto conduce a que el comandante de guerra pueda tomar decisiones basadas en lo que él piensa es un aporte de alta confianza más rápido que su adversario", dijo. "Ese es el objetivo: queremos poder... permitirles tomar decisiones relacionadas con la guerra más rápido que nadie". [22] Estos ejercicios se llevaron a cabo para mostrar las aplicaciones de vehículos submarinos no tripulados dentro de la comunidad militar, junto con las innovaciones que cada compañía creó para adaptarse mejor a estos tipos de misiones específicas. [22]
Los UUV también se utilizaron para filmar un documental reciente de National Geographic llamado "Los secretos oscuros" del Lusitania , el transatlántico británico que los alemanes hundieron durante la Primera Guerra Mundial . [23] Para capturar imágenes de los restos, el equipo de cámara utilizó una combinación de submarinos, vehículos submarinos operados remotamente (ROUV) y trajes submarinos llamados Newtsuits. [23]
Argo , un UUV desarrollado por el Instituto Oceanográfico Woods Hole (WHOI) , ayudó a encontrar los restos del Titanic y estaba equipado con un conjunto de cámaras de televisión para capturar vistas del barco. [24] El vehículo tenía la capacidad de capturar películas de gran angular y hacer zoom para obtener vistas cercanas de los restos. [24] Las imágenes capturadas por Argo se incluyeron en el documental de National Geographic de 1986 Secrets of the Titanic que detalla una expedición dirigida por el Dr. Robber Ballard y permite a los espectadores observar más de cerca los restos del barco. [24]
Los vehículos submarinos no tripulados se pueden utilizar para la exploración e investigación de aguas profundas. Por ejemplo, se han utilizado vehículos operados a distancia para recolectar muestras del fondo marino para medir su contenido de microplásticos , [25] para explorar la fauna y las estructuras de las profundidades marinas y descubrir nuevas especies submarinas. [26] [27]
Los UUV se utilizan comúnmente en la investigación oceánica, para fines tales como medición de corrientes y temperaturas, mapeo del fondo oceánico y detección de respiraderos hidrotermales . Los vehículos submarinos no tripulados utilizan cartografía del fondo marino , batimetría , cámaras digitales, sensores magnéticos e imágenes ultrasónicas.
La Institución Oceanográfica Woods Hole emplea un vehículo llamado Sentry, que está diseñado para mapear el fondo del océano a profundidades de seis mil metros. El vehículo está diseñado para minimizar la resistencia al agua durante las inmersiones y utiliza sistemas de comunicación acústica para informar el estado del vehículo mientras está en funcionamiento. Los vehículos submarinos no tripulados son capaces de registrar las condiciones y el terreno bajo el hielo marino, ya que el riesgo de enviar un vehículo no tripulado a formaciones de hielo inestables es mucho menor que el de un barco tripulado. Los vehículos no tripulados tipo planeador se utilizan a menudo para medir la temperatura del océano y la intensidad de las corrientes a distintas profundidades. Su simplicidad y costos operativos reducidos permiten desplegar más UUV con mayor frecuencia, aumentando la precisión y el detalle de los informes meteorológicos oceánicos. Muchos UUV diseñados con el propósito de recolectar muestras o imágenes del fondo marino son del tipo remolcado y son arrastrados por un cable de barco a lo largo del fondo marino o por encima. Los vehículos remolcados pueden seleccionarse para tareas que requieren grandes cantidades de energía y transmisión de datos, como pruebas de muestras e imágenes de alta definición, ya que su cable de remolque sirve como método de comunicación entre el controlador y la nave. En 2021, los científicos demostraron un robot blando autopropulsado bioinspirado para operaciones en aguas profundas que puede soportar la presión en la parte más profunda del océano en la Fosa de las Marianas . El robot presenta músculos y alas artificiales hechos de materiales flexibles y componentes electrónicos distribuidos dentro de su cuerpo de silicona y podría usarse para exploración y monitoreo ambiental . [28] [29] [30]
Science Direct afirma que el uso de vehículos submarinos no tripulados ha aumentado constantemente desde que se introdujeron en la década de 1960 y encuentran su uso más frecuente en la investigación científica y la recopilación de datos. Oceanservice describe los vehículos operados a distancia (ROV) y los vehículos submarinos autónomos (AUV) como dos variaciones de UUV, cada uno capaz de realizar las mismas tareas, siempre que la nave esté diseñada adecuadamente. [ cita necesaria ]
Empresas como Duro AUS ofrecen UUV que pueden recopilar y transmitir datos sobre el agua de forma remota para los gobiernos locales. [31] Duro ayuda al gobierno de la ciudad de Nueva York a recopilar datos sobre Randall's Island Park Alliance para monitorear la calidad del agua y la salud de los humedales en los ríos East y Harlem . [31] Otro proyecto que Duro está emprendiendo es en conjunto con Bronx River Alliance para ayudar a rejuvenecer la vida silvestre del río. [31] Utilizando estos datos, los gobiernos estatales y locales han tomado decisiones clave con respecto a las políticas bajo el Plan de Acción Oceánica de Nueva York para océanos, ríos y estuarios adyacentes. [32]
Una de las principales preocupaciones de los vehículos submarinos no tripulados es la comunicación. La comunicación entre el piloto y el vehículo no tripulado es crucial, sin embargo existen múltiples factores que dificultan la conexión entre ambos. Uno de los principales problemas tiene que ver con la distorsión de las transmisiones bajo el agua, porque el agua puede distorsionar las transmisiones bajo el agua y retrasarlas, lo que puede ser un problema muy importante en una misión en la que el tiempo es urgente. Las comunicaciones suelen verse perturbadas debido al hecho de que los vehículos submarinos no tripulados utilizan ondas acústicas en lugar de las ondas electromagnéticas más convencionales . Las transmisiones de ondas acústicas suelen retrasarse entre 1 y 2 segundos, ya que se mueven más lentamente que otros tipos de ondas. Otras condiciones ambientales también pueden obstaculizar las comunicaciones, como la reflexión, la refracción y la absorción de señales. Estos fenómenos submarinos en general dispersan y degradan la señal, lo que hace que los sistemas de comunicación UUV se retrasen bastante en comparación con otras fuentes de comunicación. [33] Otro sistema que utiliza ondas acústicas se encuentra en la navegación de estos vehículos no tripulados. Un sistema de navegación popular a bordo de estos vehículos submarinos no tripulados es el posicionamiento acústico , que también se enfrenta a los mismos problemas que la comunicación acústica porque utilizan el mismo sistema. La Marina Real de los Países Bajos ha publicado un artículo [34] que detalla sus preocupaciones en torno a los vehículos marinos no tripulados. La Marina Real de los Países Bajos está muy preocupada por la capacidad de los UUV para evadir la detección y completar tareas que no son posibles en embarcaciones tripuladas. La adaptabilidad y utilidad de los vehículos submarinos no tripulados significa que será difícil predecir y contrarrestar sus acciones futuras. [ cita necesaria ] Durante los últimos años, proyectos como TWINBOT están desarrollando nuevas formas de comunicación entre varios AUV GIRONA500. [35]
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