Un vehículo de superficie no tripulado , embarcación de superficie no tripulada o embarcación de superficie no tripulada (USV), [2] [3] llamado coloquialmente barco drone , barco drone [4] o drone marino, es una embarcación o barco que opera en la superficie del agua. sin tripulación. [5] Los USV operan con varios niveles de autonomía, desde control remoto [6] hasta vehículos de superficie totalmente autónomos (ASV). [7]
El entorno regulatorio para las operaciones de USV está cambiando rápidamente a medida que la tecnología se desarrolla y se implementa con mayor frecuencia en proyectos comerciales. Los Principios de conducta y el Código de prácticas de la industria de buques marítimos autónomos de superficie del Reino Unido 2020 (V4) [8] han sido preparados por el Grupo de trabajo regulador de sistemas marítimos autónomos del Reino Unido (MASRWG) y publicados por Maritime UK a través de la Sociedad de Industrias Marítimas. Las organizaciones que contribuyeron al desarrollo del Código de prácticas de MASS incluyen la Agencia Marítima y de Guardacostas (MCA), Atlas Elektronik UK Ltd, AutoNaut, Fugro, la Cámara Naviera del Reino Unido , el SH del Reino Unido , Trinity House , el Instituto Náutico , el Centro Nacional de Oceanografía y Dynautics. Limited, SEA-KIT International, Sagar Defense Engineering y muchos más. [ cita necesaria ]
A finales de 2017, Sagar Defence Engineering se convirtió en la primera empresa de la India en construir y suministrar vehículos estadounidenses a una organización gubernamental. [ cita necesaria ]
Ya al final de la Segunda Guerra Mundial , la Marina de los EE. UU. utilizaba vehículos aéreos no tripulados teledirigidos para objetivos con drones y aplicaciones de barrido de minas . [9] : 121 En el siglo XXI, los avances en los sistemas de control de USV y las tecnologías de navegación han dado como resultado USV que un operador puede controlar de forma remota desde tierra o una embarcación cercana: [10] USV que operan con control parcialmente autónomo y USV (ASV) que operan de forma totalmente autónoma. [9] Las aplicaciones modernas y las áreas de investigación para los USV y ASV incluyen el transporte marítimo comercial, [11] monitoreo ambiental y climático, mapeo del fondo marino , [11] [12] transbordadores de pasajeros , [13] investigación robótica, [14] vigilancia, inspección de puentes. y otras infraestructuras, [15] operaciones militares y navales. [9]
El 17 de enero de 2022, el Soleil logró completar el primer viaje marítimo en barco totalmente autónomo. Construido por MHI , la demostración se llevó a cabo en cooperación con Shin Nihonkai Ferry . [16] El viaje de siete horas y 240 kilómetros, desde Shinmoji en el norte de Kyushu hasta el mar de Iyonada , registró una velocidad máxima de 26 nudos. [17]
En agosto de 2022, el MV Mikage de Mitsui OSK Lines navegó 161 millas náuticas durante dos días, desde Tsuruga a Sakai, completando con éxito el primer viaje marítimo sin tripulación que incluyó el atraque de un portacontenedores costero autónomo , en una prueba de dos días. [18]
Se han desarrollado varias plataformas autónomas (software informático) diseñadas específicamente para operaciones de USV. Algunos están vinculados a embarcaciones específicas, mientras que otros son flexibles y pueden aplicarse a diferentes configuraciones mecánicas, eléctricas y de casco.
El diseño y construcción de buques de superficie no tripulados (USV) es complejo y desafiante. Es necesario analizar e implementar cientos de decisiones relacionadas con los objetivos de la misión, los requisitos de carga útil, el presupuesto de energía, el diseño del casco, los sistemas de comunicación y el control y gestión de la propulsión. Los constructores de embarcaciones con tripulación a menudo dependen de proveedores únicos de propulsión e instrumentación para ayudar a la tripulación a controlar la embarcación. En el caso de una embarcación sin tripulación (o con tripulación parcial), el constructor debe reemplazar elementos de la interfaz humana con una interfaz humana remota.
Los buques de superficie sin tripulación varían en tamaño desde menos de 1 metro de eslora hasta más de 20 metros, con desplazamientos que van desde unos pocos kilogramos hasta muchas toneladas, por lo que los sistemas de propulsión cubren una amplia gama de niveles de potencia, interfaces y tecnologías.
Tipos de interfaz (en términos generales) en orden de tamaño/potencia:
Si bien muchos de estos protocolos conllevan exigencias para la propulsión, la mayoría de ellos no devuelven ninguna información de estado. La retroalimentación de las RPM alcanzadas puede provenir de pulsos de tacómetro o de sensores integrados que generan datos CAN o seriales. Se pueden instalar otros sensores, como sensores de corriente en motores eléctricos, que pueden dar una indicación de la potencia entregada. La seguridad es una preocupación crítica, especialmente a niveles de potencia altos, pero incluso una hélice pequeña puede causar daños o lesiones y el sistema de control debe diseñarse teniendo esto en cuenta. Esto es particularmente importante en los protocolos de entrega de embarcaciones con tripulación opcional.
Un desafío frecuente al que se enfrenta el control de los vehículos estadounidenses es lograr una respuesta suave desde la popa hasta la proa. Los buques con tripulación suelen tener un comportamiento de retención , con una amplia banda muerta alrededor de la posición de parada. Para lograr un control preciso de la dirección diferencial, el sistema de control debe compensar esta banda muerta. Los motores de combustión interna tienden a funcionar a través de una caja de cambios, con un inevitable cambio brusco cuando la caja de cambios se acopla que el sistema de control debe tener en cuenta. Los chorros de agua son la excepción a esto, ya que se ajustan suavemente a través del punto cero. Los accionamientos eléctricos suelen tener incorporada una banda muerta similar, por lo que nuevamente el sistema de control debe diseñarse para preservar este comportamiento para un hombre a bordo, pero suavizarlo para el control automático, por ejemplo, para maniobras a baja velocidad y posicionamiento dinámico .
Los USV son valiosos en oceanografía , ya que son más maniobrables que las boyas meteorológicas amarradas o a la deriva , pero mucho más baratos que los buques meteorológicos y los buques de investigación equivalentes , [3] [24] y más flexibles que las contribuciones de los buques comerciales . [3] Los vehículos estadounidenses utilizados en la investigación oceanográfica tienden a ser propulsados por fuentes de energía renovables. Por ejemplo, los planeadores de olas aprovechan la energía de las olas para su propulsión primaria, [25] mientras que los Saildrones y Sailbuoys utilizan el viento. Otros vehículos estadounidenses aprovechan la energía solar para alimentar motores eléctricos, como Data Xplorer; un producto de Open Ocean Robotics y Xocean. Los USV oceánicos persistentes y de energía renovable tienen células solares para alimentar sus componentes electrónicos. La persistencia de los USV con energía renovable generalmente se mide en meses. [26]
A principios de 2022, los USV se habían utilizado predominantemente para el monitoreo ambiental y los estudios hidrográficos [3] y se proyectaba que en el futuro su uso probablemente aumentaría en el monitoreo y la vigilancia de ubicaciones muy remotas debido a su potencial para uso multidisciplinario. [3] El bajo costo operativo ha sido un factor constante para la adopción de USV en comparación con los buques con tripulación. [3] Otros impulsores de la adopción de USV han cambiado a lo largo del tiempo, incluida la reducción del riesgo para las personas, la eficiencia espacio-temporal, la resistencia, la precisión y el acceso a aguas muy poco profundas. [3]
Los USV de propulsión no renovable son una poderosa herramienta para su uso en levantamientos hidrográficos comerciales . [14] El uso de un pequeño USV en paralelo a los buques de reconocimiento tradicionales como 'multiplicador de fuerza' puede duplicar la cobertura del estudio y reducir el tiempo en el sitio. Este método se utilizó para un estudio realizado en el mar de Bering, frente a Alaska; El vehículo autónomo de superficie (ASV) 'C-Worker 5' de ASV Global recolectó 2.275 millas náuticas de reconocimiento, el 44% del total del proyecto. Esta fue una novedad en la industria topográfica y resultó en un ahorro de 25 días en el mar. [27] En 2020, el USV británico Maxlimer completó un estudio no tripulado de 1.000 kilómetros cuadrados (390 millas cuadradas) de fondo marino en el Océano Atlántico al oeste del Canal de la Mancha. [28]
Un Saildrone es un tipo de vehículo de superficie no tripulado que se utiliza principalmente en los océanos para la recopilación de datos. [29] Los Saildrones funcionan con energía eólica y solar y llevan un conjunto de sensores científicos e instrumentos de navegación. Pueden seguir un conjunto de puntos de referencia prescritos de forma remota. [30] El velero fue inventado por Richard Jenkins , un ingeniero británico, [31] fundador y director ejecutivo de Saildrone, Inc. Los veleros han sido utilizados por científicos y organizaciones de investigación como la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA) para estudiar el ecosistema marino. , pesca y clima. [32] [33] En enero de 2019, se lanzó una pequeña flota de veleros para intentar la primera circunnavegación autónoma de la Antártida. [34] Uno de los drones completó la misión, viajando 12.500 millas (20.100 km) durante el viaje de siete meses mientras recopilaba un conjunto de datos detallados utilizando instrumentos de monitoreo ambiental a bordo. [35]
En agosto de 2019, el SD 1021 completó el cruce del Atlántico no tripulado más rápido navegando desde Bermudas al Reino Unido, [36] y en octubre completó el viaje de regreso para convertirse en el primer vehículo autónomo en cruzar el Atlántico en ambas direcciones. [37] La Universidad de Washington y la empresa Saildrone iniciaron una empresa conjunta en 2019 llamada The Saildrone Pacific Sentinel Experiment, que posicionó seis veleros a lo largo de la costa oeste de los Estados Unidos para recopilar datos atmosféricos y oceánicos. [38] [39]
Saildrone y NOAA desplegaron cinco embarcaciones modificadas de clase huracán en lugares clave del Océano Atlántico antes del inicio en junio de la temporada de huracanes de 2021 . En septiembre, SD 1045 estuvo en el lugar para obtener videos y datos desde el interior del huracán Sam . Fue el primer buque de investigación que se aventuró en medio de un huracán importante . [40] [41]
El uso militar de barcos no tripulados en forma de barcos de bomberos se remonta a la antigüedad.
Los USV se utilizaron militarmente ya en la década de 1920 como naves objetivo controladas a distancia , tras el desarrollo de los 'DCB' en la Primera Guerra Mundial . En la Segunda Guerra Mundial también se utilizaban con fines dragaminas.
Las aplicaciones militares de los vehículos estadounidenses incluyen objetivos marítimos propulsados y caza de minas, [42] así como vigilancia y reconocimiento, operaciones de ataque y negación de área o negación del mar . [43] También se están explorando otras aplicaciones. Algunos USV comerciales pueden utilizar navegación compatible con COLREG . [20]
En 2016, DARPA lanzó un prototipo de USV antisubmarino llamado Sea Hunter . La empresa turca Aselsan produjo los barcos de objetivos móviles ALBATROS-T y ALBATROS-K para que las Fuerzas Navales turcas los utilicen en ejercicios de tiro. [44] [45] El primer USV armado (AUSV) desarrollado localmente en Turquía es el ULAQ , [46] desarrollado por Ares Shipyard , Meteksan Defense Systems y Roketsan . ULAQ está armado con 4 Roketsan Cirit y 2 UMTAS . Completó con éxito su primera prueba de disparo el 27 de mayo de 2021. [47] El ULAQ puede desplegarse desde buques de combate. Puede controlarse de forma remota desde vehículos móviles, cuarteles generales, centros de mando y plataformas flotantes. Servirá en misiones como reconocimiento, vigilancia e inteligencia, guerra de superficie, guerra asimétrica, escolta armada, protección de fuerzas y seguridad de instalaciones estratégicas. El director general de Ares Shipyard afirma que se están desarrollando versiones muy diferentes del ULAQ equipadas con diferentes armas. [48] Su principal usuario serán las Fuerzas Navales turcas.
Además, las aplicaciones militares de los buques de superficie no tripulados (MUSV) medianos incluyen inteligencia de flota, vigilancia, reconocimiento y guerra electrónica. En agosto de 2020, L3Harris Technologies obtuvo un contrato para construir un prototipo MUSV, con opciones para hasta nueve embarcaciones. L3Harris subcontrató a Swiftships , un constructor naval con sede en Luisiana, para construir los buques, con un desplazamiento de unas 500 toneladas. [49] Está previsto que el prototipo esté terminado a finales de 2022. Es el primer programa de plataforma naval no tripulada en esta clase de buques, que probablemente desempeñará un papel importante en el apoyo a la estrategia de Operaciones Marítimas Distribuidas [50] de la Armada de los EE. UU. Anteriormente, Swiftships se asoció con la Universidad de Luisiana en 2014 para construir la clase de pequeños USV Anaconda (AN-1) y más tarde Anaconda (AN-2). [51]
El 13 de abril de 2022, Estados Unidos envió "buques de defensa costera no tripulados" no especificados a Ucrania en medio de la invasión rusa de Ucrania en 2022 como parte de un nuevo paquete de seguridad. [52]
La BBC presentó la teoría de que en la explosión del puente de Crimea de 2022 se utilizó un vehículo de superficie no tripulado . [53] Después de las explosiones en este puente en julio de 2023, el Comité Antiterrorista de Rusia afirmó que Ucrania utilizó vehículos de superficie no tripulados para atacar el puente. [54]
En diciembre de 2023, Rusia presentó su primer USV kamikaze llamado "Oduvanchik". Se informa que el dron marino puede transportar hasta 600 kg de explosivos, tiene un alcance de 200 km y una velocidad de 80 km/h. Fue desarrollado por Kingisepp Machine -Planta de Construcción [55]
En una ceremonia celebrada el 9 de enero de 2024, TCB Marlin ingresó al servicio en las Fuerzas Navales de Turquía como el primer USV armado con el número de casco TCB-1101 y el nombre Marlin SİDA. [56]
El 29 de octubre de 2022, durante la invasión rusa de Ucrania , las fuerzas armadas ucranianas realizaron un ataque con varios vehículos estadounidenses contra buques de guerra rusos en la base naval de Sebastopol . Según el Ministerio de Defensa ruso , siete vehículos estadounidenses participaron en el ataque con el apoyo de ocho vehículos aéreos no tripulados . Este evento representa el primer uso de vehículos de superficie no tripulados en la guerra naval. [57] Naval News informó que se habían producido pocos daños en cualquiera de los dos buques de guerra que fueron alcanzados por los pequeños vehículos estadounidenses, una fragata rusa y un dragaminas. Sin embargo, el efecto militar del ataque al puerto protegido de Sebastopol superó el daño directo porque llevó a la Armada rusa a adoptar una actitud protectora, "esencialmente encerrándola en el puerto... Rápidamente se agregaron nuevas defensas y se impusieron nuevos procedimientos". y había mucha menos actividad. Los buques de guerra más poderosos de Rusia en la guerra [estaban a mediados de noviembre] en su mayoría amarrados en el puerto". [58] El Instituto Naval de EE. UU. informó que, para diciembre de 2022, la "Armada rusa ahora sabe que es vulnerable en su base naval principal, lo que hace que se retire más hacia su caparazón, aumentando las defensas y reduciendo la actividad en el exterior". [59] Un segundo ataque de vehículos estadounidenses se produjo a mediados de noviembre en Novorossiysk , también en el Mar Negro , pero mucho más lejos del territorio ocupado por Rusia que Sebastopol. [60]
En enero de 2023, SpaceX restringió la concesión de licencias de su tecnología de comunicación por Internet por satélite Starlink al uso comercial, excluyendo el uso militar directo en sistemas de armas. La limitación restringió un uso del diseño de USV utilizado por Ucrania a finales de 2022. Al mismo tiempo, Rusia aumentó sus capacidades en pequeños USV explosivos que se habían utilizado para embestir un puente ucraniano el 10 de febrero de 2023. En febrero, la nueva capacidad rusa con los USV y las restricciones de comunicación de los anteriores USV ucranianos podrían afectar el equilibrio de la guerra naval. Según Naval News, "el Mar Negro parece volverse más amigable para Rusia nuevamente". [61] Sin embargo , la posibilidad de que un uso más amplio de los vehículos estadounidenses influya en el resultado del conflicto no está resuelta, ya que tanto las limitaciones físicas de la tecnología existente como las capacidades emergentes contra los vehículos estadounidenses pueden hacer que estos buques sean vulnerables. [62]
El 4 de agosto de 2023, el Olenegorsky Gornyak , un buque de desembarco de clase Ropucha, sufrió graves daños en la base naval de Novorossiysk en el Mar Negro después de ser alcanzado por un dron marítimo ucraniano que transportaba 450 kilogramos de TNT. [63] Fue fotografiado inclinado pesadamente hacia un lado mientras era remolcado de regreso a puerto. [64] Unos 100 miembros del personal de servicio estaban a bordo en ese momento. [sesenta y cinco]
El 1 de febrero de 2024, la corbeta de misiles clase Tarantul-III Ivanovets fue hundida en la bahía de Donuzlav tras ser atacada por vehículos estadounidenses ucranianos. [66]
La guerra naval en el Mar Negro durante la guerra rusa contra Ucrania ha visto una serie de contramedidas intentadas contra la amenaza de los drones no tripulados ucranianos.
Debido al ataque con aviones no tripulados a la base naval de Sebastopol en octubre de 2022, las fuerzas rusas habían desplegado varias contramedidas iniciales. Han entrenado delfines para proteger la Base Naval, mientras utilizan diversas barreras o redes para detener nuevos ataques. Un cambio temprano importante a mediados de 2023 fue el uso de camuflaje deslumbrante , que según Reuters está "diseñado para disfrazar el rumbo y la velocidad de un barco en el mar; tiene como objetivo confundir a los operadores modernos de drones y satélites suicidas y evitar que identifiquen fácilmente barcos importantes". ", mientras que los disparos desde helicópteros pueden usarse para destruir drones ucranianos durante un ataque. [67] [68]
En diciembre de 2023, el esfuerzo ruso para contrarrestar los vehículos estadounidenses ucranianos en el Mar Negro se había ampliado para incluir: [69]
En enero de 2024, las contramedidas rusas se habían vuelto cada vez más eficaces y la Armada de Ucrania indicó que algunas "tácticas ofensivas de vehículos estadounidenses que se elaboraron en 2022 y 2023 no funcionarán en 2024". y que esta realidad militar estaba impulsando el cambio en el lado ucraniano. Ucrania está desarrollando vehículos submarinos autónomos (AUV) para aumentar la capacidad ofensiva contra las defensas mejoradas de los USV rusos. [70]
El 1 de febrero de 2024, la corbeta rusa Ivanovets fue hundida por drones. [71] [72] [73] [74]
Un campo de investigación emergente examina si la proliferación de buques de superficie no tripulados puede afectar la dinámica de la crisis o la escalada dentro de la guerra. Un informe exploratorio sobre el tema del Centro de Análisis Navales sugiere siete posibles preocupaciones para la competencia militar, incluida una escalada accidental, deliberada e inadvertida. [75] Si bien estudios recientes han examinado el impacto de los sistemas aéreos no tripulados en la gestión de crisis, el registro empírico de los sistemas no tripulados de superficie y subsuelo es más limitado, ya que estas tecnologías aún no se han empleado ampliamente. [76] Según un artículo publicado por Reuters , estos drones se fabrican a un costo de 250.000 dólares cada uno. Utilizan dos detonadores de impacto extraídos de bombas rusas. Con una longitud de 5,5 metros, cuentan con una cámara para permitir que un humano los maneje y se propulsan con un chorro de agua con una velocidad máxima de 80 kilómetros por hora y una autonomía de 60 horas. Dado su coste relativamente bajo, en comparación con los misiles o las bombas, pueden desplegarse en un ataque masivo. Su bajo perfil también los hace más difíciles de atacar. [67]
En el futuro se espera que muchos buques de carga no tripulados crucen las aguas. [77] En noviembre de 2021, se botó en Noruega el primer buque de carga autónomo, el MV Yara Birkeland . Se espera que el barco totalmente eléctrico reduzca sustancialmente la necesidad de viajes en camión. [78]
En 2021, los primeros buques urbanos autónomos del mundo, Roboats , se desplegaron en los canales de Ámsterdam , Países Bajos. Los barcos desarrollados por tres instituciones podrían transportar hasta cinco personas, recoger residuos , entregar mercancías , controlar el medio ambiente y proporcionar "infraestructura bajo demanda". [79] [80] [ necesita actualización ]
Los vehículos de superficie no tripulados también pueden ayudar en el cultivo de algas y ayudar a reducir los costos operativos. [81] [82]
