Tecnologia de navegação robótica explorará o oceano profundo
A navegação relativa ao terreno ajudou o Perseverance a pousar – e o Ingenuity a voar – autonomamente em Marte. Agora é hora de testar um sistema semelhante enquanto exploramos outra fronteira.
Em 14 de maio, o navio Okeanos Explorer da National Oceanic and Atmospheric Administration ( NOAA ) partirá de Port Canaveral, na Flórida, em uma expedição de duas semanas liderada pela NOAA Ocean Exploration , apresentando a demonstração tecnológica de um veículo subaquático autônomo. Chamado Orpheus , esta nova classe de robô submersível apresentará um sistema que o ajudará a encontrar seu caminho e identificar características científicas interessantes no fundo do mar.
A navegação relativa ao terreno foi fundamental para ajudar o rover Perseverance Mars 2020 da NASA a fazer seu pouso preciso no Planeta Vermelho em 18 de fevereiro. O sistema permitiu que o robô descendente mapeasse visualmente a paisagem marciana, identificasse perigos e, então, escolhesse um lugar seguro para pousar sem assistência humana. De forma semelhante, o Ingenuity Mars Helicopter da agência usa um sistema de navegação baseado em visão para rastrear características da superfície no solo durante o voo, a fim de estimar seus movimentos pela superfície marciana.
Desenvolvido por engenheiros do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA no sul da Califórnia, uma evolução da navegação baseada em visão que foi usada em Marte agora passará por um teste um pouco mais perto de casa: na costa leste dos EUA, no Oceano Atlântico.
Equipamentos grandes e de alta potência para localização, como sonar, normalmente seriam necessários para navegar nas águas escuras e frequentemente turvas perto do fundo do mar. Ao utilizar um sistema de câmeras e luzes de baixa potência, juntamente com software avançado, o Orpheus é uma ordem de magnitude mais leve do que a maioria dos submersíveis de águas profundas. Menor do que um quadriciclo e pesando cerca de 550 libras (250 quilos), o Orpheus foi projetado para ser ágil, fácil de operar e robusto ao explorar profundidades inacessíveis à maioria dos veículos.
Projetado pela Woods Hole Oceanographic Institution ( WHOI ) em colaboração com o JPL, o Orpheus pode trabalhar sem amarras em quase qualquer lugar do oceano, incluindo as profundidades mais extremas. Por fim, a equipe do projeto espera ver um enxame desses robôs subaquáticos trabalhando em equipe para construir mapas 3D das vastas regiões do fundo do oceano inexplorado na zona hadal – regiões mais profundas do que 20.000 pés (6.000 metros). Mas antes que o robô possa explorar essas profundidades, ele deve primeiro ser colocado à prova em águas mais rasas.
Mergulhando no Futuro
“Esta demonstração tecnológica será usada para reunir dados para demonstrar a viabilidade da navegação relativa ao terreno no oceano, ao mesmo tempo em que mostra como vários robôs operarão juntos em ambientes extremos”, disse Russell Smith, engenheiro mecânico de robótica no JPL. “Esses testes nos colocarão no caminho certo para iniciar mergulhos futuros na zona hadal e buscar de forma inteligente regiões emocionantes de alta atividade biológica.”
A versão de navegação baseada em visão do Orpheus é chamada de odometria visual-inercial, ou xVIO, e funciona usando um sistema de câmeras avançadas e software de correspondência de padrões, juntamente com instrumentos que podem medir precisamente sua orientação e movimento. Conforme o Orpheus viaja sobre o fundo do mar, o xVIO identifica características – como rochas, conchas e corais – abaixo do veículo. Assim como lembrar pontos de referência durante uma viagem, o xVIO construirá mapas 3D usando essas características como pontos de referência para ajudá-lo a navegar. Mas esse sistema é mais do que simplesmente um meio de evitar que o robô submersível se perca.
Os mapas de alta resolução que o xVIO cria são armazenados na memória para que, quando o Orpheus retornar à área, ele reconheça a distribuição única dos recursos e os use como ponto de partida para expandir sua exploração. E ao trabalhar com robôs companheiros, os mapas podem ser compartilhados, referenciados e desenvolvidos para identificar rapidamente áreas de interesse científico.
“No futuro, alguns dos ambientes oceânicos mais extremos estarão ao nosso alcance. De fossas oceânicas profundas a fontes hidrotermais, há muitos novos destinos que exploraremos”, disse Andy Klesh, engenheiro de sistemas também no JPL. “Ao permanecermos pequenos, criamos uma ferramenta nova e simplificada para cientistas oceânicos – uma que beneficia diretamente a NASA como um sistema analógico para exploração espacial autônoma.”
Mas Klesh destacou outra virtude da colaboração entre a NASA e organizações como WHOI e NOAA, com sua ampla experiência oceanográfica: as tecnologias que estão sendo desenvolvidas para explorar os oceanos da Terra com veículos subaquáticos autônomos, inteligentes, pequenos e robustos poderiam, em última análise, ser aproveitadas para explorar os oceanos de outros mundos.
Análogos da Terra são frequentemente usados como substitutos ambientais para outros locais no sistema solar. Por exemplo, a lua Europa de Júpiter possui um oceano subterrâneo que poderia hospedar condições favoráveis à vida.
“Nas profundezas hadais da Terra, as pressões são aproximadamente equivalentes ao fundo do oceano subterrâneo de Europa, que se acredita ter talvez 80 quilômetros [50 milhas] de profundidade”, disse Tim Shank, o biólogo que lidera o programa HADEX (Hadal Exploration) do WHOI. “É algo profundo pensar que esta expedição pode ser o trampolim para novas descobertas sobre nosso próprio planeta, incluindo a resposta à pergunta mais fundamental: a vida é exclusiva da Terra ou há outros lugares além deste ponto azul claro onde a vida poderia ter surgido? Mas antes de podermos explorar Europa ou qualquer outro mundo oceânico, temos que entender melhor nosso próprio lar primeiro.”
Para mais informações sobre a demonstração tecnológica, consulte:
https://oceanexplorer.noaa.gov/okeanos/explorations/ex2102/welcome.html