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Los vehículos submarinos autónomos (AUV) se han convertido en una tecnología de creciente interés para las aplicaciones de vigilancia y seguridad marítima. Con la necesidad de mejorar rápidamente la funcionalidad, el rendimiento, la eficiencia energética y el tamaño de sus flotas, los gobiernos de todo el mundo solicitan habitualmente contribuciones públicas a la investigación para acelerar el desarrollo de AUV.
El mercado de AUV en rápido crecimiento se está impulsando más allá de las aplicaciones militares como inteligencia, vigilancia y reconocimiento (ISR), contramedidas de minas (MCM) y guerra antisubmarina (ASW). Los AUV también pueden ofrecer colaboración con vehículos tripulados.

Un gráfico conceptual de vehículos no tripulados en aplicaciones de vigilancia subacuática. Imagen utilizada por cortesía de Terracciano, Bazzarello, Caiti, A. et al. Robots marinos para vigilancia subacuática. Curr Robot Rep 1, 159–167 (2020). (CC BY 4.0)

La DARPA (Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa) de los Estados Unidos ha hecho convocatorias abiertas para que los innovadores se unan a competencias personalizadas durante años, incluido el reciente Subterranean Challenge, que fomentó el desarrollo de vehículos autónomos para entornos subterráneos, y el SHRIMP Competition, que desafió a los diseñadores. para crear micro-robótica.
En una línea similar, la Royal Navy del Reino Unido ha hecho un llamado a los equipos para que desarrollen tecnologías para avanzar en la creación de AUV.

Capacidades existentes de la tecnología AUV

Si bien los AUV pueden realizar una amplia gama de misiones, deben hacerlo en un entorno hostil con una intervención humana restringida. Las ondas electromagnéticas convencionales utilizadas para la comunicación de vehículos autónomos terrestres (AV) no son adecuadas en entornos acuáticos. Mientras tanto, se requiere una fuente de energía de alta densidad con suficiente potencia para impulsar sensores de aguas profundas.
Tecnología de comunicaciones y redes: Como el agua distorsiona las señales, los métodos de comunicación que incluyen GPS, móviles, radar WiFi y LiDAR son ineficaces para los AUV. La acústica es la solución más adecuada; sin embargo, presenta los desafíos de la difusión de la señal, el ancho de banda relativamente bajo y el consumo de energía.
Tecnología de navegación de precisión: La navegación de línea de base larga (LBL) se utiliza comúnmente para la navegación acústica tridimensional de AUV de aguas profundas. El Orca AUV de Boeing está equipado con un sonar con visión de futuro y algoritmos autónomos para evitar obstáculos.
Soluciones energéticas: La duración de la batería puede reducirse significativamente cuando los AUV deben funcionar en aguas profundas, ya que los propulsores consumen la mayor cantidad de energía. Se utilizan baterías de hidruro metálico de níquel (NiMH) ya que tienen una tasa de degradación más lenta y menos probabilidad de fugas que las baterías de iones de litio. El HUGIN Endurance AUV de próxima generación de Kongsberg Maritime tiene capacidades de carga submarina impulsadas por diferentes temperaturas en varias profundidades del océano.
Sensores acústicos: Los AUV pueden llevar varios sensores que les ayudan a navegar de forma autónoma, cartografiar las características del océano y localizar objetivos de forma rápida y precisa. Los sensores acústicos incluyen sonares de barrido lateral (SSS), sonares de apertura sintética (SAS), ecosondas, perfiladores de subfondo (SBP). Mientras tanto, las cámaras acústicas proporcionan una solución alternativa y sensores magnéticos como magnetómetros, cámaras ópticas y escáneres láser.
Inteligencia artificial: Empujar a los AUV para ganar independencia, navegar situaciones complejas y resolver problemas de forma autónoma, se debe considerar la inteligencia artificial. La IA se utiliza para impulsar la planificación de rutas autónomas, la toma de decisiones y la generación de señales, los controladores de carga útil y la clasificación y detección de detección de objetivos.

Representación del XLUUV / Manta / S201. Imagen utilizada por cortesía de MSubs

Por qué los gobiernos están pidiendo contribuciones públicas

Los gobiernos de todo el mundo son conscientes de la creciente necesidad de conciencia operativa submarina y entrega de carga útil. Las capacidades futuras en esta área son cruciales para garantizar que las misiones se puedan realizar con confiabilidad. Sin embargo, si bien ha habido muchas mejoras en las capacidades de los AUV, hay una falta significativa de opciones en el espacio de batalla submarino.
La competencia del banco de pruebas de vehículos submarinos sin tripulación del gobierno del Reino Unido, que forma parte de la última etapa de la competencia Desarrollo de la capacidad submarina de la Royal Navy, tiene como objetivo probar sensores y cargas útiles innovadores en un vehículo submarino sin tripulación extragrande (XLUUV). El objetivo es ayudar a la Royal Navy a innovar para la próxima generación de capacidades submarinas, comprender completamente los límites operativos de los sistemas AUV y aumentar la cantidad de plataformas listas para la entrega disponibles.
Al pedir al público en general que contribuya a la investigación y el desarrollo (I + D) de AUV, los gobiernos están brindando a los innovadores de la industria y el mundo académico la oportunidad de desarrollar y probar cualquier tecnología que tengan que esté alineada con las capacidades futuras. Con la creación de prototipos, la experimentación y la demostración prudentes, los gobiernos tienen la oportunidad de desbloquear e incorporar capacidades de vanguardia en el desarrollo de AUV.
Solicitar innovaciones tecnológicas de las instituciones en un foro abierto permite a los gobiernos y las organizaciones aprovechar fuentes externas y diversificar las inversiones en I + D. Sin embargo, la creación de un foro abierto trae tanto ventajas como desventajas.

Pros y contras de los modelos de innovación abiertos frente a los cerrados. Imagen utilizada por cortesía de Nunes y Abreu. (CC BY 4.0)

Ya sea que se utilicen para exploración, investigación, militares o de defensa, se seguirán desarrollando tecnologías avanzadas utilizadas en submarinos autónomos. El compromiso continuo de los gobiernos para impulsar el desarrollo de AUV seguramente estimulará la innovación, al igual que la competencia en el ámbito submarino, con países como la Marina de los EE. UU. Que tienen un presupuesto sustancial para crear una arquitectura de flota más distribuida.
Sin duda, la innovación abierta permitirá a los gobiernos explotar la diversidad y aumentar el conocimiento. Sin embargo, un foro abierto es un compromiso entre la probabilidad de un gran avance y la probabilidad de fracaso.