Bezzałogowy pojazd podwodny - Unmanned underwater vehicle
Bezzałogowe pojazdy podwodne ( UUV ), czasami nazywane dronami podwodnymi , to wszelkie pojazdy podwodne, które są w stanie działać pod wodą bez obecności człowieka . Pojazdy te są zrobotyzowane i można je podzielić na dwie kategorie zdalnie sterowanych pojazdów podwodnych (ROUV), które są zdalnie sterowane przez człowieka; oraz autonomiczne pojazdy podwodne (AUV), które są wysoce zautomatyzowane i działają niezależnie od bezpośredniego działania człowieka. Czasami tylko pojazdy z drugiej kategorii są uważane za rodzaj autonomicznych robotów , ale te z pierwszej kategorii to również roboty, choć wymagające zdalnego operatora , podobnie jak roboty chirurgiczne .
Aplikacje
Marynarka wojenna wielu krajów, w tym USA, Wielkiej Brytanii, Francji, Rosji i Chin, obecnie tworzy bezzałogowe pojazdy, które mają być wykorzystywane w wojnach oceanicznych do wykrywania i likwidowania podwodnych min. Na przykład REMUS to robot o długości trzech stóp, używany do usuwania min na jednej mili kwadratowej w ciągu 16 godzin. Jest to o wiele bardziej wydajne, ponieważ zespół nurków potrzebowałby ponad 21 dni na wykonanie tego samego zadania. Oprócz UUV w celu rozminowania, autonomiczne okręty podwodne zaczęły być prototypowane od 2008 roku. Zwłaszcza autonomiczne okręty podwodne borykają się z wieloma takimi samymi problemami etycznymi, jak inne bezzałogowe bronie. Inne zastosowania obejmują inspekcję kadłubów statków (Bluefin), inspekcję wraków (Blueye Pioneer), odkażanie reaktora jądrowego, eksplorację oraz wydobycie/wiercenie.
Bezzałogowe pojazdy podwodne mają inne potencjalne zastosowania wojskowe. Ankieta przeprowadzona przez RAND Corporation dla armii amerykańskiej przeanalizowała misje, które bezzałogowe pojazdy podwodne mogą wykonywać, w tym wywiad, rozpoznanie , środki przeciwminowe i okręty podwodne . W przeglądzie wymieniono je od najważniejszych do najmniej ważnych.
OODA Technologies, firma zajmująca się gromadzeniem i analizą danych, jest bardzo zainteresowana wykorzystaniem UUV wzdłuż wybrzeży Kanady. Według OODA te bezzałogowe statki zapewniają znacznie większe pokrycie obszaru przy znacznie niższych kosztach. Stwierdzono również, że jakość danych zwracanych przez bezzałogowe statki morskie jest znacznie wyższa niż w przypadku tradycyjnych statków załogowych.
Eksploracja i badania głębinowe
Bezzałogowe pojazdy podwodne mogą być wykorzystywane do eksploracji i badań głębinowych. Na przykład zdalnie sterowane pojazdy były wykorzystywane do pobierania próbek z dna morskiego w celu pomiaru zawartości mikroplastiku , badania fauny i struktur głębinowych oraz odkrywania nowych gatunków podwodnych.
UUV są powszechnie używane w badaniach oceanicznych, do celów takich jak pomiar prądu i temperatury, mapowanie dna oceanu i wykrywanie kominów hydrotermalnych . Bezzałogowe pojazdy podwodne wykorzystują mapowanie dna morskiego , batymetrię , kamery cyfrowe, czujniki magnetyczne i obrazowanie ultradźwiękowe.
Woods Hole Oceanographic Institution zatrudnia pojazd o nazwie Sentry, który jest przeznaczony do mapowania dna oceanu na głębokości sześciu tysięcy metrów. Pojazd jest ukształtowany tak, aby zminimalizować wodoodporność podczas nurkowania i wykorzystuje systemy komunikacji akustycznej do informowania o stanie pojazdu podczas pracy. Bezzałogowe pojazdy podwodne są w stanie rejestrować warunki i teren pod lodem morskim, ponieważ ryzyko wysłania pojazdu bezzałogowego w niestabilne formacje lodowe jest znacznie mniejsze niż w przypadku statku załogowego. Bezzałogowe pojazdy typu szybowcowego są często używane do pomiaru temperatury oceanu i natężenia prądu na różnych głębokościach. Ich prostota i niższe koszty operacyjne pozwalają na rozmieszczenie większej liczby UUV z większą częstotliwością, zwiększając dokładność i szczegółowość raportów o pogodzie oceanicznej. Wiele UUV zaprojektowanych w celu zbierania próbek lub obrazów dna morskiego jest typu holowanego, ciągniętego przez linę statku wzdłuż dna morskiego lub powyżej. Pojazdy holowane mogą być wybrane do zadań wymagających dużej mocy i transmisji danych, takich jak testowanie próbek i obrazowanie w wysokiej rozdzielczości, ponieważ ich kabel holowniczy służy jako sposób komunikacji między kontrolerem a statkiem. W 2021 r. naukowcy zademonstrowali inspirowanego biologicznie, samozasilającego się miękkiego robota do operacji głębinowych, który jest w stanie wytrzymać ciśnienie w najgłębszej części oceanu w Rowie Mariańskim . Robot ma sztuczne mięśnie i skrzydła z giętkich materiałów i elektroniki rozmieszczonej w jego silikonowym korpusie i może być używany do eksploracji i monitorowania środowiska .
Science Direct twierdzi, że wykorzystanie bezzałogowych pojazdów podwodnych stale rośnie od czasu ich wprowadzenia w latach 60. XX wieku i znajduje ich najczęstsze zastosowanie w badaniach naukowych i gromadzeniu danych. Oceanservice opisuje zdalnie sterowane pojazdy (ROV) i autonomiczne pojazdy podwodne (AUV) jako dwie odmiany UUV, z których każdy może wykonywać te same zadania, pod warunkiem, że statek jest odpowiednio zaprojektowany.
Realizacje
Te przykłady zastosowań miały miejsce podczas czwartej iteracji ćwiczeń Zaawansowanej Technologii Morskiej, w sierpniu w Naval Undersea Warfare Center Division Newport. Pierwszy przykład bezzałogowych pojazdów podwodnych został zaprezentowany przez Northrop Grumman z bojami zrzutowymi z samolotu zwiadowczego. Podczas demonstracji firma wykorzystała: e Iver3-580 ( Northrop Grumman AUV), aby pokazać zdolność swoich pojazdów do zamiatania min, jednocześnie wyświetlając swój automatyczny system rozpoznawania celu w czasie rzeczywistym. Inna firma, Huntington Ingalls Industries , zaprezentowała swoją wersję bezzałogowego pojazdu podwodnego o nazwie Proteus. Proteus to pojazd podwodny działający w dwóch trybach, opracowany przez Huntingtona i Battelle, firma podczas prezentacji zaprezentowała swoje możliwości bezzałogowego pojazdu podwodnego, przeprowadzając demonstrację pełnego zabicia na dna morskiego. Podczas demonstracji pojazd wykorzystywał sonar z syntetyczną aperturą, który był przymocowany zarówno do lewej, jak i prawej burty statku, co pozwoliło bezzałogowemu pojazdowi podwodnemu zidentyfikować cele umieszczone pod wodą i ostatecznie je wyeliminować. Ross Lindman (dyrektor operacyjny w grupie wsparcia technicznego floty firmy) stwierdził, że „Wielkie znaczenie ma to, że przeprowadziliśmy pełny łańcuch zabijania”. „Przeprowadziliśmy skróconą wersję rzeczywistej misji. Nie powiedzieliśmy: „Cóż, robimy tę część i musisz sobie wyobrazić to czy tamto”. Przeprowadziliśmy całość, aby zilustrować zdolność, którą można wykorzystać w najbliższym czasie”. Ostateczna demonstracja bezzałogowych pojazdów podwodnych została pokazana przez General Dynamics , firma zaprezentowała swój międzydomenowy wieloplatformowy UUV za pomocą narzędzia symulującego teatralne planowanie działań wojennych. Dzięki wykorzystaniu tej symulacji pokazali statek bojowy przybrzeżny wraz z dwoma bezzałogowymi pojazdami podwodnymi. Celem tego ćwiczenia było zademonstrowanie szybkości komunikacji między operatorem a UUV. James Langevin, DR.I., członek podkomisji Komisji Sił Zbrojnych Izby Reprezentantów ds. pojawiających się zagrożeń, stwierdził w odniesieniu do tego ćwiczenia: „To wszystko prowadzi do tego, aby dowódca działań wojennych był w stanie podejmować decyzje, które są oparte na to, co uważa za wejście o wysokiej pewności, jest szybsze niż jego przeciwnik” – powiedział. „To jest cel – chcemy być w stanie … pozwolić im podejmować decyzje związane z wojną szybciej niż ktokolwiek inny”. Ćwiczenia te przeprowadzono w celu zaprezentowania zastosowań bezzałogowych pojazdów podwodnych w środowisku wojskowym, wraz z innowacjami stworzonymi przez każdą z firm, aby lepiej dostosować się do tych konkretnych typów misji.
Obawy
Głównym problemem związanym z bezzałogowymi pojazdami podwodnymi jest komunikacja. Komunikacja między pilotem a pojazdem bezzałogowym jest kluczowa, jednak istnieje wiele czynników, które mogą utrudniać połączenie między nimi. Jednym z głównych problemów jest zniekształcenie transmisji pod wodą, ponieważ woda może zniekształcać transmisje podwodne i opóźniać je, co może być bardzo poważnym problemem w misji wrażliwej na czas. Komunikacja jest zwykle zakłócona, ponieważ bezzałogowe pojazdy podwodne wykorzystują fale akustyczne, a nie bardziej konwencjonalne fale elektromagnetyczne . Transmisje fal akustycznych są często opóźnione o 1-2 sekundy, ponieważ poruszają się wolniej niż inne rodzaje fal. Nie obejmuje to warunków środowiskowych, które mogą również utrudniać komunikację, takich jak odbicie, załamanie i pochłanianie sygnału. Wpływają one na ogólne rozproszenie wody i degradują sygnał, sprawiając, że ten system komunikacji jest dość opóźniony w porównaniu z innymi źródłami komunikacji. Inny system, który wykorzystuje fale akustyczne, znajduje się w nawigacji tych bezzałogowych pojazdów, precyzyjna nawigacja jest koniecznością dla tych bezzałogowych pojazdów, aby wykonać swoją misję. Popularnym systemem nawigacji na pokładzie tych bezzałogowych pojazdów podwodnych jest pozycjonowanie akustyczne , które również boryka się z takimi samymi problemami jak komunikacja akustyczna, ponieważ korzystają z tego samego systemu. Królewska holenderska marynarka wojenna opublikowała artykuł szczegółowo opisujący swoje obawy dotyczące bezzałogowych pojazdów morskich. Królewska holenderska marynarka wojenna jest mocno zaniepokojona zdolnością UUV do unikania wykrycia i wykonywania zadań niemożliwych do wykonania na statkach załogowych. Zdolność adaptacyjna i użyteczność bezzałogowych pojazdów podwodnych oznacza, że trudno będzie przewidzieć i przeciwdziałać ich przyszłym działaniom. W ostatnich latach projekty takie jak TWINBOT rozwijają nowe sposoby komunikacji między kilkoma pojazdami AUV GIRONA500
2016 incydent
16 grudnia 2016 r. chiński okręt wojenny na Morzu Południowochińskim przechwycił podwodny dron, który był w trakcie pobierania przez statek badawczy US Navy USNS Bowditch . Dzień później chińskie Ministerstwo Obrony poinformowało, że zwróci drona Stanom Zjednoczonym. Pentagon potwierdził to i twierdzi, że dron używany do zbierania danych o pogodzie i temperaturze nie jest uzbrojony. Dron został zwrócony kilka dni później.