DARPA construye un dron submarino que recolecta energía y nunca se queda sin ella.

La semana pasada, DARPA adjudicó contratos a Northrop Grumman Systems Corporation y Martin Defense Group (antes Navatek) para construir versiones de demostración del nuevo vehículo submarino no tripulado Manta Ray. También adjudicó un contrato separado a Metron para la característica más importante de Manta Ray: un sistema de recolección de energía para alimentarlo indefinidamente, lo que permitiría al submarino robot llevar a cabo misiones que duren meses o años sin volver a la base o repostar.

Según la página de inicio del programa, el Manta Ray demostrará tecnologías clave para hacer posible una nueva clase de submarinos robóticos de “larga duración, largo alcance y con capacidad de carga útil”, capaces de “operaciones persistentes en entornos de avanzada”. La capacidad de carga útil sugiere que el Manta Ray podría llevar cualquier cosa, desde un pequeño conjunto de sonares remolcados para la detección de submarinos hasta sensores acústicos para colocar en el fondo del mar, pasando por equipos de guerra electrónica, o tal vez la nueva mina Hammerhead de la Armada estadounidense, diseñada para ser lanzada por submarinos no tripulados. Esta es la segunda ronda de financiación de Manta Ray tras los contratos concedidos el año pasado, lo que sugiere que el programa está bien encaminado.

DARPA describe el trabajo realizado, que incluye la autonomía para enfrentarse a los obstáculos y hacer frente a lo inesperado, como los fallos del sistema. Manta Ray dispondrá de inteligencia artificial para identificar y responder a otros buques y submarinos, además de nuevos sensores. Otros desarrollos incluyen la mitigación de la bioincrustación marina, que ha sido un problema desde que los percebes se encontraron por primera vez con los barcos de madera, y sigue siendo un problema para los buques modernos en despliegue prolongado.

Pero el mayor reto es la energía. Mientras que los nuevos submarinos robóticos gigantes, como el Orca de la Marina estadounidense, que entrará en servicio en 2023, llevarán a cabo misiones de 90 días con fuentes de energía convencionales, el Manta Ray aspira a tener una resistencia mucho mayor recogiendo la energía del mar para recargarse. Esta es una de las razones de su inusual forma: necesita una resistencia mínima para aprovechar al máximo las limitadas reservas de energía. También hace que el submarino sea muy sigiloso.

El concepto de recolección de energía ya se ha probado en los buques de superficie no tripulados de la Armada estadounidense, como los barcos Wave Glider que desembarcaron recientemente en Escocia. Estas embarcaciones utilizan una combinación de energía solar y energía de las olas para su propulsión y para alimentar su electrónica, por lo que son efectivamente ilimitadas. En 2020, un Wave Glider llegó a Australia tras viajar más de un año y más de 16.000 kilómetros desde San Francisco. Estas embarcaciones se utilizan para patrullas antisubmarinas de largo alcance y otras misiones más clandestinas.

La alimentación de los vehículos submarinos es más difícil, ya que no tienen acceso a la energía solar ni a la de las olas. El método más establecido es el motor térmico, como el desarrollado por Teledyne Webb con financiación de la Oficina de Investigación Naval a principios de la década de 2000. El calor del agua circundante calienta una serie de tubos llenos de cera montados en la embarcación. La cera se expande al calentarse, produciendo suficiente fuerza para comprimir un depósito de nitrógeno a alta presión. Esto puede utilizarse para cambiar la flotabilidad -el método de propulsión del planeador- o para generar electricidad. Los competidores de Manta Ray, Northrop Grumman, han trabajado recientemente con Seatrec en un concepto similar de generación de energía bajo el agua, lo que puede servir de base para su diseño.

Otros posibles métodos de captación de energía son los módulos termoeléctricos, recientemente demostrados por investigadores de la Universidad de Glasgow. Estos módulos utilizan la diferencia de temperatura entre distintas partes del vehículo para producir una corriente eléctrica pequeña pero significativa, suficiente, según los investigadores, para alimentar un vehículo submarino no tripulado. Se sabe que Boeing que construye el submarino no tripulado Orca de la Armada, trabaja en este campo.

Una imagen de la Manta Ray se muestra equipada con una ‘cometa’ recolectora de energía que extrae de las corrientes oceánicas

Una imagen anterior publicada por el equipo del proyecto Manta Ray sugiere otra posible fuente de energía, mostrando la nave anclada al fondo del mar mientras un vehículo más pequeño se desliza por encima de ella con una cuerda de sujeción. Se trata de la “cometa submarina” desarrollada por la Universidad Estatal de Carolina del Norte para DARPA en asociación con Navatek, otro de los aspirantes a la Manta Ray.

Al igual que las cometas de generación de energía que se están desarrollando como alternativa a las turbinas eólicas, el dispositivo utiliza el diferente flujo de agua a diferentes “altitudes”.  El investigador principal, Chris Vermillion, de la Universidad Estatal de Carolina del Norte, lleva una década desarrollando modelos y sistemas de control para sistemas de captación de energía atados, y su equipo está trabajando con oceanógrafos para garantizar que la cometa encuentre siempre la corriente más fuerte. Una vez que la Manta Ray se ha recargado, levanta la cometa y echa el ancla de nuevo.

Sin embargo, es posible que no haya un ganador absoluto y que varios métodos diferentes de recolección de energía sean eficaces.

Esto sugiere que DARPA podría seguir adelante con varios diseños diferentes de Manta Ray para diferentes misiones: océano profundo frente a litoral, o templado frente a ártico. En cualquier caso, el reto de dotar de energía a los submarinos robot de forma indefinida está en proceso de ser superado. Es probable que esto transforme el campo de la guerra submarina, ya que significa que no es necesario un gran submarino tripulado de propulsión nuclear para mantener una presencia permanente en aguas disputadas. En el futuro, la mayor amenaza puede que no sean los submarinos tripulados, sino los bancos de mantarrayas al acecho.

David Hambling

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