Robo-pingüino: cómo las aves artificiales están transmitiendo los secretos de las corrientes oceánicas | Océanos

Si parece un pingüino y nada como un pingüino, pero en realidad es un robot, entonces debe ser el último avance en equipos sensoriales marinos.

El Quadroin es un vehículo submarino autónomo (AUV): una máquina autopropulsada impresa en 3D diseñada para imitar a un pingüino con el fin de medir las propiedades de los remolinos oceánicos.

Fue desarrollado por Burkard Baschek mientras era director del Instituto de Dinámica del Océano Costero de Alemania en el Helmholtz Center Hereon en Geesthacht después de ver cómo más de $ 20,000 de su equipo se hundían en el fondo del Océano Pacífico.

Una imagen de la NASA de los remolinos y pequeñas corrientes justo debajo de la superficie del océano, que muestra el patrón de remolinos de floraciones de fitoplancton en el sur del Océano Atlántico.
Una imagen de la NASA de los remolinos y pequeñas corrientes justo debajo de la superficie del océano, que muestra el patrón de remolinos de floraciones de fitoplancton en el sur del Océano Atlántico. Fotografía: Nasa / Zuma / Rex / Shutterstock

Los remolinos son pequeñas corrientes oceánicas que otros métodos de investigación han luchado por capturar. Influyen en todos los animales y plantas de los mares, así como en el clima de la Tierra, impulsando aproximadamente el 50% de toda la producción de fitoplancton. La base de la cadena alimentaria marina, el fitoplancton y otras plantas marinas como las algas marinas y el plancton de algas también producen hasta un 70% del oxígeno atmosférico.


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“Cada cuarto aliento que toma cada ser humano depende de esos pequeños remolinos oceánicos”, dice Baschek, quien ahora es director del Museo Oceanográfico Alemán en el puerto norteño de Stralsund.

A pesar de su importancia, los remolinos son poco conocidos dentro de la comunidad científica porque son pequeños; algunos tienen solo 10 metros de diámetro y una vida útil promedio de 12 horas, lo que representa un gran desafío para las observaciones oceánicas. Incluso existen pocas medidas detalladas.

Baschek desarrolló por primera vez una serie de aproximadamente 20 sensores conectados a una cuerda, para ser remolcados detrás de un barco para medir variables oceanográficas clave en los remolinos, como temperatura, salinidad, presión, clorofila y oxígeno. Pero la cuerda se engancharía en rocas, redes de pesca o contenedores, enviando todos los datos al lecho marino.

“La única forma de evitar tales peligros bajo el agua era desarrollar un dispositivo que pudiera realizar estas mediciones sin estar atado a una cuerda”, dice Baschek.

Un pingüino gentoo nadando en un acuario zoológico.
Un pingüino gentoo. La forma de las aves proporcionó el modelo óptimo para hacer que el Quadroin fuera lo más aerodinámico posible, encontró el equipo. Fotografía: Xinhua / Rex / Shutterstock

La solución provino de Rudolf Bannasch y su equipo en la empresa EvoLogics, con sede en Berlín, que se especializa en biónica basada en la evolución natural. Bannasch sabía exactamente lo que necesitaba Baschek: un pingüino.

“Los pingüinos proporcionan una forma con características de racionalización óptimas”, dice Bannasch. Sus estudios en sistemas de comunicación y navegación submarina inalámbricos sugieren que los pingüinos son entre un 20% y un 30% más aerodinámicos que cualquier cosa diseñada en un laboratorio, ideal para las mediciones de alta velocidad que buscaba Baschek.

En abril, el primer prototipo de Quadroin – el nombre deriva de «quadro», después de las cuatro hélices que mueven el AUV, y «pingüino» – tuvo su viaje inaugural en un lago cerca de Berlín. Tiene una velocidad máxima de ocho nudos (9.2 mph) y utiliza los mismos sensores que solía ser remolcado con una cuerda. El Quadroin, sin embargo, puede vagar libremente por el agua, evitando obstrucciones, a profundidades de 150 metros.

Un elemento del estudio de los remolinos que ha dejado perplejos a los científicos es que deben medirse en varios lugares simultáneamente. Bannasch y sus colegas están trabajando para crear dos pingüinos artificiales más que actuarían como un «enjambre», nadando al unísono y comunicándose entre sí.

“Desarrollamos los primeros módems submarinos que cantan para que los Quadroins puedan enviar y recibir señales de gorjeo similares a las de los delfines”, dice Bannasch.

Burkard Baschek con el pingüino artificial que ayudó a desarrollar.
Burkard Baschek con el pingüino artificial que ayudó a desarrollar. Puede sumergirse a 150 metros y evitar obstáculos. Fotografía: Hereon / Florian Büttner

Junto con otros sensores en miniatura, como el GPS, integrados en el cuerpo de un metro de largo, los robo-pingüinos pueden transmitirse datos entre sí, así como en tiempo real a un barco de investigación. La compañía tiene como objetivo utilizar inteligencia artificial para permitir el comportamiento y la toma de decisiones inteligentes del grupo, de modo que los Quadroin sepan qué significan las mediciones y qué pasos dar a continuación.

Aunque se desarrolló para medir los procesos oceánicos que evolucionan rápidamente, los Quadroins de 25 kg (55 lb) también podrían usarse para estudios en entornos donde otros vehículos no pueden ir, por ejemplo, bajo el hielo marino o en aguas poco profundas. “Se pueden estacionar en las estaciones de atraque y realizar misiones de investigación regulares cuando las tormentas impiden que los barcos salgan del puerto. En el Mar del Norte, por ejemplo, este es el caso casi cada dos días ”, dice Baschek.

A unos 80.000 euros (69.000 libras esterlinas) cada uno, los Quadroins no son baratos, aunque eso es aproximadamente lo mismo que el costo de contratar un barco de investigación totalmente equipado por solo un día. La mayoría de los demás AUV de alto rendimiento también son más costosos y menos versátiles. La esperanza es que los Quadroins puedan hacer que los estudios marinos remotos sean mucho más accesibles para universidades, institutos de investigación y empresas oceanográficas que carecen de grandes presupuestos.

En cuanto a perderlos en el fondo del océano, los pingüinos artificiales tienen un truco final que también imita a sus homólogos de la vida real: si la electrónica falla y los sensores se apagan, flotan.