Navigazione autonoma attraverso l'Atlantico

Navigare su una barca attraverso l'Atlantico è già abbastanza impegnativo per un marinaio umano. Ma che dire di un computer? BBC Future visita una regata velica per robot.

Nessuno ha mai navigato su una barca autonoma attraverso l'Atlantico. Pochi hanno persino provato, solo una manciata di squadre ha gareggiato nella Microtransat Challenge transatlantica da quando è iniziata nel 2010. Tutti hanno fallito, perché la società chiamata Offshore Sensing, ha percorso 1,500 chilometri, più della metà, prima che iniziasse a girare in tondo.

Ufficialmente, il vincitore della Microtransat è la squadra più veloce a raggiungere la traversata; in realtà, il vincitore è il primo. Hanno regole stabilite, come una lunghezza massima dell'imbarcazione (2.4 m o 8 piedi) e un sistema di prevenzione degli ostacoli/collisioni. Ma le squadre possono semplicemente varare la loro barca in qualsiasi momento tra luglio e dicembre, e non importa nemmeno in quale direzione vadano: da Terranova all'Irlanda o viceversa.

I concorrenti includono club universitari, ma anche società di navi autonome come Offshore Sensing (una società che produce navi di ricerca autonome a vela) e persino l'Accademia navale degli Stati Uniti. L'obiettivo principale è solo finire, dopotutto. Il divertimento della competizione e la ricerca a lungo termine per attraversare l'Atlantico sono, per molti dei partecipanti, sottoprodotti di progetti commerciali o di ricerca.

Sailbuoy ha un po' di vantaggio. È una società commerciale che vende barche simili per applicazioni nell'oceanografia e nella ricerca meteorologica. La nave che ha inviato sulla Microtransat aveva precedentemente completato senza problemi diversi mesi di navigazione autonoma nel più agitato Mare del Nord.

Dall'alto, la barca assomiglia un po' a una tavola da surf, con un pannello solare al centro e un corto,
vela trapezoidale vicino alla parte anteriore. A parte la vela, si trova bassa nell'acqua, tagliando con un naso e una coda affusolati. Il mare mosso lo fa sbattere, anche sopra la superficie, senza danneggiarlo, e sembra, quasi miracolosamente, mantenere una rotta regolare.

Anche altri hanno occhi sulla sfida e nuove idee su come risolverla. Presso l'Università di Scienze Applicate di Aland, un piccolo team di ingegneri ha costruito barche a vela robotiche e le ha iscritte alle competizioni dal 2013. Quest'anno hanno acquistato una vela rigida di tipo "ala" di 2.8 m (9.2 piedi), da un produttore di aerei svedese e lo hanno montato sulla loro barca a vela da 2.4 m (8 piedi), ASPire.

ASP è l'acronimo di Autonomous Sailing Platform, ed è bianco come Sailbuoy, ma con uno scafo più profondo e stretto e l'alta vela ad ala rettangolare, affiancata da due profili alari più piccoli. Entrambi gli impianti sono stati costruiti non per competere in una gara, ma per fungere da strumenti di ricerca, trasportando sensori dell'acqua per misurare pH, temperatura, conduttività e salinità.

Nonostante l'attenzione per la ricerca, i rischi derivanti dall'utilizzo della nuova e non collaudata vela ad ala e un sistema non testato, Aland Sailing Robots è entrata nella sua nave ai Campionati mondiali di vela robotica di settembre, tenutisi a Horten, in Norvegia, e ha vinto.

Il World Robotic Sailing Championships è uno spin-off del Microtransat in cui squadre di università o aziende in settori correlati competono per quattro giorni in diverse attività, tra cui una gara di flotta, una gara di scansione dell'area, prevenzione delle collisioni e mantenimento della stazione, dove la barca deve mantenere la sua posizione per cinque minuti.

Gara con partenza scaglionata
In un primo giorno di vento lungo l'insenatura norvegese di Oslofjord, una regata con partenza scaglionata ha visto il varo di ASPire poco dopo una barca dalla Norvegia. Mentre le barche si dirigevano verso il porto interno di Horten, una baia vicino a un cantiere navale con la Svezia visibile dall'altra parte dell'acqua, la squadra di Aland ha guardato la loro barca lentamente prendere e poi passare la barca in testa.

"È stato bello da vedere", afferma Anna Friebe, project manager di Aland Sailing Robots. “Non pensavo davvero che saremmo stati in grado di competere. Ma alla fine ha funzionato, giusto in tempo".

Sebbene la forza del team sia nell'ingegneria del software e nell'analisi della situazione, devono ancora essere abbastanza abili nell'ingegneria meccanica per far funzionare la barca in mari difficili. ASPire è stato costruito su uno scafo con pesi di piombo stabilizzanti nella chiglia che è stato utilizzato in una competizione velica paralimpica. A questo scopo, oltre alla vela alare, il team ha montato i sensori di ricerca e ha costruito un rig per farli scendere in acqua con il verricello.

Le barche dei Campionati mondiali di vela robotica variano per dimensioni e forma, dal futuristico ASPire a un piccolo e tradizionale sloop a due vele che sembra il tipo di barca a vela telecomandata che un bambino potrebbe navigare su uno stagno.

Il secondo giorno di gara, il fiordo è stato avvolto dalla pioggia poiché le barche hanno sfruttato il vento, l'angolazione delle vele e i timoni per sedersi con precisione in posizione senza muoversi.

Come tutte le competizioni, un computer di bordo, programmato in anticipo, doveva essere in grado di riconoscere le condizioni del vento, capire la propria posizione e manipolare vela e timone per compensare. Anche questo ha vinto Aland, davanti al secondo posto che ospita l'University College of Southeast Norway e al terzo posto l'Accademia navale degli Stati Uniti.

Il terzo giorno prevedeva la scansione dell'area, in cui le barche avevano 30 minuti per coprire il più possibile un'area designata.

La maggior parte usava una tradizionale manovra di virata per tracciare un percorso, giocando la linea per aprire la vela o avvolgendola per cambiare l'angolo. La vela alare di ASPire invece ruotava attorno a un albero centrale, che secondo Friebe semplificava le operazioni.

Visto dall'alto, il percorso di ASPire sembra una griglia di tosaerba, rispetto ai mucchi di spaghetti di altre barche, e così Aland ha fatto un giro completo, poiché l'evento di prevenzione delle collisioni del quarto giorno è stato annullato a causa della mancanza di vento sufficiente.

Aland Sailing Robots è stata costituita per competere nel Microtransat, ma la pressione finanziaria, la maggior parte dei loro finanziamenti proviene dal Fondo europeo di sviluppo regionale e va verso la piattaforma di ricerca marina, significa che non hanno avuto le risorse per tentare la traversata.

L'obiettivo del Microtransat, secondo l'organizzatore Colin Sauze, è quello di contribuire alle piattaforme di monitoraggio degli oceani, ma anche di fornire un'opportunità di apprendimento.

Sia Aland che Offshore Sensing si stanno concentrando principalmente sulla ricerca acquatica. I robot offrono diversi grandi vantaggi rispetto agli altri mezzi di acquisizione dei dati oceanici, afferma Peddie. Le altre opzioni, una boa alla deriva o una nave con equipaggio, sono meno mobili o più costose.

Una nave da ricerca tradizionale può costare $ 20,000 al giorno, che secondo Peddie potrebbe far funzionare una barca a vela autonoma per diversi mesi, compreso il costo della barca. Inoltre, le piccole imbarcazioni (Sailbuoy è lunga due metri e pesa 200 libbre) possono andare dove le barche con equipaggio non possono, come il percorso di un uragano, o campi vulcanici o iceberg.

Molti degli altri team, sia nel Microtransat che nel World Robotic Sailing Championships, sono gestiti dall'industria o collaborano con l'industria.

Il team della US Naval Academy lo usa come educazione per il personale navale (la loro barca, Trawler Bait, è stata catturata dai pescatori più di una volta). Metà del team cinese proviene dall'Università di Shanghai e l'altra metà da un'azienda. L'istituto di ricerca navale norvegese ha inviato una barca autonoma per aiutare con l'evento.

E molto di ciò su cui lavorano può essere applicato anche al di là delle navi a vela. La navigazione autonoma sta già fiorendo e gli standard che i concorrenti di Microtransat devono soddisfare per evitare le collisioni sono gli stessi dell'Organizzazione marittima internazionale e il sistema di identificazione automatica che il team di Aland ha utilizzato per trasmettere e ricevere rotta e velocità ad altre navi è il lo stesso che usano le navi commerciali.

"Per noi, come azienda, non era un grosso problema, l'attuale Microtransat", afferma Peddie. “Ma seguo questi ragazzi da diversi anni e penso che sia un concetto interessante. È anche qualcosa che ha un significato storico, come il fatto che Lindbergh abbia sorvolato praticamente la stessa distanza che collega l'America all'Europa”.

Tuttavia, Peddie ha in programma di riprovare l'anno prossimo, una volta che il Sailbuoy, che è stato raccolto da un peschereccio, verrà restituito e riparato (non sanno ancora cosa c'è che non va).

"Vorremmo solo essere i primi a farlo e riuscire ad attraversare questa parte dell'oceano", dice. "L'anno prossimo mi aspetto che riusciremo a percorrere tutte le 3,000 miglia".

Fonte: BBC Future