El Exail DriX, un vehículo de superficie no tripulado, en la Bahía de Narragansett. Crédito: NOAA/Michael Jech

Los vehículos no tripulados son prometedores para la recopilación de datos oceánicos en zonas de difícil acceso

Intentamos "ver" peces y plancton utilizando acústica en áreas de energía eólica marina frente al noreste de Estados Unidos.

El otoño pasado, un equipo de investigadores oceánicos envió un vehículo esbelto, sin tripulación, con forma de submarino, lleno de electrónica científica, a áreas de parques eólicos marinos frente al sur de Nueva Inglaterra. Fue una prueba de qué tan bien podía operar el vehículo y recopilar datos en el área. Podría ser un paso importante hacia una solución segura y eficiente para monitorear la vida y los hábitats marinos en lugares donde nuestros buques y aviones de investigación más grandes no pueden operar.

El centro de supervisión remota del Centro del Espacio Interior de la Universidad de Rhode Island. Crédito: Pesca NOAA/Michael Jech

El vehículo viajó más de 3000 millas a lo largo de las líneas de transecto que proporcionamos, registrando todos los ciclos de marea. "Queríamos saber qué datos podríamos obtener, qué tan cerca podríamos llegar a las turbinas eólicas y ¿podríamos ver las influencias de las mareas?" dijo Michael Jech. Jech es un biólogo pesquero de nuestro centro científico que dirigió el proyecto. Se especializa en utilizar el sonido para estudiar la vida en el océano.

"El DriX inspeccionó entre 6 y 10 nudos, a 20 metros de las estructuras de las turbinas, y albergó el paquete acústico que necesitábamos", dijo. Jech y otros investigadores todavía están analizando los datos recopilados. "Hasta ahora podemos ver peces y plancton cambiando su distribución alrededor de las turbinas en el transcurso de un día", dijo Jech, "pero todavía estamos trabajando con los datos".

Nuevas formas de capturar datos críticos

Durante más de 50 años, nuestro centro científico ha llevado a cabo un programa integral de seguimiento. Recopilamos los datos que los investigadores necesitan para comprender las poblaciones de peces marinos, las condiciones del océano y el hábitat. Realizamos este trabajo de manera consistente, durante todo el año, utilizando prácticas estándar de año en año. Esto ha dado lugar a algunos de los conjuntos de datos de mayor duración del mundo que reflejan cambios en el océano y su vida marina a lo largo del tiempo.

Este esfuerzo de monitoreo cubre las aguas estadounidenses del Atlántico Medio, Nueva Inglaterra y el extremo norte del Golfo de Maine, desde cerca de la costa hasta los bordes de nuestra plataforma continental. Sin embargo, la llegada del desarrollo de la energía eólica marina significa que habrá lagunas en este panorama porque nuestros barcos y aviones no podrán llegar a estas áreas de forma segura y constante.

"Encontrar y adaptar nuevas formas de recopilar datos en áreas donde nuestros buques y aviones de investigación ya no pueden ir es crucial para mantener nuestros flujos de datos, que son fundamentales para gestionar eficazmente los recursos marinos para la alimentación y la conservación", dijo Andrew Lipsky, "esta prueba es un gran ejemplo de nuestros esfuerzos para hacerlo”.

Lipsky dirige nuestra División de Ecología Eólica Marina. Es parte de nuestro intenso esfuerzo por prepararnos y gestionar los cambios en nuestro trabajo que traerá esta nueva fuente de energía renovable.

Operaciones de prueba de DriX

Ejemplo de vías en espiral planificadas alrededor de aerogeneradores en el área de estudio. Crédito: Pesca NOAA/Michael Jech

En esta prueba contratamos a Exail, una empresa que se especializa en tecnologías avanzadas para el monitoreo en ambientes “hostiles”, desde las profundidades del océano hasta el espacio exterior. Proporcionaron una embarcación llamada DriX, que opera en la superficie, con o sin supervisión. Proporcionamos nuestros planes de monitoreo, que probaron diferentes transectos (el camino que seguiría el DriX) dentro de tres áreas de energía eólica y diferentes patrones de estudio. Algunas eran rejillas típicas, mientras que otras eran espirales alrededor de turbinas. Este estudio sin tripulación alcanzó una cobertura de más de 3.000 millas de recorrido.

El R/V Gloria Michelle de la NOAA ayudó durante el lanzamiento inicial y con los ejercicios de prueba y calibración. El barco escoltó al DriX desde Jamestown hasta Block Island después de todas las comprobaciones del sistema. El Gloria Michelle es un arrastrero camaronero reconvertido de 72 pies. Opera en aguas costeras a lo largo del noreste de Estados Unidos, con su puerto base en el Laboratorio Woods Hole.

La góndola DriX en el laboratorio está equipada con equipo acústico. La góndola se encuentra debajo de la superficie del agua. Crédito: NOAA/Michael Jech

El DriX se lanzó desde Jamestown, Rhode Island, y funcionó durante 20 días, incluido el tiempo de reabastecimiento de combustible y mantenimiento. El equipo acústico científico fue transportado en su góndola, que se encuentra a unos 5 pies por debajo de la línea de flotación. Para este experimento, se equipó con una sonda multihaz SeaPiX, Kongsberg EK80 (una ecosonda) y un perfilador de corriente Doppler acústico Nortek Signature500. Juntos, estos instrumentos proporcionaron una cobertura precisa de la columna de agua, detectaron peces y campos de plancton y registraron información sobre el lecho marino debajo del vehículo.

El DriX fue monitoreado las 24 horas del día con una variedad de radares, cámaras y un sistema de identificación automática que transmite la posición de un barco para que otros barcos estén al tanto de su posición.

Los equipos del Centro del Espacio Interior de la Universidad de Rhode Island y del centro de Autonomía ExailMaritime en La Ciotat, Francia, proporcionaron supervisión vía satélite las 24 horas. El DriX está equipado con un transmisor satelital para transferir datos en tiempo real, que incluyen:

• Qué se estaba recogiendo
• Cómo estaba funcionando el vehículo
• Lo que estaba viendo la cámara superior 

Cuando el DriX estaba cerca de estructuras de turbinas y en situaciones de mucho tráfico, el equipo de Exail tomó el control de navegación para realizar maniobras seguras. En otras ocasiones el vehículo funcionaba de forma autónoma. "En aguas más alejadas de la costa, hay menos obstáculos que evitar, por lo que las condiciones son más adecuadas para operaciones totalmente autónomas", dijo Jech. "Dado que las áreas de energía eólica están relativamente cerca de la costa, hay que tener en cuenta un importante tráfico de embarcaciones, utilizamos operaciones supervisadas", dijo.

Las cámaras de vídeo e infrarrojas ayudaron con el conocimiento de la situación, así como con una o dos observaciones adicionales. Por ejemplo, en la zona hay grabadores acústicos pasivos. El vídeo mostró que pequeños cetáceos sentían curiosidad por el vehículo y nadaban cerca de él. Estos animales emiten ruidos que pueden ser captados por las grabadoras. Al comparar las marcas de tiempo de esas imágenes con las de los datos acústicos pasivos recopilados, es posible confirmar las especies involucradas y confirmar la identificación de las especies a partir de las grabaciones.

Próximos pasos

El casco DriX en el laboratorio con la antena satelital Starlink adjunta a su popa. Crédito: Pesca NOAA/Michael Jech -->

La NOAA y la Oficina de Gestión de la Energía Oceánica han desarrollado una estrategia de mitigación de estudios. Estos ensayos son parte del objetivo estratégico de identificar y desarrollar nuevos enfoques de encuesta.

“Por ejemplo, este vehículo en particular no captura las muestras biológicas necesarias para comprender la edad y el crecimiento de los peces, sus hábitos alimentarios y su reproducción. Ésa es otra brecha crítica que tendremos que llenar”, afirmó Lipsky. "Estamos considerando utilizar embarcaciones más pequeñas y nuevos métodos, como capturar y analizar el ADN ambiental, como posibles formas de avanzar".

Estamos trabajando para comprender cómo se pueden utilizar los datos recopilados de forma remota para complementar las recopilaciones de datos existentes y comprender mejor los ecosistemas marinos. Por ejemplo, estamos determinando cómo los científicos de evaluación de poblaciones y ecosistemas podrían incorporar estos datos, qué necesitarían y en qué momento y escalas geográficas.

La NOAA está invirtiendo más en sistemas no tripulados para ampliar nuestras capacidades en otras áreas, incluida la investigación de huracanes y el mapeo del fondo marino. A medida que el desarrollo de la energía eólica marina crece en todo el país, estamos trabajando para permitir un desarrollo sostenible, seguro, inclusivo e informado. Los sistemas sin tripulación pueden servir como una herramienta crítica para realizar estudios en regiones de parques eólicos a las que es difícil acceder utilizando métodos de estudio estándar.

Fuente: NOAA Fisheries (Traducido del original en inglés)

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