बर्फ के नीचे खोज (और अपने AUV को एक टुकड़े में रखते हुए)

ल्यूक एल्डन और एलेक्स जॉनसन द्वारा • 12 फरवरी 2020

फोटो: इंटरनेशनल सबमरीन इंजीनियरिंग लिमिटेड

दिसंबर 2019 को एक साल की सालगिरह के रूप में चिह्नित किया गया, क्योंकि तस्मानिया विश्वविद्यालय ने अंटार्कटिका गेटवे पार्टनरशिप के हिस्से के रूप में आईएसई द्वारा निर्मित एयूवी नूपिरी मुका को अंटार्कटिका भेजा। जबकि यह सोरसल्ड ग्लेशियर के तहत कई सर्वेक्षण मिशनों को सफलतापूर्वक पूरा करता है। इस सिद्धि का जश्न मनाने का इससे अच्छा तरीका क्या हो सकता है कि इस साल उसे जीत के लिए वापस भेज दिया जाए!

बर्फ मिशन के तहत कुख्यात मुश्किल हो सकता है, और आईएसई ने 25+ वर्षों में अनुभव का खजाना बनाया है क्योंकि यह ध्रुवीय क्षेत्रों में वाहनों को भेजना शुरू कर दिया है। सबसे हालिया अंटार्कटिका मिशन के अलावा, ISE का AUV कई बार आर्कटिक में रहा है। विशेष रूप से, कनाडा के प्रोजेक्ट कॉर्नरस्टोन के लिए आईएसई के दो एयूवी ने 2010 में बर्फ सर्वेक्षण के तहत 1000 किमी पूरा किया, और प्रोजेक्ट स्पिननेकर के लिए आईएसई द्वारा निर्मित इनसस ने 100 किलोमीटर फाइबर ऑप्टिक केबल बिछाई।

कारकों की एक भीड़ इन सफल संचालन के लिए नेतृत्व किया, और इस लेख में हम ध्रुवीय बर्फ के तहत काम करने के कुछ निहित खतरों पर चर्चा करेंगे और उन्हें कैसे कम किया गया।

AUV मिशन चुनौतीपूर्ण क्यों हैं?
जब भी कोई AUV अज्ञात क्षेत्रों का पता लगाने के लिए उतरता है, वहाँ a फोटो: अंतर्राष्ट्रीय पनडुब्बी इंजीनियरिंग लिमिटेड मौका खो सकता है। यहां तक कि AUVs के लिए महासागर एक अनुकूल जगह नहीं है। यह जिस भूभाग पर नेविगेट करता है वह केवल उच्च रिज़ॉल्यूशन पर आंशिक रूप से मैप किया जाता है; हम अपने महासागर के फर्श के बारे में मंगल ग्रह की सतह के बारे में अधिक जानते हैं। उन्होंने कहा, जोखिमों को कम करने के तरीके हैं। उदाहरण के लिए सतह पर हमेशा सुरक्षा होती है। यदि AUV को और अधिक बनाने के लिए आपातकालीन ड्रॉप वेट के साथ थोड़ा उबाऊ बनाया गया है, तो यह केवल आपात स्थिति में सतह पर तैर सकता है। AUV में बाधाओं और समुद्र तल से बचने में मदद करने के लिए सेंसर का एक सूट भी है ताकि यह नीचे और उसके सामने के इलाके पर प्रतिक्रिया कर सके। AUV की स्थिति लगभग हमेशा USBL ट्रैकिंग के साथ जानी जाती है और इसके माध्यम से संचार किया जा सकता है पूरे ऑपरेशन के दौरान ध्वनिक संचार। यह पायलट को AUV को सुरक्षित रखने में मदद करने के लिए महत्वपूर्ण निर्णय लेने की अनुमति देता है।

अंडर-आइस मिशन चुनौतीपूर्ण क्यों हैं?
ध्रुवीय बर्फ के नीचे होने से विफलता का परिणाम बहुत अधिक है। आपके पास अब लौटने के लिए सतह का सुरक्षा जाल नहीं है, इलाके के बारे में कम ज्ञात है और एयूवी के साथ कोई संचार नहीं है। किसी भी समय यह मुश्किल का सामना करता है इसमें ऐसी प्रणालियाँ होनी चाहिए जो इसे बिना किसी मानवीय हस्तक्षेप के अपने आप ठीक होने दें।

इसके शीर्ष पर, USBL ट्रैकिंग अच्छी तरह से काम नहीं करती है। अगर कुछ गलत हो जाता है, तो आपको नहीं पता कि AUV कहां है और यह ठीक नहीं है। न केवल आप बहु-मिलियन-डॉलर की संपत्ति खो देते हैं, बल्कि अगली बार इसे बेहतर बनाने के लिए आप क्या कर सकते हैं, यह पता नहीं लगा सकते हैं।

एक सफल मिशन के बाद भी, रिकवरी एक निश्चित चीज नहीं है क्योंकि अंटार्कटिका में अपनी यात्रा के दौरान नूपिरी मुका का पता चला था। प्रत्येक दिन इसे तैरते हुए हिमखंडों से भरे पानी के माध्यम से डेविस स्टेशन पर वापस जाना होता था जो कारों के आकार का होता है।

कभी-कभी सर्वेक्षण स्थान तक एकमात्र पहुंच बर्फ में एक छोटे से छेद के माध्यम से होगी जो प्रति दिन कई किलोमीटर चलती है, जैसा कि कॉर्नरस्टोन मिशनों पर अनुभव किया जाता है।

यह सुनिश्चित करने के लिए बहुत दबाव डालता है कि मिशन की योजना सही है और AUV सभी स्थितियों पर उचित प्रतिक्रिया दे सकता है।

फोटो: इंटरनेशनल सबमरीन इंजीनियरिंग लिमिटेड हम अतिरिक्त जोखिमों को कम कैसे करते हैं?

उन्नत स्वायत्तता: सतह की सापेक्ष सुरक्षा के बिना, यह मुख्य उपकरण है जिसका उपयोग ISE अपने AUV को सुरक्षित रखने के लिए करता है। यह AUV को मिशन योजना के विभिन्न चरणों में प्रासंगिक निर्णय लेने की क्षमता देता है। ऐसे कई परिदृश्य हैं जो मिशन को बाधित कर सकते हैं और AUV के उद्देश्य को बदल सकते हैं, उदाहरण के लिए यदि कोई आपात स्थिति उत्पन्न होती है और उसे सबसे सुरक्षित मार्ग के माध्यम से मिशन को समाप्त करने की आवश्यकता होती है। सेट मापदंडों के आधार पर AUV यह निर्धारित कर सकती है कि सबसे अनुकूल कहाँ है। ऑपरेशन की शुरुआत में यह सरल हो सकता है क्योंकि न्यूनतम अवरोध हो सकते हैं, हालांकि बर्फ के नीचे एक अज्ञात क्षेत्र में सबसे सुरक्षित विकल्प हो सकता है कि यह अन्य, संभवतः कम विकल्पों के बजाय जिस तरह से आया था। सोरसाल्ड ग्लेशियर के तहत यह ठीक उसी तरह की स्वायत्तता है जिस पर नूपिरी मुका ने लिखा था। जैसा कि ग्लेशियर तटीय है, ऐसे कई स्थान हैं जहां उथले पानी अपने आंदोलन को प्रतिबंधित कर सकते हैं इसलिए पानी की गहराई के आधार पर इसके व्यवहार को बदलने में सक्षम होना आवश्यक है।

इसके अतिरिक्त, अगर AUV के सेंसर में से कोई एक खराबी है, तो यह कई तरीकों से प्रतिक्रिया कर सकता है, जो इस बात पर निर्भर करता है कि खराबी कितनी महत्वपूर्ण है: यह बैकअप सेंसर पर स्विच कर सकता है या घर लौट सकता है। अन्य महत्वपूर्ण स्वायत्त सुविधाओं में ऊर्जा के स्तर की निगरानी और बैटरी खत्म होने से पहले एयूवी की घर वापसी सुनिश्चित करना शामिल है। इसके अलावा, मिशन के प्रत्येक खंड के लिए भौगोलिक बाउंडिंग और टाइमर सुनिश्चित करता है कि AUV प्रतिक्रिया कर सकता है अगर यह सेगमेंट पूरा करने या मिशन क्षेत्र से बाहर जाने में बहुत लंबा समय ले रहा है।

मजबूत हार्डवेयर: सही हार्डवेयर जोखिमों को कम करने का एक और महत्वपूर्ण तरीका है। उदाहरण के लिए, नूपिरी मुका एक मल्टीबीम बाधा परिहार सोनार के साथ तैयार किया गया था जिसने इसे न केवल यह देखने की अनुमति दी कि इसके सामने क्या था, बल्कि इसके नीचे और ऊपर क्या था। इसके परिहार एल्गोरिथ्म को उपयुक्त तरीके से प्रतिक्रिया करने के लिए डिज़ाइन किया गया था, जहां पर बाधा थी, जहां बस बढ़ती थी और स्टारबोर्ड बदलना हमेशा एक सुरक्षित विकल्प नहीं होता है।

नौसैनिक सटीकता में सुधार करने के लिए नुपिरी मुका भी समुद्र तल के बाद बर्फ के अलावा एक DVL के साथ सुसज्जित था। इसके बिना यह बहुत तेज़ी से स्थितिजन्य सटीकता खो देगा और हो सकता है कि वह घर पर अपना रास्ता न बना सके। वाहन में अतिरिक्त ध्वनिक मॉडेम भी था जो नीचे की ओर इशारा करते हुए उन स्थितियों के लिए संचार को बेहतर बनाने में मदद करता था, जहां AUV सतह की बर्फ के करीब थी। पायलट जितना अधिक एयूवी की सफलता की संभावना उतनी ही अधिक कर सकता है।

प्रोजेक्ट कॉर्नरस्टोन के लिए एयूवी को एक बर्फ के छेद के माध्यम से तैनात किया गया था जो प्रति दिन कई किलोमीटर चले गए। वाहनों को एक होमिंग प्रणाली के साथ तैयार किया गया था जो उन्हें 100 किमी दूर से भी घर का रास्ता खोजने में मदद कर सकता था। उन्हें बर्फ के नीचे पार्क करने की क्षमता देने के लिए एक वैरिएबल गिट्टी प्रणाली के साथ भी तैयार किया गया था और एक आरओवी के लिए उन्हें बर्फ के छेद तक अंतिम दूरी तक ले जाने की प्रतीक्षा की गई थी। लॉन्च और रिकवरी के जोखिमों को कम करने के लिए, इन AUV को चार्जिंग और डेटा डाउनलोड के लिए पानी के नीचे कनेक्टर्स के साथ तैयार किया गया था।
इस सभी हार्डवेयर को आजमाया जाना चाहिए और सत्य - परिपक्व डिजाइन, उनकी विश्वसनीयता सुनिश्चित करने के लिए वर्षों से उपयोग किया जाता है। यहां तक कि एक असफल प्रणाली एक मिशन बना या तोड़ सकती है।

सफलता पर।
जैसा कि हम देख सकते हैं, बर्फ मिशन के तहत सफल होने के लिए कई योगदानकर्ता थे। अधिकांश चर्चा वाहनों में ही थी, लेकिन योजना और अनुभव को भी याद रखना आवश्यक है। हर बार जब वाहन बाहर भेजा जाता है, तो उसके मिशन की योजना को ध्रुवीय अनुभव वाले व्यक्तियों द्वारा सावधानीपूर्वक समीक्षा की जानी चाहिए। इसे ध्यान में रखते हुए - साथ ही कुछ रक्त, पसीना, आँसू और शायद थोड़ा भाग्य - भविष्य में कई और अधिक सफल ध्रुवीय मिशन नहीं होंगे।

लेखक
इंटरनेशनल सबमरीन इंजीनियरिंग लिमिटेड में ल्यूक एल्डन बीएससी मैकेनिकल डिजाइनर ल्यूक को इंजीनियरिंग में 10+ साल का अनुभव है। आईएसई में अपने समय के दौरान वह कई डिजाइन परियोजनाओं में शामिल रहे हैं, जिसमें AUV पर कैमरे को एकीकृत करना शामिल है।

इंटरनेशनल सबमरीन इंजीनियरिंग लिमिटेड में ल्यूक एल्डन एलेक्स जॉनसन PEng मैकेनिकल डिपार्टमेंट मैनेजर एलेक्स ने ISE में अपने 12 वर्षों के दौरान 3000 A और 6000m रेटेड एक्सप्लोरर AUV के साथ-साथ कई AUV सिस्टम तैयार किए हैं।

एलेक्स जॉनसन