एक स्मॉलसैट AUV नेटवर्क

फोटो: श्मिट महासागर संस्थान

फोटो: श्मिट महासागर संस्थान

गहराई जोड़ना: समुद्र के दृश्यों की पूरी श्रृंखला। चित्रण प्रोफेसर कन्ना राजन के सौजन्य से

गहराई जोड़ना: समुद्र के दृश्यों की पूरी श्रृंखला। चित्रण प्रोफेसर कन्ना राजन के सौजन्य से

AUV दुनिया को बदलना: NTNU की स्मॉलसैट दृष्टि में महासागर सरफेसिंग के हाइपरस्पेक्ट्रल सेंसिंग, ग्राउंड कंट्रोल के लिए विज़ुअलाइज़ेशन और नेटवर्क वाले AUV का मार्ग शामिल है। चित्र: NTNU

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उपग्रह लिंक की तुलना में वैश्विक नेटवर्क के लिए अधिक है, और अभी तक बैठे-बैठे दूरस्थ संचालन विशेषज्ञ दुनिया पर भारी वैज्ञानिक और तकनीकी लाभ प्राप्त कर सकते हैं। यही पृष्ठभूमि में हो रहा है - दुनिया भर के सर्वश्रेष्ठ वैज्ञानिकों का एक छोटा सा नेटवर्क संचार और रोबोटिक्स को ऑर्केस्ट्रेट कर रहा है जो कि स्वायत्त पानी के नीचे वाहनों, या एयूवी के नेटवर्क के उपयोग में जमीनी उपलब्धि हासिल करेगा।

यदि आप प्रोफेसर कन्ना राजन से संपर्क करते हैं, जैसा कि हमने किया था, तो वे आपको बताएंगे कि वह दुनिया के सबसे बड़े "ड्रोन" शोधकर्ता नहीं हैं, फिर भी उन्होंने कम से कम दो मंगल मिशनों को प्रोग्राम किया है और AUVs और उपग्रहों के उपयोग पर वैज्ञानिकों के एक ट्रान्साटलांटिक नेटवर्क की सलाह देते हैं। प्रो। राजन का सुझाव है कि एयूवी-नेटवर्क नियंत्रण गुरु, पोर्टो विश्वविद्यालय के प्रोफेसर जोआओ टैसो डे फिग्यूएरेडो बोर्गेस डी सूसा, गो-टू लड़का है यदि आप सोच रहे हैं कि एयूवी की दुनिया में क्या संभव है। डॉ। राजन पुर्तगाल में पोर्टो के साथ संबद्ध हैं, और वे AUVs को नियंत्रित करने के लिए छोटे उपग्रहों या स्मॉलसैट के अपने नियोजित उपयोग पर नॉर्वेजियन विश्वविद्यालय NTNU द्वारा लिखे गए एक विजन स्टेटमेंट में लंबाई (लगभग 50 बार) उद्धृत करते हैं। एनटीएनयू पोस्ट-डॉक्स, पीएचडी और मास्टर्स छात्र अपने स्मॉलसैट लॉन्च के दिन के करीब हैं, जिसके बाद नॉर्थ सी एयूवी ने लंबे समय तक वैज्ञानिकों को डेटा को रिले करने में सक्षम होने की दिशा में एक कदम उठाया होगा। स्मॉलसैट्स और AUV दोनों के पास हाइपरस्पेक्ट्रल कैमरे होंगे जो रसायनों, धातुओं, प्लवक का पता लगाने या सर्वेक्षण कार्य करने में सक्षम होंगे।

कैलिफोर्निया स्थित प्रो। राजन एक वरिष्ठ वैज्ञानिक हैं जिन्हें नासा के एम्स रिसर्च सेंटर में स्वायत्त प्रणाली और रोबोटिक्स की योजना, क्रियान्वयन और निर्माण के लिए जाना जाता है। प्रो। डी। सूसा एनयूएनयू के एयूवी-उत्सुक वैज्ञानिकों के एक अंतरराष्ट्रीय नेटवर्क का नेतृत्व करते हैं। दोनों में AUV लैब का विकास हुआ है। तीन शोध समुदायों ने सूक्ष्म या नैनो उपग्रहों द्वारा नियंत्रित या संवर्धित स्थायी AUV संचालन बनाने के लिए संयुक्त रूप से - 10-100 किलोग्राम या 1-10 किलोग्राम के स्मॉलसैट - एक वास्तविकता। नेटवर्क AUVS (और अन्य ड्रोन) की कमान और नियंत्रण के अलावा, जो प्रो। डी। सूसा की विशेषता है, यह आशा की जाती है कि स्मॉलसैट महासागर की समझ और समुद्री संचालन के लिए करेगा जो इंटरनेट ने विपणन और त्वरित ज्ञान के लिए किया था।

AUV नियंत्रण
डॉ। राजन कहते हैं, "हमारा ज्यादातर काम संयुक्त है, और रणनीतिक रूप से हम सभी (NTNU, पोर्टो, NASA) एक ही दिशा में आगे बढ़ रहे हैं," डॉ। राजन कहते हैं, "यह संस्थागत और सामूहिक दोनों है।" समुद्र में AUVs को "पायलट करना" उम्मीद से कहीं ज्यादा कठिन था। “बुनियादी ढांचा 2004 में रोवर को कमांड करने और 1999 में डीप स्पेस 1 अंतरिक्ष यान के साथ जुड़े कार्यों के साथ आया था। लेकिन मौसम में एक उचित पोत पर एक तटीय क्षेत्र में आने की बारीक बारीक बारीकियों के साथ काम करने के लिए कठोर और तुच्छ नहीं हो सकता है। कुछ लोगों को समझ में नहीं आता है ... तो हाँ, रोवर और AUV दोनों प्रति मानव इंसानी इंद्रियों का एक विस्तार हैं, लेकिन समुद्र को प्राप्त करने और चीजों को बनाने में बहुत अधिक काम शामिल है। "

इसीलिए प्रो। राजन, प्रो। डी सौसा (जिनसे हम संपर्क करने में असफल रहे) और उनके एनटीएनयू के सहयोगियों को स्मालसैट: विस्तृत, लंबे समय तक चलने वाली महासागर परीक्षाओं को शुरू करने के लिए उत्सुक हैं। उस फोकस से समुद्र के अनुसंधान में क्रांति आएगी। इस हैवीवेट साइंस नेटवर्क के नेटवर्क में, AUV की सीमाओं को काफी हद तक जाना जाता है, और हवाई से हांगकांग के शोधकर्ता इस बात की पुष्टि करेंगे, कि AUV के साथ संचार करना कठिन है, क्योंकि यह स्पेस प्रोब के साथ है और उनके "Deep Dev Network के लिए इन्फ्रास्ट्रक्चर" अंतरिक्ष यान। "जबकि" शक्ति एक महत्वपूर्ण कमी है ", यह भी, संचार समस्या है जो शोधकर्ताओं के इस त्रय को रातों में जागृत रखती है।

एयूवी नेटवर्कर: श्मिट महासागर संस्थान के जहाज, फल्कोर में प्रोफेसर जोआओ टैसो डी सूसा। फोटो: श्मिट महासागर संस्थान

पुर्तगाली खोजकर्ता
राजन प्रो। टैसो के बारे में सही है: "AUVs और समुद्री रोबोटिक्स में महाशक्ति हमारे करीबी दोस्त और सहयोगी, जोआओ टैसो (डी सूसा) है।"
वास्तव में, पुर्तगाल AUV विकास और अनुसंधान का एक बिजलीघर है। द्विवार्षिक IEEE OES स्वायत्त अंडरवाटर वाहन संगोष्ठी की मेजबानी करने के अलावा, देश Tasso की अंडरवाटर सिस्टम और प्रौद्योगिकी प्रयोगशाला, या LSTS और INESCTEC के शोधकर्ताओं दोनों का दावा करता है। प्रो। डी। सूसा ने हाल ही में अपने फल्कोर अनुसंधान पोत पर सवार एक श्मिट ओशन इंस्टीट्यूट का नेतृत्व किया, जिसने कई एरियाल और अंडरवाटर रोबोट का उपयोग करके समुद्र के लवण मोर्चों का पता लगाया। वह संयुक्त AUV संचालन पर NATO नौसेनाओं का व्याख्यान करने के लिए भी जाना जाता है।

डी सूसा एक अग्रणी है और एक साथ कई स्वायत्त वाहनों के प्रबंधन पर काम करना जारी रखता है। उन्होंने वाणिज्यिक और शोधकर्ता सॉफ्टवेयर विकसित करने में मदद की है जो नेटवर्क वाले एयूवी के आसान नियंत्रण के लिए मोबाइल उपकरणों को शामिल करता है। हालांकि आवेदन में एक दिन बड़े पैमाने पर महासागर की निगरानी, बड़े पैमाने पर निरीक्षण, बड़े पैमाने पर सर्वेक्षण या बड़े पैमाने पर हमले शामिल हो सकते हैं, समुद्री अध्ययन में एक जहाज-आधारित महासागर नियंत्रक के माध्यम से एक-दूसरे के संपर्क में एयूवी (और हवाई ड्रोन) शामिल थे। स्मॉलसैट इन अभियानों को शोधकर्ताओं के स्वयं के समर्पित बैंडविड्थ के साथ प्रदान कर सकता है (अब केवल NTNU होना समझा जाता है)।

नेटवर्किंग AUV को ओपन-सोर्स कंट्रोल सॉफ्टवेयर की जरूरत होती है, जैसे कि पोर्टो के LSTS के U द्वारा विकसित किया गया है। कई एयूवी अपने स्वयं के उपग्रह के माध्यम से संचार कर सकते हैं, अपने जहाज पर पेलोड को सूँघने के साथ, वास्तविक समय में रिले एक विशाल महासागर क्षेत्र में विकसित होने वाले नाटकीय परिवर्तनों की एक सटीक तस्वीर है: या वे स्मालसैट की समझ या देखने के लिए संवेदन, नमूना या तस्वीरें देखकर पुष्टि कर सकते हैं। । श्मिट इंस्टीट्यूट ने प्रो। डी। सूसा की टीमों को "जहाज या विमान के अध्ययन से पहले संभव नहीं, समय पर अंतरिक्ष तराजू पर, समुद्र के विभिन्न भौतिक, रासायनिक और जैविक विशेषताओं को खोजने, ट्रैक करने और नमूना करने के लिए कई स्वायत्त वाहनों को तैनात किया।" अपने स्वयं के वर्णक्रमीय कैमरों को देखते हुए, SmallSats वास्तविक समय डेटा की एक और परत जोड़ देगा।

श्मिट यात्रा के दौरान, "जहाज पर AI," राजन के प्रो। डी। सौसा के साथ साझा हित के क्षेत्र, "जटिल नमूनाकरण कार्य" कर रहे AUVs, मानव रहित हवाई वाहनों और स्वायत्त सतह वाहिकाओं के समन्वय के लिए इस्तेमाल किया गया था। कई वाहनों "समय पर" कहा जाता है कि "संयुक्त प्रयास" में काम किया गया था, निगरानी और नियंत्रित सॉफ्टवेयर रिप्पल और नेबडस द्वारा। लंबी दौड़ में ऐसा करने के लिए, आपको समुद्र के डेटा की अपेक्षित धार के लिए समर्पित बैंडविड्थ की आवश्यकता होती है। इसे पाने के लिए, आपके AUV को अंतरिक्ष में अपने स्वयं के SmallSats की आवश्यकता है।

गहराई जोड़ना: समुद्र के दृश्यों की पूरी श्रृंखला। चित्रण प्रोफेसर कन्ना राजन के सौजन्य से

नासा-गुणवत्ता पर्यवेक्षक
नार्वे में प्रवेश करें। फंडिंग जो कठिन है, कुछ के लिए, और डेटा के विशाल मात्रा में भंडारण और प्रसंस्करण का अनुभव (जैसे भूकंपीय सर्वेक्षण के परिणाम) नॉर्वे के AUV और AUV- आधारित शोध में योगदान का हिस्सा हैं।

एक बढ़ती स्मॉलसैट संकाय, दो एआईएस उपग्रहों और मुट्ठी भर "अंतरिक्ष" संगठनों में जोड़ें, जिनमें कुछ सैन्य संबंधों के साथ हैं। जबकि शोधकर्ता तीनों "स्कूलों" - पोर्टो, नासा और एनटीएनयू - के बड़े और अंतरराष्ट्रीय हैं, यह नॉर्वेजियन और उनकी आमंत्रित प्रतिभा है जो स्मॉलसैट ट्रायड के अंतरिक्ष-पक्ष को बढ़ावा देगी। सैटेलाइट लॉन्च के अनुभव के साथ NTNU के छात्र भी हैं, और फिर उनके संयुक्त अंतरिक्ष और रोबोटिक्स अनुभव के साथ प्रो राजन की देखरेख है। राजन को एनटीएनयू कर्मचारी, नासा के एक कर्मचारी और पोर्टो के यू के एक सहयोगी के रूप में सूचीबद्ध किया गया है। उन्होंने नासा के 1999 के न्यू मिलेनियम डीप स्पेस वन रिमोट एजेंट एक्सपेरिमेंट (RAX) को अंजाम दिया और 2003 के मार्स एक्सप्लोरेशन रोवर्स MAPGEN के मुख्य जांचकर्ता ट्विन रोवर्स के लिए थे - “कहीं भी सबसे लंबे समय तक चलने वाली AI प्रणाली और अभी भी मंगल पर अवसर रोवर की कमान। ”, एक NTNU पाठ के अनुसार। वह मोंटेरे एक्वेरियम रिसर्च इंस्टीट्यूट में स्वायत्तता के लिए प्रमुख शोधकर्ता भी थे, जहां उन्होंने एयूवी पर एआई-आधारित एम्बेडेड टी-आरईएक्स स्वायत्त नियंत्रक, साथ ही एक तट-आधारित समर्थन प्रणाली को डिजाइन, निर्मित और तैनात किया था!

लागत-कुशल कॉम्स

जबकि NTNU में नॉर्वेजियन AUV लैब समुद्र में एक SmallSat लॉन्च की महान उपलब्धि को लॉग इन करने के लिए तैयार है, नॉर्वेजियन के धन को समाप्त नहीं किया जा सकता है। वित्त यूरोपीय संघ के धन को बाहर निकालता है, और यह नॉर्वे में AUV और महासागरीय अनुसंधान के लिए करता है जो Schmidt Institute ने पोर्टो के महासागर मोर्चों के अध्ययन और अन्य महासागरीय शोधकर्ताओं के काम के लिए किया था।

“राजन समुद्री रोबोटिक्स और / या महासागर विज्ञान करने में एक गंभीर मुद्दा है,” प्रो राजन लिखते हैं। “अमेरिका में, हमारे पास कई एजेंसियां और हितधारक हैं जो मानते हैं कि उन्हें महासागर के बारे में कुछ करने की आवश्यकता है। इसमें NSF, NOAA, DARPA, ONR शामिल हैं, जिनमें से सभी के हित हैं जो प्रतिच्छेद और प्रतिस्पर्धा करते हैं। नॉर्वे में, यह कम है, लेकिन (अनुसंधान परिषद नॉर्वे) ने धन प्रक्रिया को कारगर बनाने में अच्छा काम किया है। अमेरिका में ऐसा नहीं है। अंतरिक्ष में जाने के साथ इसके विपरीत - वास्तव में एक प्रवेश बिंदु है। और वह है नासा। इसलिए, अंतरिक्ष यान भेजने की प्रक्रिया समुद्र में जाने की तुलना में बहुत बेहतर तरीके से समझी जाने वाली, स्पष्ट और अधिक उचित (अमेरिकी राष्ट्रीय अकादमियों के माध्यम से) है। "

प्रो। राजन का कहना है कि अंतरिक्ष एजेंसियां नक़ल और मजबूती पर "पैसे की भारी रकम" खर्च करते हुए अपने वाहनों से बाहर निकलने वाले नरक को भी इंजीनियर करती हैं। यह काफी नॉर्वेजियन स्मॉलटैट्स दृष्टिकोण नहीं है। अपने स्मॉलसैट वाइटपेपर में, NTNU एक अधिक मजबूत लेकिन महंगे वाणिज्यिक उपग्रह पर आवधिक बैंडविड्थ के लिए पूछने के बजाय कैमरों और कॉम के साथ छोटे समर्पित उपग्रहों पर ध्यान केंद्रित करने की आवश्यकता को स्वीकार करता है। हालाँकि, अनुसंधान को देते हुए, NTNU जानता है कि राज्य का वित्त हमेशा आगामी नहीं होता है। इसलिए, उन्होंने एक स्मालसैट प्रोग्राम पर ध्यान केंद्रित किया है, जिसकी लागत USD 100,000 और USD 7 मिलियन के बीच होगी।

नकद राजा है, यहां तक कि दिग्गजों के इस नेटवर्क के लिए भी। हालांकि, AUVs समुद्र के अनुसंधान को किफायती बनाती हैं। श्मिट महासागर संस्थान के लिए एक मिशन संक्षिप्त में, प्रो। जोआओ बोर्गेस डी सूसा ने निम्नलिखित लिखा: “हमें अभूतपूर्व स्थानिक और लौकिक संकल्प के साथ निरंतर महासागर अध्ययन विकसित करने की आवश्यकता है। शिप्स अकेले संकल्प, पैमाने, और आर्थिक व्यवहार्यता के इन स्तरों को प्राप्त करने में मदद नहीं कर सकते। "वह पहले से ही" स्मॉलसैट "सोच रहा है, और नासा के प्रो। राजन एनटीएनयू के स्वायत्त समुद्री संचालन और सिस्टम (एएमओएस) और पोर्टो के केंद्र के साथ संबद्ध है अंडरवाटर सिस्टम एंड टेक्नोलॉजी लेबोरेटरी।
इस वसंत और 2020 के बीच कुछ ही समय में, एक नॉर्वेजियन लॉन्चर एक स्मालसैट को भेजेगा, और फिर वहाँ उपयोग के साथ मिलकर विस्तार करने की उम्मीद है

AUVs का प्रसार। नॉर्वे स्पेस सेंटर पहले से ही नॉर्वे में उपग्रह प्रक्षेपण की निगरानी करता है, जिसमें नॉर्वे के छात्र भी शामिल हैं जो अपने स्वयं के सूक्ष्म उपग्रहों (1 किलो से कम) को डिज़ाइन करते हैं। NTNU की घोषित दृष्टि एक स्मालसैट नेता है, जो हाईपरस्पेक्ट्रल कैमरे के साथ शुरू करता है, जिसे उन्होंने ऑफ-द-शेल्फ भागों और उन हिस्सों का उपयोग करके बनाया है जो वे स्वयं 3 डी-प्रिंट करते हैं।
एनटीएनयू के अलावा, नॉर्वे का आर्कटिक, द्वीप स्पेस सेंटर अपने स्मॉलसैट लॉन्च कार्यक्रम का विस्तार करने के लिए तैयार हो रहा है। रक्षा संगठन, नर्स्के नम्मो, कथित तौर पर स्मॉलसैट को पूर्व-परिभाषित कक्षाओं में ले जाने के लिए एक पर्यावरण-अनुकूल माइक्रो-रॉकेट तैयार कर रहा है।

हवाई और पानी के नीचे: AUVs और हवाई ड्रोन की एक श्रृंखला को समुद्री मोर्चों के एक श्मिट महासागर संस्थान सर्वेक्षण के दौरान नेटवर्क किया गया था। फोटो: श्मिट महासागर संस्थान