Kalifornská firma Seatrec využívá technologii vyvinutou v rámci NASA, která dovoluje robotům zkoumat mořské dno bez lidského zásahu po neomezeně dlouhou dobu. Speciální systém umožňuje robotům vyrábět a čerpat energii přímo v moři. Autonomní roboti by tak mohli pomoci s mapováním dosud neprozkoumaných oblastí, které tvoří přibližně 80 % oceánského dna. Podrobnosti přináší magazín Interesting Engineering.
Zakladatel a generální ředitel Seatrecu Yi Chao, má za sebou pozoruhodnou kariéru, která začala v NASA. Po získání doktorátu z oceánských věd pracoval 15 let v Jet Propulsion Laboratory (JPL) v jižní Kalifornii. Během svého působení se věnoval satelitnímu výzkumu oceánů, což mu poskytlo jedinečný vhled do problémů a výzev spojených s podmořským průzkumem.
Zásadní je přeměna skupenství
„Měl jsem reálnou příležitost poznat výzvy podvodní robotiky, zvláště energetické otázky, a soustředil jsem se na tento konkrétní problém, který chci vyřešit,“ říká Chao. S pomocí dvou kolegů a finančních prostředků od JPL začal hledat zdroj energie pro podmořské roboty.
Vynalezená technologie využívá materiály, které při určité teplotě mění své skupenství z pevného na kapalný. Tím generují kinetickou energii, která je následně transformována na elektřinu. Technologie umožňuje robotům pracovat dlouhodobě bez nutnosti lidského zásahu, což je zásadní pro efektivní a ekonomický průzkum moří.
Plovoucí systém označovaný jako infiniTE využívá technologii vytvořenou v JPL NASA a licencovanou Kalifornským technologickým institutem. Ke generování energie na moři využívá materiály s fázovou změnou, což jsou látky, které při různých teplotách přecházejí mezi různými skupenstvími.
Podobně, jako parní stroj
Přechod mezi fázemi způsobuje změnu objemu, kterou zařízení využívá k výrobě energie. Kinetická energie z této změny roztáčí motor, který následně generuje elektrickou energii. Tato elektřina se pak používá k dobíjení baterií robota.
Koncept je podobný způsobu, jakým funguje parní stroj, který využívá k roztočení motoru expanzi při přeměně vody na páru. V tomto případě však při přechodu z pevného skupenství na kapalné dochází pouze k asi 10% expanzi. To znamená, že je nutné co nejlépe využít relativně malé množství energie, které tento přechod vytváří.
Seatrec si pro svůj systém zvolil běžný materiál na bázi parafínu, který má teplotu tání přibližně 10 °C. Průměrná teplota oceánu je přitom 4,44º C. Když se robot ponoří do oceánu, okolní voda ho ochladí, materiál ztuhne a rozpíná se a motor se začne točit. Jakmile se robot vynoří, materiál opět roztaje. Zásadní je, že tento proces se může opakovat prakticky donekonečna.
Široké možnosti využití
Teplota materiálu se tedy mění s ohledem na to, jak robot v oceánu stoupá a klesá. To obvykle roboti dělají tak jako tak, neboť se při průzkumu nejhlubších částí oceánu musejí občas vynořit, aby mohli určit svou polohu pomocí GPS a předat nasbíraná data satelitům.
Chao a jeho kolegové testovali v roce 2011 v JPL prototyp plováku a později i podvodního kluzáku, který fungoval na stejném principu, ale mohl se pohybovat i ve vodorovném směru. Později Chao získal exkluzivní licenci na tento vynález a v roce 2016 založil společnost Seatrec.
Seatrec v současné době prodává svůj první modul pro potápěcí plováky vědeckým laboratořím, univerzitám, vládním výzkumníkům a armádě. Lze ho využít například pro pokládku transoceánských internetových kabelů, průzkum mořského dna za účelem stavby větrných elektráren, těžby ropy či zemního plynu a těžby vzácných zemin.