Isot vedet vilisevät pian robotteja, jotka luotaavat ja mittaavat, kaivavat ja korjaavat. Suomen Uivelo edustaa tätä uutta robottipolvea.

Erikoissuunnittelija Kimmo Tikka on innoissaan. Hän esittelee Ilmatieteen laitoksen merentutkimusyksikön uutta työmyyrää, Uiveloksi nimettyä sukellusrobottia.

Ulkoisesti laite muistuttaa vähän torpedoa. Se on 1,5 metriä pitkä ja noin 20 senttimetriä paksu putki, jonka runkoon voidaan liittää lisäpaloja, kuten lisäakkuja ja antureita. Perusvarusteissaan se painaa hiukan yli 50 kilogrammaa.

Uivelo on niin kutsuttu Slocum-liidin, jonka matalien vesien malli soveltuu Itämeren tutkimukseen. Sen suunnitteli ja rakensi alan yhdysvaltalainen pioneeri Teledyne Webb Research.

Meille on tärkeää, että robotin käsittelyyn ei tarvita kuin kaksi ihmistä ja että se pystytään laskemaan veteen pienestä veneestä”, Tikka kertoo.

Uivelon energianlähteenä on alkaliakku, jossa riittää puhtia pariksi kuukaudeksi. Siinä ajassa se ehtii liitää Itämeren pinnan alla satoja kilometrejä. Varsinaisiin valtameriin tarkoitetuissa liitimissä on litiumparistot, joiden avulla robotit jaksavat puurtaa kilometrin syvyydessä jopa vuoden ajan.

Potkurista lisäpotkua

Uivelo voidaan ohjelmoida sukeltamaan joko 30:n tai 200 metrin syvyyteen. Nopeus on noin yksi solmu eli vajaat kaksi kilometriä tunnissa.

Uivelo saadaan kulkemaan veden alla pääasiassa nostetta säätelemällä. Kun painolastitankkiin päästetään vettä, robotti sukeltaa loivasti alas. Kun vettä pumpataan ulos, laite nousee hiljalleen ylös.

Liitimessä on myös potkuri, joka työntää sitä eteenpäin. Siitä on hyötyä esimerkiksi silloin, kun robotin pitää siirtyä nopeasti matalasta vedestä syvään.

”Itämeressä voi tulla vastaan myös suolattomia kohtia, joiden läpi uiminen vaatii lisää voimaa”, Tikka sanoo. Kun suola vähenee, veden noste heikkenee, ja liikkumiseen tarvitaan ylimääräistä potkua.

Suunnistusta varten Uivelossa on muun muassa gps-vastaanotin, magneettikompassi ja syvyysmittari. Sijainti suhteessa lähtöpisteeseen määritetään kiihtyvyys- ja asentoanturien avulla.

Liitimen tietoliikenne hoituu rannan läheisyydessä radioteitse, merellä satelliitein. Välittäjinä toimivat Iridium ja Argos. Iridium on erikoistunut viestintään paikoissa, joihin maanpäällinen verkko ei yllä. Argos taas on satelliitti, jolla seurataan muun muassa muuttolintujen matkoja.

Keväällä tositoimiin

Uivelo aloittaa työt toukokuussa. Ensimmäiset tutkimusretkensä se tekee Tvärminnen edustalla. Sitten matka jatkuu Selkämerelle.

Uivelon anturit mittaavat meren lämpötilaa ja suolaisuutta, happipitoisuutta, sameutta, lehtivihreän määrää ja veteen liuenneita orgaanisia yhdisteitä. Tulokset täydentävät mittauksia, joita Ilmatieteen laitoksen automaattipoijut hoitavat. Näitä Argo-poijuja ajelehtii Itämerellä kaksi.

Roboteilta tutkijat saavat ajantasaista tietoa vesimassojen sekoittumisesta sekä happitilanteesta. Näin he oppivat entistä paremmin ymmärtämään ja ennakoimaan ilmastonmuutoksen ja ravinnekuormituksen vaikutuksia.

Uivelon lisäksi Itämerta tutkii vain yksi muu robottiliidin. Sen kotisatama on Virossa. Laite on ollut noin vuoden päivät Tallinnan teknillisen yliopiston käytössä.

Koko Euroopassa liitimiä on kuitenkin jo lähes sata. Niitä on Britanniassa, Espanjassa, Ranskassa, Italiassa, Kyproksessa, Norjassa ja Saksassa. Ne tekevät tutkimusta Atlantilla ja Välimerellä.

”Tietoa ja koulutusta on aina saatavissa”, Tikka sanoo. Yhteistyö tutkijoiden kesken toimii hyvin.

Virtaa aalloista ja auringosta

Merirobotteja käytetään myös sääpalvelussa ja tiedustelutehtävissä. Kalifornialainen Liquid Robotics on rakentanut uuden sukupolven tarkkailuliitimen, Wave Gliderin. Se tarvitsee toimiakseen vain aurinkoa ja aaltoja.

Robotin aurinkokennot työstävät auringosta sähköä, josta mittalaitteet saavat energiansa.

Aaltovoimaa robotti kerää vedenalaisella kölillä. Se on kiinnitetty erikoisvaijerilla aluksen lainelautamaiseen runkoon, jota aallot nostavat ja laskevat. Kun aaltojen nostovoima muutetaan työntövoimaksi, kolmimetrinen robotti liikkuu eteenpäin. Hybridimalli kulkee sekä aaltovoimalla että aurinkosähköllä.

Aaltoliitimen nopeus on noin neljä–viisi kilometriä tunnissa, mikä on juuri sopiva vauhti esimerkiksi ympäristön, sään, salakuljettajien tai valaiden tarkkailuun. Itse asiassa koko yhtiö sai alkunsa, kun sen perustajien piti löytää keino kuunnella ja äänittää ryhävalaiden laulua langattomasti pitkän matkan päästä.

Aaltoliidin voitti viime kesänä Ocean innovation challenge -kilpailun, johon otti osaa 60 robottia. Tuomareiden mielestä liidin edistää parhaiten ”sinistä taloutta”, valtamerten ympäristöä säästävää hyödyntämistä.

Elastinen ui kuin eläin

Yhdysvaltain avaruushallinto Nasa haluaa lähettää sukeltavia tutkimusrobotteja avaruuteenkin. Sukellusrobottien avulla voitaisiin tutkia esimerkiksi Jupiterin kuun Europan jäistä merta.

Yksi vaihtoehto tällaiseen työhön on Bruie, joka mönkii jään alapintaa pitkin ja ottaa kuvia ja näytteitä ympäriltään. Sitä on testattu onnistuneesti Alaskassa.

Cornellin yliopistossa Mason Peckin ryhmä työstää Nasalle villimpää ideaa: elastista robottia, joka uiskentelee vedessä kuin merieläin. Tämä kalmarin tai ankeriaan muotoinen joustorobotti saa energiansa magneettikentän vaihteluista. Se hajottaa vettä hapeksi ja vedyksi, jota polttamalla se muuttaa muotoaan.

Yhdysvaltain armeija on puolestaan kääntänyt katseensa maapallon meriin. Se tahtoo kapseloida aseita salaisille automaattivarikoille merten syvyyksiin eri puolille maailmaa. Niiltä aseet saataisiin käyttöön pikaisesti, kun tilanne sitä vaatisi. Saman teknologian siviilisovellus voisi olla automaattiset pelastusasemat. Kun tapahtuisi jokin katastrofi, pelastuslautat tai öljynkeräysrobotit rientäisivät apuun veden alta.

Kaivajat valmiina kokeiluun

Myös kaupalliset yritykset panostavat merirobotteihin. Esimerkiksi Nautilus Minerals -yhtiö on vakuuttunut siitä, että kaivostoiminnassa tapahtuu pian samanlainen murros kuin öljyntuotannossa aiemmin. Malmia aletaan kaivaa veden alta.

Nautilus aikoo aloittaa vedenalaisen kaivostoiminnan Papua-Uuden-Guinean Solwarassa vuonna 2018. Tuolloin sen merirobotit keräävät sulfidimineraaleja 30 kilometrin päässä rannasta 1 600 metrin syvyydestä. Niistä saadaan kuparia, kultaa, sinkkiä ja hopeaa.

Meren pohjalla ahkeroivat leikkurirobotit, jotka silppuavat kiveä lietettä muistuttavaksi massaksi. Kokoojarobotti kerää massan, joka pumpataan tuotantolaivaan. Siellä massasta erotetaan vesi. Lopputulos lähetetään metallitehtaaseen Kiinaan.

Robottien testaus on tarkoitus aloittaa vielä tänä vuonna. Yhtiön mukaan toiminta on sekä taloudellista että ekologista: Malmi makaa merenpohjan pinnassa, joten syviä kaivoskuiluja ei tarvita. Kivijäte läjitetään kaivupaikalle, ja hetken päästä ympäristö on ennallaan.

Jotkut asiantuntijat ovat toista mieltä. Meribiologi Rick Steiner arvioi Solwaran hanketta alueen alkuperäiskansojen toimeksiannosta. Hänen mukaansa merenalainen louhinta voi hävittää eliölajeja, joita ei vielä edes tunneta. Kiistojen ratkaisemiseksi on saatava tarkkaa tietoa siitä, miten ihmisen toiminta vaikuttaa meriin. Sen hankkimiseen tarvitaan tutkimusrobotteja.

Meduusat murskaksi

Täsmällinen tieto on tärkeää, jotta ympäristöhaittoja voidaan ehkäistä. Vahinkojen paikkaaminen jälkeenpäin on vaikeaa – ja kallista.

Tästä syystä merirobotteja valjastetaan jo korjaustöihin. Eteläkorealainen Kaist-tutkimuslaitos esimerkiksi kehittää robotteja, jotka murskaavat meduusoita. Niistä on tullut riesa, kun ne ovat ylikalastuksen, saastumisen ja veden lämpenemisen seurauksena päässeet valtaamaan meriä. Meduusat tukkivat myös voimaloiden vesiputkia.

Pulmaa yritetään ratkoa parvina liikkuvilla roboteilla, jotka pyydystävät meduusat verkkoihinsa ja jauhavat ne murskaksi kuin lihamylly lihan.

Koralleille uusi elämä

Skotlantilaistutkijat rakentavat puolestaan korallinkorjausrobottia, joka paikkaisi pohjakalastuksen aiheuttamia vaurioita Skotlannin vesillä. CoralBotit paikantavat irronneet, terveet korallinpalat ja istuttavat ne takaisin riuttaan.

Australian koralliriuttoja kiusaa taas meritähti Acanthaster planci eli piikkikruunu. Sen kannat ovat lehahtaneet kasvuun ilmeisesti sen takia, että mereen valuu ravinteita rannikoilta. Piikkikruunut ovat jo syöneet kokonaisia koralliriuttoja.

Queenslandin teknisen yliopiston tutkijat kehittävät hätiin CotsBot-myrkyttäjärobottia. Se tunnistaa piikkikruunun ja iskee siihen sappisuoloista valmistetun myrkkypiikin.

Valtaisa tarve olisi myös roboteille, jotka siivoaisivat meristä jätteitämme. Niitäkin on onneksi luvassa. Teollisen muotoilun opiskelija Elie Ahovi Ranskan muotoiluinstituutista on ryhmineen ideoinut muovia keräävän merirobotin. Veoliaksi nimetty robotti muistuttaa liikkuvaa roskakoria, joka imuroi muovia kuin hetulavalas planktonia.

Hongkongilainen start up -yritys Protei on puolestaan esitellyt prototyypin öljyä siivoavasta robotista. Se kulkee veden pinnalla ja ottaa energiansa tuulesta. Protei-robottien parvet pystyvät auttamaan öljyturmissa, kehittäjät uskovat.