Kurz podmořské robotiky 2010

V dnešní době se zejména hlubokomořské dno zkoumá s pomocí nejrůznějších robotických přístrojů a vymožeností. Vždy jsem toužila tyto přístroje vidět zblízka a vyzkoušet si jaké to je sedět v teple před obrazovkou a přitom zkoumat mořské dno. Proto jsem neváhala a v roce 2010 se vydala na workshop mořské robotiky do Chorvatska.

Kurz „Breaking the surface“ mi osvětlil základní pojmy a vybavení moderní robotické technologie používané ke zkoumání moře. Terénní kurz mořské robotiky byl spojen zároveň s konferencí, kde se představovala různá využití moderní technologie v odlišných disciplínách jako je mořská archeologie, biologie, oceánografie, geologie nebo také bezpečnost na moři.
První 2 dny byly věnované zejména přednáškám a představení techniky, následovaly 3 dny terénního cvičení a poté opět 2 dny přednášek a workshopů.

Pořadatelem této akce byla Univerzity of Zagreb a to zejména Faculty of Electrical Engineering and Computing (UNIZG-FER). Tato fakulta má významnou laboratoř LABUST (Laboratory of underwater system and technology), která funguje od roku 2005 (http://labust.fer.hr) . Jejím stěžejním projektem je CURE (Developing the underwater robotics research potential) jehož hlavním cílem je vymýšlet nové robotické technologie pro užití v chorvatských vodách a spolupráce se zahraničními institucemi (http://cure.fer.hr/) . K tomuto hlavnímu organizátorovi se připojili z University of Zadar zejména mořští archeologové a z Univerzity of Split a Zagreb mořští biologové.

Účastnící kurzu a konference pocházeli zejména z Chorvatska, USA, Kanady a Austrálie, ale i několik jich bylo z Itálie, Anglie či Řecka. Já jsem byla jediný český účastník a také nejmladší. Většina účastníku byli profesoři z různých univerzit a institucí se svými doktorandskými studenty a asistenty.

Stručně o Kornatech a Jaderském moři
„Breaking the surface“ probíhal v městě Murter na ostrově v Murter poblíž národního parku souostroví Kornati. Toto souostroví je unikátní v celém Jadranu, tvoří ho více jak 149 ostrovů, které nikdy nebyly permanentně osídleny. Některé větší ostrovy byly akorát využívány obyvateli Murteru jako pastviny pro ovce. Co se týče archeologického bohatsví Kornati bylo zde nalezeno několik pozůstatků krátkodobého římského osídlení (např. chov ryb) či přechodné přístavy. Průplavy mezi ostrovy sloužily a i dnes slouží jako důležitá plavební cesta. Kromě zachovalé přírody je zde chráněno zejména kulturní dědictví zdejších obyvatel. Pochází odtud jedinečné plavidlo zvané Gajeta a navíc zdejší ženy byly vždy právoplatným členem lodní posádky.

Jelikož bylo Jaderské moře ve starodávné i moderní historii velmi využíváno mořeplavci a konala se zde i spousta námořních bitev jsou Chorvatské vody vhodné pro archeologický výzkum. Oblast Kornat byla vždy součástí obchodních cest (např. z Turecka do Itálie), protože ostrovy představují ochranu před nebezpečnými západními větry, Jugo (JV) a Bura (SV). Také zde nalezneme důkazy o změně výšky hladiny Středozemního moře po poslední době ledové, kdy se hladina zvedla o více jak 120 m. Nalézáme tedy pod dnešní mořskou hladinou starodávné pobřeží s prehistorickými artefakty. Donedávna v Chorvatsku běžel projekt TRITON na zmapování a vyhledávání kulturního dědictví na dně moře. Zde právě ke slovu přicházejí moderní robotické technologie a jejich nové možnosti využití.

Z geologického a biologického hlediska je Jaderské moře také zajímavé. Nachází se zde několik unikátních habitatů: např. Vrulja (vyvěrání sladké vody pod hladinou moře). Momentálně běží dva společné projekty mořské biologie a robotiky na univerzitě v Zagrebu – mapování výskytu podmořských luk Posidonia oceanica a průzkum podmořských jeskyní (díky robotu již byla objevena masožravá mořská houba v úzkém tunýlku v hloubce pouhých 20 m).

Velkým problémem Jaderského moře stále zůstává znečištění. Ovšem nejenom znečištění z dnešní doby, ale zejména staré nevybuchlé bomby a miny na dně moře a podél pobřeží a pak chemické zbraně. Vše pozůstatky z 1. a zejména 2. světové války. Chemické zbraně jsou hlavně amerického původu (Američani se jich zbavili hozením do moře) a nejošklivější zranění po úniku způsobuje tzv. Mustard gas. Z dnešní doby pak znečišťují moře chemické látky obsažené v barvách na lodě. V oblasti vojenství a bezpečnosti je kvůli vyzvedávání zbraní a čištění přístavů použitelnost a dostupnost nové robotické technologie kritická.

Podmořská robotika disponuje několika typy základních přístrojů a vybaveních:
ROV (remote control operated vehicle) - jedná se o robota spojeného s lodí nebo s břehem kabelem, který je připojený k počítači s ovládacím softwarem, pilot ROV sám určuje kam se bude stroj pohybovat a co bude dělat. ROV může nést videokameru a tak hned online můžete sledovat co se na dně děje, dále navigační zařízení či side scan sonar. Velká ROV (některá jsou mnohonásobně větší jak člověk) jsou používaná i k jemné archeologické práci v hloubkách několika stovek metrů, kde nemohou pracovat již potápěči. Malá ROV (o něco větší než krabice od bot, obsluhovatelné a přenášené 1 člověkem) jsou finančně dostupná, skladná a díky videokameře dávají výzkumníkovi celkem dobrý přehled o tom jak vypadá mořské dno. Většinou operují společně s potápěči nebo v hloubkách kam už potápěči nemohou max. však do hloubek 100-150 m.

AUV (automatized underwater vehicle) – robot funguje samostatně podle předem naprogramovaného úkolu, většinou má tvar torpéda (délka cca 2 m). Samostatně projede předem určenou oblast podle předem naprogramované přesné dráhy. Zejména obsahuje různé typy sonarů a skenovacích zařízeních na zmapování geomorfologie mořského dna. Při velkém rozlišení je možno přesně identifikovat i bomby a další předměty. Při použití high resolution subbottom profiling je možno vidět i desítky cm pod vrstvu sedimentů na mořském dně.

USV (unmanned surface vessel) – tato technologie se může využívat samostatně nebo většinou v kombinaci s AUV. AUV operuje pod vodou, vysílá sígnál o své poloze, USV signál zachytí a přenáší do operačního střediska, zároveň celou dobu kopíruje na hladině dráhu potopeného AUV. USV samo osobě může opět nést skenovací zařízení, videokameru nebo může sbírat vzorky z hladiny moře. Nevýhodou je, že může operovat pouze v relativně klidných vodách bez vln a silných proudů. Ovšem již dnes se pracuje na velkých a samostatně pracujících lodích, které by zvládly i práci na otevřeném moři.

V rámci terénní části jsme si mohli vyzkoušet a sledovat práci jak různých typů malých a středních ROV tak i AUV a USV Charlie, který operoval v Antarktidě, kde rok sbíral vzorky z povrchové vrstvy vody. Použitá ROV byla z velké části značky Videoray, která vyrábí kvalitní, lehce ovladatelná (po troše tréninku i pro laika) a finančně dostupná ROV. V rámci cvičení z mořské biologie jsme s pomocí ROV a AUV mapovali horní hranici výskytu Posidonie. Potápěči prozkoumali vytyčenou oblast od 5 do 35 m hloubky a ROV pak mapovalo dále do hloubky 64 m.

Při mořské archeologii se mapoval vrak ze 16. stol., který byl rozesetý po mořském dně. Za použití potápěčů a ROV se zmapovala oblast, zakreslili jednotlivé artefakty (3 kotvy, několik kanónů, kusy dřeva...) a potápěči je samozřejmě ještě na místě změřili. Za použití nové technologie prof. Davida Scaradozzi z Universita Politecnica delle Marche z Antony Itálie se celá oblast vyfotografovala a ve speciálním softwaru vznikla do několika minut 2D rekontrukce místa, kterou mohou vědci hned použít jako referenční mapu zkoumané oblasti. Po několika týdenní práci (max 4 měsíce) je pak možné mít hotovou 3D rekonstrukci místa a ve speciálním softwaru je možné díky vysokému rozlišení veškeré artefakty měřit s přesností na 3 mm. Takto je možné vytvořit i 3D rekonstrukci konkrétního stébla trávy a pokud máme snímky z několika let je možné díky GPS identifikovat přesné místo a provádět měření růstu atd. na fotografii aniž by musel výzkumník lézt do vody. Při vojenském cvičení v zátoce bylo předvedeno chorvatským námořnictvem nalezení a vyzvednutí potopených cvičných min.

Kurz byl velmi obohacující zkušeností nejen díky nově získaným znalostem z těchto oblastí, ale i seznámením se s lidmi z různých koutů světa napříč obory jež spojuje stejná vášeň pro zkoumání podmořského světa.