Un dron de fibra de carbono de 2,65 kg llamado Ice Dart logró aterrizar y mantenerse sobre pendientes de hielo de hasta 58 grados en un glaciar del sureste de Islandia. El dron para posarse en icebergs fue construido por un equipo de la Université de Sherbrooke, en Quebec (Canadá), y se sujeta mediante pequeñas púas retráctiles en cada pata.
Los resultados se publican en IEEE Transactions on Field Robotics. Describen un dron capaz de posarse sobre superficies empinadas y resbaladizas, como icebergs y glaciares, donde no existen zonas de aterrizaje planas y estables.
Pruebas en Fjallsjökull
Las pruebas de campo se realizaron en Fjallsjökull, un glaciar del sureste de Islandia que desemboca en una laguna llena de icebergs. Las condiciones incluyeron viento constante y temperaturas de entre 0 y 10 °C.
El dron se posó a velocidades de hasta 3 metros por segundo y sobre pendientes de hasta 58 grados. Los investigadores informan de una tasa de éxito del 100 % con vientos de 30 km/h. Una pendiente de casi 60 grados es más empinada de lo que la mayoría de las personas podría afrontar sin equipo especial.
El trabajo procede de un grupo que ya ha construido drones capaces de aterrizar sobre camiones, remolques, embarcaciones y tejados inclinados en movimiento. La motivación es un límite práctico de las operaciones con drones: la disponibilidad de lugares seguros para aterrizar es una de las principales restricciones sobre dónde y cómo se pueden usar.
Un tren de aterrizaje diseñado para absorber el impacto
Ice Dart tiene cuatro patas dispuestas en forma de X, cada una unida al cuerpo mediante una articulación pivotante. El tren de aterrizaje se utilizó en investigaciones anteriores del grupo. Está diseñado para absorber el impacto de un aterrizaje brusco y, al mismo tiempo, mantener la aeronave en su sitio.
Los amortiguadores de fricción emplean 38 discos que generan un par de fricción cuando las patas suben y bajan con el impacto. Esto reduce el centro de masa del dron y reparte la energía cinética del aterrizaje.
El agarre lo realizan dos púas retráctiles en cada pata, una para sujetarse cuesta arriba y otra cuesta abajo. La púa más grande se clava en las patas inferiores, que soportan más carga. La más pequeña y delgada se engancha con mayor facilidad en las patas superiores, incluso con cargas muy bajas en pendientes pronunciadas. Las púas solo penetran en el hielo cuando la suspensión se comprime. Así se logra el agarre y, además, se protege a las púas de las fuerzas de impacto elevadas.
Isaac Tunney, investigador posdoctoral en ingeniería mecánica y robótica en la Université de Sherbrooke y autor principal del artículo, explicó que el diseño se inspiró en las garras de un gato, que solo salen cuando hacen falta. Buscaba unas patas que se activaran de forma pasiva en el momento justo, sin importar la orientación del dron, la geometría de la superficie ni el estado del hielo.
¿Por qué aterrizar?
Alexis Lussier Desbiens, profesor de ingeniería en la Université de Sherbrooke y coautor, señaló que aterrizar en lugar de mantenerse en vuelo estacionario cambia la manera de usar los drones. Una vez posado, el consumo de energía baja drásticamente, lo que permite periodos de observación mucho más largos con una aeronave pequeña. Además, un dron posado es silencioso: puede reducir o eliminar su huella térmica y de radiofrecuencia apagando los sistemas principales de a bordo.
En el caso de los icebergs, los investigadores afirman que posarse permitiría a un dron vigilar uno durante días o meses. Eso daría una observación más detallada que un breve sobrevuelo de vigilancia. Lo ven como una posible simplificación frente al uso de helicópteros, instrumentos lanzados desde el aire o dispositivos de seguimiento tipo dardo. Podría añadir una capa de datos a la detección de icebergs por satélite y desde buques, y también permitiría seguir icebergs que de otro modo no se pueden rastrear.
William D. Harcourt, investigador de la Universidad de Aberdeen (Escocia) que estudia glaciares árticos, nieve y hielo marino, no participó en el estudio. Dijo que, cerca del frente de los glaciares de marea, estos sistemas podrían medir tensiones y deformaciones y ayudar a explicar el desprendimiento de icebergs. Un dron podría actuar como receptor GPS móvil sobre el hielo. Señaló, no obstante, un problema: las mediciones de cambio en tres dimensiones suelen requerir que la antena esté en posición horizontal, por lo que el sistema tendría que compensar la inclinación. Si eso se resuelve, indicó, podría emplearse para seguir los movimientos de los icebergs.
Próximos pasos y qué significa
El equipo planea incorporar la selección autónoma del lugar de aterrizaje y una capacidad de despegue de emergencia para los casos en que un iceberg vuelque o se fracture. Además, el dron se desplegará en agosto en una misión en el Ártico canadiense, donde aterrizará sobre icebergs, recopilará datos y ayudará a validar los sistemas de detección de icebergs basados en buques.
Esta sección es análisis propio. Los resultados de Islandia muestran que un dron pequeño puede sujetarse de forma fiable a hielo empinado y húmedo tras un aterrizaje con impacto. Ese es el paso mecánico difícil, y el diseño pasivo es notable porque las púas no necesitan sensores ni actuadores para activarse. Menos piezas activas significa menos puntos de fallo en condiciones frías y remotas.
La comparación con las herramientas existentes se desprende de lo que enumeran los investigadores. Los helicópteros, los instrumentos lanzados y los rastreadores tipo dardo colocan un dispositivo sobre un iceberg o cerca de él, mientras que los satélites y los buques observan a distancia. Un dron que se posa se sitúa entre ambos enfoques. Puede reubicarse y, en principio, puede despegar y volver a aterrizar, algo que un rastreador lanzado no puede hacer. Ese argumento depende de que el dron pueda volver a despegar, y la fuente no indica que esto se haya demostrado sobre hielo.
Varios puntos siguen sin demostrarse. Las pruebas en Islandia se hicieron en un solo glaciar, con temperaturas de 0 a 10 °C, y la misión en el Ártico será un reto mayor en cuanto a frío, variedad del hielo y clima. La fuente no informa de duraciones de permanencia en campo, por lo que la promesa de monitorizar durante días o meses es un objetivo declarado, no un resultado. La preocupación de Harcourt sobre la inclinación implica que un dron en una pendiente de 58 grados aún no puede funcionar como estación GPS de precisión. La selección autónoma del sitio y el despegue de emergencia siguen siendo trabajo planificado, y un iceberg que vuelca con un dron encima es justo el caso que pretenden cubrir.
La misión de agosto, en la que los datos del dron se usarán para comprobar los sistemas de detección basados en buques, es la prueba más clara de si Ice Dart puede pasar de un ensayo de campo a una herramienta operativa.