Ausgestattet mit Schneejacken, Handschuhen und Gepäck mit zahlreichen Kameras und Sensoren reisten Professor Hanumant Singh und ein Team nordöstlicher Robotikforscher kürzlich in die Arktis mit dem hehren Ziel, zur Bewältigung der Klimakrise beizutragen.
Mit einem Roboterboot, einem sogenannten autonomen Oberflächenfahrzeug, erstellte Singhs Team 3D-Modelle zweier Gletscher, um festzustellen, ob sie ihr Abschmelzen innerhalb von Stunden und Tagen verfolgen konnten. Dieser Zeitrahmen wird dazu beitragen, ein neues Licht darauf zu werfen, wie schnell sie sich auflösen, bemerkt Singh.
Darüber hinaus bot der Roboter den Forschern die Möglichkeit, die Vorderseite der Gletscher und nicht die Oberseite zu kartieren, eine Ansicht, die von Satelliten leicht erfasst werden kann.
Singhs Team reiste zur nördlichsten arktischen Feldstation der Welt – Ny-Alesund (79 Grad N) in Spitzbergen, Norwegen. Dort stellte die norwegische Universität für Wissenschaft und Technologie dem Team das Roboterboot zur Verfügung, während nordöstliche Forscher ihre eigenen Sensoren und Kameras lieferten.
Dies ist bei weitem nicht Singhs erste Reise in die Arktis. Er war mindestens ein Dutzend Mal dort und hat ähnliche Missionen mit Unterwasserrobotern und Drohnen durchgeführt. Während sich viele Robotiker auf die Entwicklung selbstfahrender Fahrzeuge und anderer hochmoderner Systeme konzentrieren, konzentriert sich Singh laut Singh auf den Einsatz von Robotern zur Lösung von Umweltproblemen.
„Ja, autonome Autos, die in Arizona und Kalifornien fahren, sind cool, aber auf globaler Ebene ist für mich persönlich die Betrachtung des Klimawandels und seiner Auswirkungen auf unseren Planeten ein wichtigeres Problem“, sagt er. „Die Dinge, die wir in der Arktis tun, versuchen wirklich zu verstehen, was mit unserem Planeten passiert.“
Zu dieser jüngsten Expedition gehörten Singh, Professor Michael Everett, Professor David Rosen und der Postdoktorand Pushyami Kaveti, ein Forscher in Singhs Labor für Feldrobotik.
Ziel ist es, die Erkenntnisse Klimaforschern zur Verfügung zu stellen, damit diese die Veränderungen verstehen können, die in diesem Teil der Welt stattfinden. Singh sagt, er und sein Team seien noch dabei, die Daten zu sichten und ein Papier über die Ergebnisse der Gruppe werde wahrscheinlich innerhalb der nächsten sechs Monate veröffentlicht.
„Normalerweise beobachten Menschen mithilfe von Satelliten Veränderungen im Laufe einiger Monate. Wir können definitiv beobachten, wie diese Gletscher im Laufe einiger Jahre zurückgehen“, sagt Singh. „Was uns wirklich interessierte, war: Können wir Veränderungen in der Größenordnung von Stunden und Tagen messen?“
Das Team erstellte 3D-Karten von zwei Gletschern – Kongsbreen und Blomstrandbreen. Das Team hatte nur vier Tage Zeit, um die Kartierung abzuschließen. Eine Expedition dieser Größenordnung dauert normalerweise mindestens zehn Personen, sagt Singh.
Da das Team nur für kurze Zeit vor Ort war, mussten sie schnell handeln und die Betrachtung der einzelnen Gletscher tagsüber aufteilen. Jeden Tag gegen 8:30 Uhr machte sich das Team mit dem Boot auf den Weg zum Wasser, schickte den Roboter los und verbrachte die nächsten Stunden damit, Daten zu sammeln. Dann gingen sie zurück zur Station, aßen zu Mittag und kamen zurück, um weitere Daten zu sammeln.
„Ich bin sehr, sehr glücklich und angenehm überrascht, dass wir tatsächlich all diese Daten gesammelt haben“, sagt Singh. „Wenn mir jemand sagen würde, dass du nur vier Tage beim Sender verbringst, würde ich normalerweise sagen: ‚Du bist ein Idiot.‘“
Kaveti half bei der Entwicklung des Sensorpakets, das am Roboter angebracht wurde, während er im Feldrobotiklabor von Northeastern arbeitete. Die Suite bestand aus zwei 12-Megapixel-RGB-Kameras, einem Lidar-Sensor, einem GPS-System und einem Trägheitsmessgerät.
Das Zusammenwirken all dieser Komponenten ermöglichte es dem Team, sich ein klares Bild der Gletscher zu machen, sagt sie.
Während das Team Daten sammelte, brach der Kongsbreen-Gletscher nicht aktiv auseinander oder „kalbte“, wohl aber der Blomstrandbreen. Bei einem seiner Besuche am Gletscher sah Kaveti, wie dieser sieben oder acht Mal kalbte.
„Man kann sich die Auswirkungen von so etwas kaum vorstellen, ohne tatsächlich dabei zu sein“, sagt Kaveti. „In der Universität zu sitzen und Artikel durchzugehen oder ein Video zu sehen, in dem jemand darüber spricht, ist etwas ganz anderes, als tatsächlich dort zu sein.“
Kaveti sagte, die Roboter hätten für diese Art von Mission mehrere Vorteile. Zum einen ermöglichten sie den Forschern einen genaueren Blick auf die Gletscher. Da aktiv Eisbrocken von den Gletschern fallen, ist es für Forscher nicht sicher, sich in ihrer Nähe aufzuhalten.
Rosen kam im Herbst 2021 an die Universität und leitet das robuste Autonomielabor, das mithilfe von Mathematik und Algorithmen autonome Systeme sicherer, zuverlässiger und intelligenter macht. Everret kam im Januar an die Universität und hilft bei der Leitung eines neuen Labors, das sich auf die Bereitstellung maschineller Lernsysteme konzentriert, die in realen Umgebungen zuverlässig funktionieren.
Die Reise bot den Forschern die Gelegenheit, aus erster Hand zu sehen, wie sich diese Robotersysteme in einigen der härtesten Umgebungen schlagen, in denen Versorgungseinrichtungen wie WLAN nicht verfügbar sind.
„Sie müssen wirklich sicherstellen, dass Ihre Ausrüstung einsatzbereit ist, gut getestet ist und diesen unterschiedlichen Umgebungsbedingungen standhält“, sagt Everett.