A Universidade de Bristol é pioneira no monitoramento da atividade vulcânica, desenvolvendo um sistema de medição de ponta que pode suportar as condições adversas em torno do coração de um vulcão ativo.

Tão extremo, Ambientes perigosos e imprevisíveis apresentam um desafio muito difícil para registrar de forma confiável o comportamento vulcânico para modelos analíticos. Para alguns vulcões, é simplesmente muito perigoso para uma abordagem humana. Para resolver este problema, pesquisadores das Faculdades de Ciências e Engenharia desenvolveram pods de sensores altamente especializados, chamados de "ovos de dragão", que podem ser posicionados em locais perigosos usando um drone e fornecem dados valiosos em tempo real da atividade vulcânica que podem ser usados ​​para informar as avaliações de risco vulcânico.

Os pesquisadores prevêem inúmeras aplicações para a tecnologia que estão desenvolvendo, incluindo monitoramento remoto de outros fenômenos naturais, como geleiras e falhas geológicas, e perigos provocados pelo homem, como locais de armazenamento de resíduos nucleares.

Os "ovos de dragão" atualmente em desenvolvimento são cápsulas de sensores autônomos e inteligentes projetados para monitorar a atividade vulcânica. Eles estão sendo equipados com uma gama de sensores de temperatura de última geração, umidade, vibrações, e numerosos gases tóxicos. Um desafio significativo é otimizar o design para atender a muitos critérios diferentes. Eles devem, ser capaz de operar nas condições extremas de um vulcão, ser leve o suficiente para ser carregado por um drone, e ser ultraeficiente no consumo de energia, já que a manutenção não é uma opção no cume de um vulcão ativo!

Esses pods de sensor são o resultado de uma intensa colaboração entre professores e incorporam novas tecnologias notáveis ​​inventadas e desenvolvidas na Universidade de Bristol. Entre estes, os detectores de eventos de autoenergização, conhecidos como detectores "acionados por sensores", são uma parte vital deste novo dispositivo. Eles permitem que os ovos permaneçam dormentes por longos períodos de tempo, preservando o poder, até que a atividade vulcânica seja detectada quando o ovo do dragão "eclode" em uma estação de monitoramento remota com todos os recursos e um transmissor sem fio.

Projetado pelos grupos de pesquisa Gerenciamento de Energia Elétrica e Saúde Digital, os detectores de eventos têm o menor consumo de energia em stand-by do mundo. Eles podem ser ativados por pulsos de até 5 picojoules (que é cerca de 100, 000 vezes menos do que a energia liberada se uma mosca da fruta colidir com você). Portanto, detectores acionados por sensor não requerem energia da bateria para permanecerem operacionais, e, em vez disso, use uma fração da energia contida nos sinais do sensor.

Os ovos são colocados na encosta do vulcão e são projetados para eclodir quando o módulo acionado por sensor detecta vibrações causadas por tremores vulcânicos. No futuro, os ovos serão projetados para responder a uma série de diferentes estímulos vulcânicos. Graças a este circuito de detecção, os ovos podem permanecer em serviço por muitos meses sem esgotar seus recursos energéticos.

Esses detectores foram licenciados e desenvolvidos pela nova empresa de tecnologia Sensor Driven Ltd, e já foram testados em campo em uma implantação no vulcão Stromboli, na Itália, marcando a primeira tentativa de usar essa tecnologia para monitorar um vulcão ativo.

Com um poderoso transmissor sem fio, os ovos de dragão podem relatar dados para uma estação base com um uplink de satélite a uma distância segura de até 10 km; longe dos perigos do vulcão. A tecnologia acionada por sensor ultraeficiente é a chave para maximizar a vida útil de cada ovo individual. Os ovos se sincronizam como uma rede de sensores inteligentes de baixa potência com uma topologia em estrela, o que permite que a rede continue operando mesmo após vários ovos terem sido engolfados por lava e chamas.

Dr. Yannick Verbelen, Pesquisador Associado na Escola de Física, disse:"É a primeira vez que um sistema autônomo usando tecnologia de escuta de potência zero foi implantado neste tipo de ambiente hostil. Estamos empurrando os limites do monitoramento de baixa potência acionado por sensor nesta aplicação, mas é disso que se trata a pesquisa. "

Devido às condições extremas perto das aberturas vulcânicas, os "ovos de dragão" são projetados para serem implantados por veículos aéreos não tripulados (UAVs) voadores. Usando um mecanismo de queda leve, mas rápido, um pequeno drone com alta agilidade pode ser usado para as missões de implantação, minimizando o tempo gasto pelo UAV na zona de perigo e limitando sua exposição a gases vulcânicos altamente corrosivos.

Dr. Kieran Wood, Pesquisador Associado Sênior e especialista em UAV em Engenharia Aeroespacial, explicou:"Este é um aplicativo exemplar para o uso de UAVs (drones). Aproximar-se de vulcões é perigoso e logisticamente desafiador. Os UAVs podem colocar sensores de longo alcance com eficiência para minimizar o risco e melhorar a eficiência da coleta de dados".

Esta pesquisa pioneira está sendo financiada por meio de duas bolsas gratuitas de Pesquisa e Inovação do Reino Unido:ASPIRE, visando o desenvolvimento de sensores de baixa potência para ambientes extremos, e o Centro Nacional de Robótica Nuclear (NCNR), voltado para o desenvolvimento de robótica avançada e tecnologias de inteligência artificial para aplicações na indústria nuclear. Recentemente, o projeto também recebeu apoio do Cabot Institute Innovation Fund.

Liderar em Bristol para ambas as bolsas, Professor Tom Scott, disse:"Combinar a experiência interdisciplinar e as tecnologias de vários subsídios complementares trabalhando juntos nos permitiu alcançar algo verdadeiramente revolucionário. Essa abordagem nos permitiu entregar resultados em um cronograma muito mais curto e um orçamento menor do que normalmente seria possível . "