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Una Manta davvero speciale

tempo di lettura: 5 minuti

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livello elementare
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ARGOMENTO: TECNOLOGIA SUBACQUEA
PERIODO: XXI SECOLO
AREA: STATI UNITI
parole chiave: Manta Ray Program, Droni subacquei, glider
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Perché cambiare o meglio non prendere spunto da soluzioni evolutive di successo, maturate in milioni di anni dalla Natura? Questo concetto tecnologico, che si perde nel tempo, è stato sposato dal secolo scorso in molti laboratori di ricerca scientifici che hanno realizzato soluzioni tecniche di successo sia in campo aeronautico che navale. E’ il campo della biomimetica (in inglese chiamata biomimicry o ), una disciplina che studia i processi meccanici della natura per trovare “nuove ispirazioni” e rendere più efficienti le nostre tecnologie. Molte soluzioni sono derivate dalla combinazione di tecnologia ispirata dalla natura: ad esempio i primi scafi affusolati delle navi trovarono spunto dalla forma dei pesci e le pinne dei subacquei (disegnate per prime da Leonardo da Vinci) sono una derivazione delle osservazioni fatte sull’anatomia degli anfibi e dei pesci. Più recentemente alcuni micro-droni, che trovano applicazioni in tante discipline, si ispirano al volo degli insetti. 

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Veicolo subacqueo senza equipaggio (UUV) Manta Ray in superficie durante le immersioni di prova al largo della costa della California meridionale (foto per gentile concessione di Northrop Grumman).

Una “Manta” tecnologica

La Northrop Grumman, una ditta americana all’avanguardia nel settore sottomarino da oltre 50 anni, sta sviluppando una nuova classe di droni sottomarini senza equipaggio (UUV) che non a caso prende il nome dalla Manta, l’enorme pesce “alato”, che tutti conosciamo. Il Programma Manta Ray, iniziato nel 2020, mira a sviluppare una nuova classe di UUV per operazioni persistenti in ambienti marittimi dinamici in missioni a lungo raggio e di lunga durata in ambienti oceanici sulla base delle specifiche redatte dal DARPA.
Oltre alla Northrop Grumman Systems Corporation lo sviluppo del mezzo è stato appaltato al Martin Defense Group, LLC ed al Metron, Inc. mentre gli aspetti energetici a PacMar. Il programma mira a sviluppare UUV che funzionino per periodi prolungati senza la necessità di supporto logistico umano o manutenzione in loco, ottimizzando la loro gestione energetica, anzi producendo l’energia necessaria in loco. L’obiettivo è la affidabilità del mezzo e la sua capacità di poter navigare secondo rotte prestabilite eludere eventuali ostacoli subacquei). Pensato inizialmente per uno scopo militare (anche se un suo uso in campo civile appare ugualmente appetibile per la ricerca oceanografica), il Manta Ray avrà capacità di comando, controllo e comunicazione (C3) per consentire operazioni di lunga durata con una supervisione umana minima, e sarà dotato di una grande capacità di carico, rendendolo uno strumento di estrema utilità durante le operazioni di sorveglianza marittima che potrà eseguire con discrezione e efficacia.

Un prototipo di questo nuovo mezzo è stato sviluppato dalla Northrop Grumman Systems Corporation in scala reale, seguendo le linee guida della DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) per determinare la fattibilità di un suo impiego in missioni di sicurezza marittima. In estrema sintesi, il Manta Ray:

– sarà dotato di una adeguata capacità di carico per imbarcare strumenti diversi a seconda del tipo di missione, ed avrà una lunga autonomia;

– potrà essere programmato con la possibilità di potersi posare sul fondale marino e “ibernarsi”, settandosi in uno stato di basso consumo durante il quale potrà ricaricare le sue batterie;

– sarà disponibile sotto forma modulare, per una facile spedizione (in cinque container standard) in tutto il mondo.

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Veicolo subacqueo Manta Ray rimorchiato in preparazione per i test (foto per gentile concessione di Northrop Grumman)

Ma come iniziò questo ambizioso programma?
Nei primi anni del III millennio, furono creato numerosi gruppi di lavoro per valutare fattibilità di rendere i mezzi senza equipaggio quanto più autonomi possibile. Nacquero droni aerei e navali di tutte le forme e dimensioni, favoriti dalla miniaturizzazione dei componenti elettronici e dalle nuove tecnologie di comunicazione. L’idea era di rendere questi mezzi quanto più autonomi per ridurre la presenza umana in aree di crisi. Questo fu particolarmente eccitante nel mondo subacqueo dove mezzi, ormai impiegati ampiamente anche in campo civile, si dimostrarono affidabili. Da mezzi relativamente piccoli si passò a mezzi di dimensioni sempre maggiori come gli LUUV e ora gli XLUUV. Tra i programmi in corso, all’inizio del 2021, fu approvato il programma Manta Ray che, dopo un primo studio di fattibilità, iniziò la fase seguente per la fabbricazione di un prototipo e l’effettuazione dei primi test. L’avveniristico prototipo ha ora completato i test in acqua al largo della costa della California meridionale ed alle Hawaii tra febbraio e marzo 2024, dimostrando le sue ottime prestazioni idrodinamiche sia in superficie che in immersione. Il programma multidisciplinare è guidato dal DARPA che da tempo sta attivamente operando insieme alla US Navy per lo sviluppo del progetto di molte navi e mezzi autonomi.

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Il responsabile del programma DARPA, il dottor Kyle Woerner (a destra), parla con un membro del team Northrop Grumman mentre si trova sulla coperta del veicolo Manta Ray

Il capitano di fregata USN dottor Kyle Woerner, responsabile del programma DARPA per il progetto Manta Ray, ha dichiarato in una nota: “I test di successo che abbiamo condotto con il Manta Ray convalidano la preparazione del veicolo ad avanzare verso le operazioni del mondo reale dopo essere stato rapidamente assemblato sul campo da sottosezioni modulari“. Una volta rischierato, il veicolo subacqueo (agendo come un glider) utilizza un’efficiente planata, modificando il suo assetto come una manta per muoversi elegantemente attraverso l’acqua. Lo scafo è progettato con diverse capacità di carico, sia per dimensioni che tipologie, per consentire un’ampia varietà di missioni navali”. Ma non solo militari. Secondo Woerner e la ricercatrice Kelley Ruehl del Sandia National Laboratory, che fornisce consulenza sugli aspetti di energetici, “Il progetto Manta Ray è nato … dalla necessità di comprendere meglio l’ambiente oceanico e di poter avere veicoli sottomarini che durassero più a lungo dell'[usuale] ordine di misura di un paio d’ore o un paio di giorni“, realizzando un veicolo sottomarino autonomo che operi da solo, raccogliendo autonomamente l’energia necessaria per il completamento di qualunque missione gli sia affidata. A tal riguardo, PacMar sta seguendo la parte energetica, sviluppando sistemi di raccolta e accumulo di energia a basso consumo energetico, componenti importanti per lo sviluppo delle tecnologie auto-sostenibili necessarie al Manta Ray.

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In sintesi, il programma Manta Ray sta procedendo con successo. La Marina degli Stati Uniti, come gli altri comandi della Difesa americana, sta sviluppando nuove tecnologie aiutata dalla robotica e dall’Intelligenza artificiale, che si sta dimostrando un force multiplier nella ricerca e sviluppo, per realizzare una futura flotta “ibrida” di piattaforme di diverse tipologie (con e senza equipaggio) supportate da tecnologie “abilitanti” come l’intelligenza artificiale (AI). Manta Ray non è l’unico programma nel campo degli UUV (recentemente la Marina statunitense ha ricevuto il primo Orca XLUUV dalla Boeing) dimostrando il grande interesse per il dominio subacqueo, in particolare nello sviluppo di mezzi subacquei autonomi sottomarini di grandi dimensioni, dotati di lunga autonomia per impieghi a lungo raggio da impiegarsi in operazioni di sorveglianza e/o di ricerca oceanografica. Ne risentiremo parlare.

Andrea Mucedola

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