Drönarteknik utforskar lavatunnlar på Island

I slutet av april kommer robotik- och AI-teamet vid Luleå tekniska universitet, tillsammans med Ed Llewellin, professor i vulkanologi vid Durham University i Storbritannien, att använda autonoma flygande drönare för att studera lavatunnlarna i Raufarhólshellir på Island.

– Detta är ett banbrytande uppdrag, det har aldrig gjorts förut och kommer att vara monumentalt för både rymdforskning och utforskning av jorden, säger George Nikolakopoulos, ämnesföreträdare för robotik och AI.

Lavatunnlar är "rör" inom lavaflöden som bildas vid vulkanutbrott. Vissa tunnlar är tillgängliga för allmänheten och fungerar till och med som turistattraktioner. Dock är inte alla tunnlar säkra att gå in i eftersom taken kan kollapsa och golven ofta är täckta av lösa, vassa stenar. Det är dessa farliga tunnlar som robotik- och AI-teamet är intresserade av att utforska.

Målet är att skapa en 3D-karta över dessa lavatunnlar från insidan. Eftersom det är farligt att gå in i tunnlarna är den enda lösningen att använda autonoma robotar. Robotarna kommer att samla in data och skapa en 3D-karta, vilket ger värdefulla resultat utan att någon riskerar livet.

Varför är lavatunnlar viktiga?

Lavatunnlar har en enorm potential för att driva rymdforskningen framåt. I mänsklighetens strävan att kolonisera andra planeter kan lavatunnlar vara ideala boplatsen då de skyddar framtida kolonister från skadlig solstrålning.

– Det är därför detta uppdrag är så viktigt. Lavatunnlar är utmärkta analoger för tunnlar som kan utforskas på andra planeter, säger George Nikolakopoulos.

Men lavatunnlarna innehåller även information som är värdefull för oss här på jorden. Dessa underjordiska gångar, som bildats av flödande lava, ger insikter i de processer som styr hur långt och hur snabbt farliga lavaflöden kan sprida sig. Därför utgör de unika vetenskapliga möjligheter för att studera vulkanisk aktivitet och bidra till att förutsäga framtida lavaflödens riktning. Sådana undersökningar kan skydda samhällen som lever nära aktiva vulkaner.

Vulkanologi och forskningens ursprung

Samarbetet mellan forskargrupperna uppstod när Ed Llewellin upptäckte en video som skapats av Akash Patel, doktorand vid Luleå tekniska universitet. Detta ledde till idén att använda robotik för att utforska lavatunnlar.

– Man vill verkligen inte tillbringa för mycket tid i en sådan farlig miljö med fallande stenar och kollapsande golv. Så fort jag såg vad robotarna kunde göra visste jag att detta var en potentiellt omvälvande teknologi för vulkanologisk forskning, säger Ed Llewellin.

Att förstå lavaflöden

Att utforska lavatunnlar är farligt, men vulkanutbrott kan leda till förödande konsekvenser. Ed Llewellin är särskilt intresserad av hur magma och lava rör sig, särskilt när lava flödar ovanför jordens yta.

– Lava flödar inte som vatten, lava är en vätska men den har sitt eget beteende. Den stora skillnaden är att lava kyls medan den flödar, vilket skapar egna barriärer som påverkar dess väg. Detta gör det svårt att förutsäga, säger Ed Llewellin.

Det är särskilt viktigt att förstå hur lava rör sig över ny mark. Vissa delar flödar snabbare än andra. Medan lavaflödet pågår bildas en skorpa på ytan som gör att vi inte kan se vad som händer under den. Det är som att lavan bygger sitt eget rörsystem. Ed Llewellin försöker förstå vad som styr hastigheten och placeringen av de huvudsakliga lavaflödena för att kunna förutsäga framtida flöden. Denna forskning kan i slutändan rädda liv och resurser.