Slovenska pametna škatla, razvita na UL FE, se je vrnila z Antarktike

Skupina raziskovalcev s Fakultete za elektrotehniko Univerze v Ljubljani, Inštituta “Jožef Stefan” in Fakultete za pomorstvo in promet Univerze v Ljubljani je uspešno zaključila izjemno 200-dnevno raziskovalno odpravo. Njihov cilj je bil zbrati obsežen nabor podatkov o delovanju globalnih navigacijskih satelitskih sistemov (GNSS) na poti do Antarktike in nazaj. Misija je potekala na krovu italijanskega raziskovalnega ledolomilca Laura Bassi.

Slovenska pametna škatla je na ledolomilcu 200 dni prisluškovala vesolju in prinesla podatke, ki bodo morda spremenili prihodnost pomorske plovbe. Kako je 200 dni potovati na krovu pravega ledolomilca na najbolj mrzlo in odročno celino na Zemlji

Tehnološki izziv: Visokofrekvenčna elektronika v ekstremnem mrazu

Znanstvene odprave v polarna območja se soočajo z ekstremnimi vremenskimi pogoji. Temperature, ki ponoči redno padejo pod -60 °C, predstavljajo izjemen izziv za delovanje občutljive elektronike. Napredna geodetska oprema, ki bi te pogoje morda še prenesla, je izjemno draga – cene pogosto presegajo 15.000 € – in energetsko zelo potratna. Visoka poraba energije je na dolgih, avtonomnih misijah, kjer je vsak vat energije dragocen, nesprejemljiva.

Rešitev: Inovativni merilni sistem, razvit na UL FE

Da bi premagali te ovire, so raziskovalci na Fakulteti za elektrotehniko zasnovali in izdelali lastno, nizkocenovno merilno platformo. Srce inovacije je termično regulirano tiskano vezje. Namesto uporabe potratnih zunanjih grelcev so v Laboratoriju za sevanje in optiko z namenom nizkocenovne proizvodnje grelni element integrirali neposredno v notranje plasti samega tiskanega vezja. Tanka bakrena sled, speljana v obliki vijugaste kače, deluje kot učinkovit uporovni grelec, ki natančno ogreva najbolj občutljive komponente – kot so referenčni kristali za uro, pospeškometri in pomnilniške kartice.

Inovativna zasnova omogoča ohranjanje stabilne delovne temperature ključnih gradnikov (okoli 20-25 °C) z minimalno porabo energije. Celotno ogrevanje sistema porabi le okoli 4 vate moči, kar je bistveno manj od več kot 20 vatov, ki jih zahtevajo tradicionalne metode. Merilni sistem je opremljen s tremi vibracijsko-odpornimi režami za SD kartice, ki omogočajo neprekinjeno zbiranje podatkov (skupno do 6 TB), in diagnostičnim vmesnikom za povezavo s satelitskim omrežjem Starlink za nadzor in upravljanje delovanja na daljavo.

Potovanje in presenetljivi podatki

Ledolomilec Laura Bassi je v 200 dneh opravil potovanje iz Evrope čez Atlantik, skozi Panamski prekop, preko Pacifika do Nove Zelandije, od tam dvakrat v Rossovo morje na Antarktiki, ter nazaj domov okoli rta Horn.

Merilna naprava, razvita na UL FE, je brezhibno delovala vso pot in zbrala ogromen nabor podatkov – približno 600 MB vsak dan, kar je skupno naneslo na več kot 85 milijonov posameznih navigacijskih zapisov. Zbrani podatki niso le »potopis«. So edinstven zapis o izzivih, s katerimi se sooča GNSS v realnih pomorskih in polarnih okoljih: od motenj zaradi nizkih kotov satelitov in ionosferskih pogojev, do nenehnega zibanja, nagibanja in pospeševanja ladje na razburkanem morju.

Eden najbolj presenetljivih izsledkov je obsežnost radijskih motenj. Sistem je zabeležil namerno ali nenamerno motenje signala na kar 81 od 200 dni potovanja. To predstavlja resno grožnjo za varnost plovbe, saj lahko privede do napačnega določanja položaja ali celo popolne izgube navigacije.

Zakaj torej zbirati podatke o nečem, kar gre narobe?

Ker je to edini način, da zgradimo sisteme, ki bodo delovali pravilno! Ti podatki niso le za znanstvene arhive. So ključnega pomena za razvoj naslednje generacije avtonomnih ladij. Predstavljajte si tovorne ladje brez posadke, ki morajo same varno pripluti v prometno pristanišče ali se sredi noči izogniti ledeni gori.

Da bi jim to uspelo, potrebujejo navigacijske sisteme, ki so popolnoma zanesljivi in »odporni«. »Z edinstvenimi podatki, zbranimi s sistemom, ki smo ga razvili na naši fakulteti, bomo lahko razvili nove, pametnejše algoritme, ki bodo znali prepoznati motnje, jih prezreti in ohraniti ladjo na pravi poti tudi v najbolj surovih razmerah na morju,« je povedal asist. dr. Aljaž Blatnik z Laboratorija za sevanje in optiko, ki je sodeloval pri razvoju inovativnega merilnega sistema.

Slovensko znanje, vgrajeno v robustno napravo, je letos septembra ponovno odpotovalo na drug konec sveta in se bo maja 2026 vrnilo z zakladnico podatkov, ki bo pomagala oblikovati varnejšo in pametnejšo prihodnost plovbe.

Podatki, zbrani z merilno napravo, razvito na UL FE: https://zenodo.org/records/15783534