Autonomia marina e sensori magnetometrici avanzati: la prospezione geofisica non invasiva con droni AUV per l'archeologia subacquea.
La documentazione e l'esplorazione del patrimonio culturale sommerso rappresentano da sempre uno dei settori più complessi ed costosi dell'archeologia applicata. Le batimetrie elevate, le correnti marine, la scarsa visibilità e i limiti operativi delle immersioni umane richiedono l'impiego di strumentazioni geofisiche e robotiche avanzate. Negli ultimi anni, la convergenza tra vettori robotici subacquei autonomi (AUV - Autonomous Underwater Vehicles) e sensoristica magnetometrica ad altissima risoluzione ha aperto una nuova era per la prospezione marina non invasiva e il rilievo idrografico ad alta precisione.
La prospezione magnetometrica subacquea si basa sulla misurazione delle micro-variazioni del campo magnetico terrestre causate dalla presenza nel sottosuolo marino di materiali con proprietà ferromagnetiche o di termo-rimanenza. Relitti con scafi in metallo, elementi d'ancoraggio, carichi di anfore (poiché la terracotta durante la cottura acquisisce un'invariabile magnetizzazione residua) e strutture portuali in calcestruzzo antico o blocchi basaltici generano anomalie magnetiche rilevabili. Tuttavia, la precisione di un rilievo magnetometrico dipende in maniera critica dalla distanza del sensore dal fondale marino: un magnetometro trainato da un'imbarcazione di superficie risente del beccheggio della nave e fatica a mantenere una quota costante in fondali irregolari.
L'impiego degli AUV rivoluziona questa operatività. I droni marini autonomi di ultima generazione, leggeri e altamente manovrabili, sono guidati da sistemi di navigazione inerziale di precisione (INS) integrati con Doppler Velocity Log (DVL). Questi vettori sono in grado di seguire profili batimetrici complessi mantenendo una quota costante dal fondale a pochi metri di distanza, garantendo una stabilità di rotta e una ripetibilità del dato inimmaginabili con i tradizionali sistemi trainati. Equipaggiati con magnetometri al cesio o a Overhauser di dimensioni miniaturizzate, gli AUV acquisiscono dati magnetometrici ad altissima frequenza, consentendo di generare mappe dell'anomalia magnetica totale a risoluzione sub-metrica.
Per ottenere un quadro completo e integrato del fondale, la prospezione magnetometrica viene integrata a bordo dell'AUV con una suite sensoriale multidisciplinare. L'ecoscandaglio Side Scan Sonar (SSS) a doppia frequenza ricostruisce l'acustica del fondale identificando la micro-topografia ed eventuali elementi affioranti, mentre il batimetro sonar multibeam gestisce la modellazione morfologica 3D. A completamento dell'indagine geofisica, i rilievi fotogrammetrici ottici (realizzati tramite videocamere ad alta definizione e faretti LED stroboscopici integrati nell'AUV) permettono di sovrapporre il modello magnetico ed acustico a una texture fotorealistica ad alta risoluzione delle evidenze archeologiche individuate.
L'impiego sinergico di prospezione geofisica autonoma e fotogrammetria 3D subacquea riduce drasticamente i tempi e i costi delle campagne oceanografiche di ricerca e tutela. Inoltre, costituisce uno strumento fondamentale per la pianificazione dei lavori di posa di cavi sottomarini, oleodotti o impianti eolici offshore (marine spatial planning), garantendo la verifica preventiva dell'impatto archeologico (VPIA) nel pieno rispetto delle convenzioni internazionali per la protezione del patrimonio subacqueo. La sfida futura della disciplina riguarda l'elaborazione in tempo reale dei dati geofisici direttamente a bordo del drone via edge computing, consentendo al veicolo di ri-pianificare autonomamente la propria rotta per effettuare approfondimenti fotogrammetrici immediati in corrispondenza delle anomalie rilevate.
Fonte: NOAA Ocean Exploration – Underwater Magnetometry & AUV Operations / Hydro International
