호주와 남아메리카 사이 어딘가에서 NOAA 연구선 Rainier가 현재 8,000제곱해리 이상의 태평양 해저를 매핑하며 희토류 광물을 찾고 있다. '바다를 탐험하자'는 말이 마치 네온색 잠수정 몇 대를 거의 6,000미터 깊이로 내려보내 로봇 캥거루처럼 바닥을 깡충깡충 뛰게 하는 것보다 더 나은 게 있을까?
Orpheus Ocean(2024년 Woods Hole Oceanographic Institution에서 분사)이 제작한 이 잠수정은 미생물, 벌레, 달팽이, 그리고 구리, 코발트, 니켈, 망간이 함유된 계란 크기의 금속 단괴로 가득한 심해의 질척한 지반을 위해 설계되었다. 아시죠? 스마트폰이 목말라하는 그 재료들.
Orpheus의 철학: '싸고 깊게'. 각 차량 제작 비용은 수십만 달러로, 보통의 500만~1000만 달러에 비해 훨씬 저렴하다. 그리고 대부분의 자율 해양 차량과 달리 해저에 파고들어 퇴적물 코어와 그 안의 생물체를 채취할 수 있다. 마치 토양 샘플도 채취하고 압력에 대해 암흑 유머 감각을 가진 Roomba 같다.
엔지니어들은 WHOI, NOAA, NASA에서 수년간 이 디자인을 개선해왔다. 프로토타입 차량은 마리아나 해구의 가장 깊은 곳인 11,000미터까지 잠수할 수 있도록 설계되었다. 두 차례 상업 운용을 마쳤지만, 이번 탐사가 가장 큰 시험이다: 여러 주에 걸쳐 여러 장비로 넓은 범위에서 작동하는 것. Rainier를 기지로 삼아 한 번에 10km씩 이동하며 초당 1장의 고해상도 이미지를 촬영하고 해저에서 최대 8개의 물리적 샘플을 채취한다.
모든 것이 순조롭다면, 이 차량은 정부 기관, 과학자, 그리고 극히 미개척된 심해를 탐사하려는 기업들을 위한 도구로 자리잡을 수 있다. 현재 과학자들은 값비싼 정부 소유 잠수정의 제한된 시간을 기다려야 한다. Orpheus 공동창업자 Jake Russell은 "우리가 조사하는 이 지역의 대부분은... 어떤 세부 사항으로도 탐사된 적이 거의 없습니다. 우리가 보는 모든 것은 NOAA와 과학계에 새로운 것입니다."라고 말한다.
Orpheus 잠수정은 사전 프로그래밍된 명령과 실시간 의사결정으로 작동하는 자율 무인 잠수정(AUV)으로, 선박에 연결되지 않는다. 그러나 전통적인 글라이딩 AUV와 달리, 이들은 짧고 튼튼하며 작은 다리를 가지고 있어 부드러운 착륙과 퇴적물 코어 흡입에 더 적합하다. 착륙할 때마다 들어올려 몇 피트를 추진한 후 다시 정착하는 호핑 방식이다. 생각해보세요, pogo stick, 하지만 과학용으로.
차체는 대부분 합성 폼(2012년 James Cameron을 마리아나 해구로 데려간 바로 그 재료로, 그는 초기 Orpheus 프로토타입에 남은 재료를 기증했다)으로, 전자 장치는 두꺼운 유리 구체에 내장되어 있다. 길이 2미터 미만, 무게 600파운드 미만으로 Russell은 6,000미터까지 잠수할 수 있는 가장 작고 저렴한 해양 차량이라고 말한다. 이들은 미래의 로봇 탐사선 함대를 구성하도록 설계되었다.
Caltech의 지구생물학자 Victoria Orphan은 2024년 봄 알래스카 알류샨 열도 연안의 심해 메탄 스며나오는 곳을 연구하는 과학 캠페인에서 Orpheus 차량과 함께 작업했다. "심해에서 무언가를 할 때면 언제나, [선박] 난간 너머로 무언가를 내려놓을 때 그것이 돌아오지 않을 위험이 있습니다." 기존 함대(NOAA, WHOI, MBARI 운영)의 차량을 잃는 것은 과학자들이 이미 제한된 시간을 두고 경쟁하는 상황에서 재앙이 될 수 있다.
그 탐사 동안 혹독한 추위와 가파른 지형이 도전을 더해, 잠수정이 고해상도 사진을 얻는 데 3주가 걸렸다. 그러나 Orphan은 여전히 흥분된다: "퇴적물과 해양 표면 사이의 경계면에는 실제로 알려지지 않은 과학이 많이 있습니다."
Russell은 차량을 화학적 스며나옴, 퇴적물 플룸, 해양 생물체의 DNA, 또는 매설된 케이블의 자기적 당김을 감지하는 탑재체와 짝을 이루는 것을 구상한다. 스코틀랜드 해양과학협회의 심해 생태학자 Andrew Sweetman은 이 차량이 "두 세계의 최고"라고 말한다. AUV처럼 넓은 지역을 돌아다니지만