Ergens tussen Australië en Zuid-Amerika probeert het NOAA-onderzoeksschip Rainier momenteel meer dan 8.000 vierkante zeemijl aan Pacifische zeebodem in kaart te brengen op zoek naar kritische mineralen. Want niets zegt "laten we de oceaan verkennen" als een paar neonkleurige duikboten bijna 6.000 meter diep laten gaan om als robotkangoeroes over de bodem te huppelen.
De duikboten, gebouwd door Orpheus Ocean (afgesplitst van Woods Hole Oceanographic Institution in 2024), zijn ontworpen voor de drassige ondergrond van de diepzee, die wemelt van microben, wormen, slakken en eiergrote metaalknollen met koper, kobalt, nikkel en mangaan. Ja, dat spul waar je smartphone om schreeuwt.
Orpheus' filosofie: "diep voor weinig." Elk voertuig kost een paar honderdduizend dollar om te bouwen, tegen de gebruikelijke $5 tot $10 miljoen. En in tegenstelling tot de meeste autonome oceaanvoertuigen kunnen ze de zeebodem induwen en sedimentkernen verzamelen - en de wezens erin. Het is als een Roomba die ook bodemmonsters neemt en een duister gevoel voor humor heeft over druk.
Ingenieurs hebben jaren aan deze ontwerpen gesleuteld bij WHOI, NOAA en NASA. De prototypevoertuigen waren geschikt om 11.000 meter te duiken - het diepste punt van de Marianentrog. Ze hebben twee commerciële inzetten voltooid, maar deze expeditie is hun grootste test: opereren over grote afstanden gedurende meerdere weken met meerdere instrumenten. Met Rainier als thuisbasis zwemmen ze telkens 10 kilometer uit, nemen één hoge-resolutiebeeld per seconde en tot acht fysieke monsters van de zeebodem per stuk.
Als alles goed gaat, kan dit helpen om de voertuigen te vestigen als een hulpmiddel voor overheidsinstanties, wetenschappers en bedrijven die de enorm onderbestudeerde diepzee willen onderzoeken. Momenteel moeten wetenschappers wachten op beperkte tijd op dure, door de overheid beheerde duikboten. "Een groot deel van dit gebied dat we in kaart brengen ... is eigenlijk nog nooit in enig detail onderzocht," zegt Orpheus-medeoprichter Jake Russell. "Alles wat we zien, zal nieuw zijn voor NOAA en nieuw voor de wetenschap."
De Orpheus-duikboten zijn autonome onderwatervoertuigen (AUV's) die werken op voorgeprogrammeerde commando's en realtime besluitvorming, zonder kabel naar een schip. Maar in tegenstelling tot traditionele glijdende AUV's zijn ze kort en gedrongen met kleine pootjes - beter voor zachte landingen en het opzuigen van sedimentkernen. Wanneer ze landen, tillen ze op, stuwen een paar meter voort en zakken weer neer in een huppelende beweging. Denk aan een polsstok, maar dan voor de wetenschap.
Hun lichamen bestaan grotendeels uit synthetisch schuim (hetzelfde spul dat James Cameron in 2012 naar de Marianentrog bracht - hij doneerde restmateriaal voor eerdere Orpheus-prototypes), met elektronica ingekapseld in dikke glazen bollen. Met een lengte van minder dan twee meter en een gewicht van minder dan 600 pond zijn ze volgens Russell de kleinste - en goedkoopste - oceaanvoertuigen die tot 6.000 meter kunnen afdalen. Ze zijn ontworpen om toekomstige vloten van robotverkenners te bevolken.
"Elke keer dat je dingen in de diepzee doet, loop je het risico dat wanneer je iets overboord zet [van een schip], het misschien niet terugkomt," zegt Caltech-geobioloog Victoria Orphan, die in het voorjaar van 2024 met een Orpheus-voertuig werkte aan een wetenschappelijke campagne om diepzeemethaanlekken voor de kust van de Aleoeten in Alaska te bestuderen. Het verliezen van een voertuig uit bestaande vloten (beheerd door NOAA, WHOI en MBARI) kan rampzalig zijn, gezien wetenschappers al concurreren om beperkte tijd.
Tijdens die expeditie zorgden ijzige temperaturen en steile topografie voor extra uitdagingen, waardoor de duikboot de volle drie weken nodig had om hoge-resolutiefoto's te maken. Maar Orphan blijft enthousiast: "Er is veel echte, onbekende wetenschap precies op dat grensvlak tussen het sediment en het oceaanoppervlak."
Russell ziet mogelijkheden om de voertuigen te koppelen aan ladingen die chemische lekken, sedimentpluimen, DNA van oceaanlevensvormen of de magnetische aantrekkingskracht van begraven kabels detecteren. De voertuigen zijn "het beste van twee werelden," zegt diepzee-ecoloog Andrew Sweetman van de Scottish Association for Marine Science. Ze zwerven over grote gebieden als een AUV, maar dragen