在澳大利亚和南美洲之间的某处,NOAA的考察船Rainier正试图绘制超过8000平方海里的太平洋海底地图,寻找关键矿物。毕竟,“探索海洋”的最佳方式莫过于派几个霓虹色潜水器下潜近6000米,像机器袋鼠一样在海底蹦跶。
这些潜水器由Orpheus Ocean(2024年从伍兹霍尔海洋研究所分拆)建造,专为深海黏糊糊的基底设计,那里充满了微生物、蠕虫、蜗牛和鸡蛋大小的金属结核,含有铜、钴、镍和锰。没错,就是你的智能手机嗷嗷待哺的东西。
Orpheus的理念是“便宜深潜”。每个车辆造价几十万美元,而通常需要500万到1000万美元。与大多数自主海洋车辆不同,它们能钻入海底并采集沉积物岩心——以及其中的生物。就像一个既能取土样又对压力有黑色幽默的Roomba。
工程师们在WHOI、NOAA和NASA已经捣鼓这些设计多年。原型车辆额定下潜11000米——马里亚纳海沟的最深处。它们已完成两次商业部署,但这次考察是最大的考验:在大范围内运行数周,携带多种仪器。以Rainier为母港,它们每次游出10公里,每秒拍摄一张高分辨率图像,每次从海底采集多达8个物理样本。
如果一切顺利,这有助于将这些车辆确立为政府机构、科学家和公司探索研究不足的深海工具。目前,科学家必须等待有限的昂贵政府潜水器时间。“我们正在调查的这片区域……真的从未被详细探索过,”Orpheus联合创始人Jake Russell说。“我们看到的任何东西对NOAA和科学界来说都是新的。”
Orpheus潜水器是自主水下航行器(AUV),依靠预编程指令和实时决策运行,不与船只相连。但与传统的滑翔AUV不同,它们短而粗,带有小脚——更适合软着陆和吸取沉积物岩心。它们着陆后,抬起,推进几英尺,再以跳跃方式落下。想象一下用于科学的弹簧单高跷。
它们的身体主要由合成泡沫(2012年詹姆斯·卡梅隆携带到马里亚纳海沟的那种材料——他捐赠了剩余材料用于早期Orpheus原型)制成,电子设备封装在厚玻璃球中。长度不到2米,重量不到600磅,Russell说它们是能够下潜到6000米的最小——也是最便宜的——海洋车辆。它们旨在组成未来的机器人探索舰队。
“在深海做任何事情,当你把东西放到船外时,总是冒着它可能回不来的风险,”加州理工学院地质生物学家Victoria Orphan说,她曾在2024年春季与Orpheus车辆合作,研究阿拉斯加阿留申群岛附近的深海甲烷渗漏。丢失现有舰队(由NOAA、WHOI和MBARI运营)中的一辆车可能是灾难性的,因为科学家们已经在争夺有限的时间。
在那次考察中,寒冷的水温和陡峭的地形增加了挑战,花了整整三周时间让潜水器获得高分辨率照片。但Orphan仍然兴奋:“在沉积物和海洋表面之间的界面上,有很多真正的未知科学。”
Russell设想将车辆与有效载荷配对,感知化学渗漏、沉积物羽流、海洋生物的DNA或埋藏电缆的磁力。这些车辆是“两全其美”,苏格兰海洋科学协会的深海生态学家Andrew Sweetman说。它们像AUV一样漫游大片区域,但携带……