Oceanele reprezintă aproximativ 70% din planeta Pământ, totuși peste 80% din oceanul lumii rămâne neexplorat. De când boom-ul global al tehnologiei de explorare oceanică a început în anii 1960, explorarea adâncimii a întâmpinat o serie de bariere. Astăzi, cu mai puține bariere decât oricând, eforturi internaționale sunt în curs de desfășurare pentru a continua explorarea oceanului adânc.
Bariere în explorarea oceanului
Explorarea oceanului este atât costisitoare, cât și o provocare tehnologică—din motive care nu sunt surprinzătoare. Roboții creați pentru explorarea oceanică de mare adâncime trebuie să poată rezista la presiunea ridicată care vine odată cu adâncimea, să funcționeze fără a necesita întreținere timp de mii de ore și să poată rezista efectelor corozive ale apei de mare.
Presiunea extremă
În medie, oceanul are o adâncime de aproximativ 12,100 feet (3688 meters). La această adâncime, presiunea exercitată de greutatea apei de mare de deasupra este de peste 300 de ori mai mare decât presiunea pe care o experimentăm la suprafața oceanului. În cea mai adâncă parte a oceanului, la aproximativ 36,000 feet (10973 meters) sub suprafață, presiunea este de peste 1000 de ori mai mare decât presiunea de la suprafața oceanului.
Dispozitivele utilizate pentru explorarea subacvatică trebuie proiectate pentru a rezista presiunii intense a oceanului adânc. Submersibilele proiectate pentru a transporta oameni la bord trebuie să aibă, de asemenea, capacitatea de a menține o presiune internă compatibilă cu cea pe care corpul uman o poate suporta. De obicei, aceste submersibile cu echipaj utilizează carcase de presiune pentru a controla presiunea internă.
Cu toate acestea, aceste carcase pot reprezenta aproape o treime din greutatea totală a submersibilului, limitând capacitățile mașinii. Până recent, presiunea intensă din oceanul adânc a fost un obstacol care a împiedicat oamenii să exploreze direct abisul.
Scufundări lungi
Poate dura multe ore pentru ca un submersibil să ajungă la o adâncime țintă, ca să nu mai vorbim de explorarea mediului. Având în vedere timpul substanțial pe care un submersibil trebuie să rămână sub apă, toți roboții subacvatici trebuie construiți pentru a fi autonomi într-o varietate de circumstanțe.
Există trei tipuri principale de roboți utilizați pentru explorarea oceanului adânc: vehicule operate de om (HOV – Human-Operated Vehicles), vehicule operate de la distanță (ROV – Remotely-Operated Vehicles) și vehicule subacvatice autonome (AUV – Autonomous Underwater Vehicles). HOV-urile sunt submersibile concepute pentru a avea oameni la bord, în timp ce ROV-urile sunt operate de oameni de la distanță, de obicei de pe o navă de la suprafață. AUV-urile, pe de altă parte, sunt proiectate pentru a fi complet autonome, explorând oceanul prin misiuni pre-programate. Odată ce fiecare misiune este completată, AUV-ul se întoarce la suprafață pentru recuperare, moment în care oamenii de știință procesează datele pe care AUV-ul le-a colectat în timpul călătoriei sale.
Deși HOV-urile permit oamenilor de știință să exploreze direct oceanul adânc, ele sunt cele mai limitate dintre cele trei tipuri de roboți de explorare oceanică în ceea ce privește timpul sub apă. Majoritatea HOV-urilor se pot scufunda doar aproximativ cinci ore, în timp ce ROV-urile pot rămâne ușor de două ori mai mult timp.
Pentru a profita la maximum de timpul limitat pe care oamenii îl pot petrece la adâncime într-un HOV, institutele de cercetare vor desfășura uneori un ROV pentru a explora o zonă înainte de a trimite un HOV. Informațiile inițiale colectate de ROV informează misiunea HOV-ului, sporind potențialul de descoperire în timpul ferestrei scurte de scufundare a HOV-ului.
Apa de mare corozivă
Proprietățile chimice ale apei de mare duc la reacții electrochimice care pot degrada metalele. Pe lângă considerarea presiunii extreme și a timpilor lungi de scufundare, roboții de mare adâncime trebuie să fie capabili să reziste proprietăților corozive ale apei de mare. Pentru a combate coroziunea, majoritatea submersibilelor de astăzi folosesc polimeri pentru a crea o barieră protectoare între structura metalică a submersibilului și apa de mare.
Progrese recente
Progresele în tehnologia de explorare a oceanului adânc s-au accelerat de la începutul secolului, în special în ceea ce privește transportul oamenilor în oceanul adânc.
HOV-uri de mare adâncime
Dezvăluit pentru prima dată în anii 1960, primul HOV al Woods Hole Oceanographic Institute, Alvin, continuă să primească upgrade-uri care mențin statutul faimosului robot ca piesă de tehnologie „de vârf”. Faimosul submersibil a fost folosit pentru a localiza o bombă cu hidrogen pierdută în Marea Mediterană, pentru a permite primele observații umane directe ale izvoarelor hidrotermale de mare adâncime și chiar pentru a explora epava Titanicului. Upgrade-urile aflate în curs de desfășurare vor extinde capacitățile de adâncime ale lui Alvin de la 4500 de metri (14,700 feet) la 6500 de metri (21,300 feet). La finalizare, Alvin va putea oferi oamenilor de știință acces direct la aproximativ 98% din fundul oceanului.
Pe lângă Alvin, S.U.A. operează alte două HOV-uri prin intermediul Universității din Hawaii: Pisces IV și Pisces V. Fiecare dintre submersibilele Pisces este construit pentru a se scufunda până la 2000 meters (6,500 feet) adâncime.
HOV-uri suplimentare de scufundare la mare adâncime sunt operate în întreaga lume. Nautile din Franța și Mir 1 și Mir 2 din Rusia pot transporta fiecare persoane până la 6000 meters (19,600 feet) adâncime. Între timp, Japonia operează Shinkai 6500, un HOV numit potrivit după limita sa de adâncime de 6500 meters (21,000 feet). HOV-ul Chinei, Jiaolong, este capabil să se scufunde până la 7000 meters (23,000 feet).
ROV-uri de mare adâncime
În ciuda progreselor recente în tehnologia HOV, care extind accesul direct al oamenilor în adâncime, ROV-urile operate de la distanță rămân mai simplu de operat și mai sigure de utilizat decât HOV-urile.
Administrația Națională Oceanografică și Atmosferică a S.U.A. (NOAA) operează Deep Discoverer, sau D2, pentru a explora adâncimile. D2 se poate scufunda până la 6000 meters (19,600 feet) adâncime și este echipat cu echipament avansat de camere capabil să captureze video de înaltă definiție cu animale minuscule de la 3 meters (10 feet) distanță. D2 are, de asemenea, două brațe mecanice pentru colectarea probelor din adâncime.
Marina S.U.A. a dezvoltat recent și CURV 21—un ROV capabil să ajungă până la 6096 meters (20,000 feet). Marina plănuiește să utilizeze capacitatea de ridicare de 1814 kg (4,000 pounds) a lui CURV 21 pentru misiuni de recuperare din mare adâncime.
