เรือดำน้ำ Orpheus ออกแบบมาเพื่อสำรวจบริเวณสุดขั้วของทะเลโลก และสามารถช่วยปูทางสำหรับวิทยาศาสตร์ในโลกอันห่างไกล โดย ERIK OLSEN | เผยแพร่เมื่อ 3 พ.ย. 2564 15:00 น.
เทคโนโลยี
ศาสตร์
ช่องว่าง
หุ่นยนต์ Orpheus จะเข้าสู่เขต Hadal ของมหาสมุทร: จาก 20,000 ถึง 36,000 ฟุตใต้พื้นผิว Marine Imaging Technologies, LLC © Woods Hole Oceanographic Institution
ที่ด้านล่างของร่องลึกบาดาลมาเรียนา ในสถานที่ที่เรียกว่าChallenger Deepใกล้กวม ซึ่งอยู่ใต้พื้นผิวมหาสมุทร 36,000 ฟุต แรงกดดันจากน้ำด้านบนถึงระดับแปดตันต่อตารางนิ้ว
ซึ่งมากกว่าความกดอากาศมาตรฐานถึงพันเท่า
ที่ระดับน้ำทะเล การเปรียบเทียบบางอย่างขอให้เรานึกภาพช้างที่โตเต็มวัย 100 ตัวยืนอยู่บนหัวของคุณ ซึ่งไม่ต้องสงสัยเลยว่าจะเจ็บปวดหากคุณรอดชีวิตได้นานพอในขณะที่ต้องเผชิญกับแรงกดดันแบบนั้นจนไม่รู้สึกอะไรเลย
แต่นั่นไม่ได้ป้องกันมนุษย์จากการเข้าไปในสถานที่ที่ไม่เอื้ออำนวยนี้ นักสำรวจได้ทำเช่นนี้ไม่กี่ครั้ง กับทั้งระบบที่มีลูกเรือและไร้คนขับ ในยานที่ออกแบบมาเป็นพิเศษซึ่งสามารถรองรับแรงกดดันได้ อย่างไรก็ตาม พวกเขาไม่เคยทำเช่นนั้นในระยะยาวอย่างเป็นระบบ—แต่นั่นกำลังจะเปลี่ยนไป
ที่สถาบัน Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI) ในรัฐแมสซาชูเซตส์ ทีมนักวิทยาศาสตร์และวิศวกรกลุ่มเล็กๆ กำลังพัฒนาระบบหุ่นยนต์อิสระประเภทใหม่ที่เรียกว่าออร์ฟัสซึ่งตั้งชื่อตามบุคคลในตำนานเทพเจ้ากรีกที่ผจญภัยไปในนรกขุมนรก ในไม่ช้าพวกเขาจะสามารถเข้าถึงส่วนใดส่วนหนึ่งของท้องทะเลที่ลึกที่สุดและมืดมิดที่สุด
แนวคิดคือการพัฒนากองยานอิสระขนาดเล็กที่สามารถอยู่ได้เป็นชั่วโมง หรืออาจเป็นวัน โดยรวบรวมข้อมูลและตัวอย่างจำนวนมหาศาล ที่จะช่วยให้นักวิจัยเข้าใจทุกอย่างได้ดีขึ้นตั้งแต่การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศไปจนถึงการมีชีวิตรอดในสภาวะสุดขั้วเช่นนี้ ไม่น่าแปลกใจที่เมื่อนักวิทยาศาสตร์พิจารณาถึงพรมแดนถัดไปที่อาจใช้เทคโนโลยีดังกล่าว พวกเขาจะมองไปที่อวกาศ
สำรวจมหาสมุทรที่นี่—และในโลกอื่น
มหาสมุทรลึกของดาวเคราะห์เป็นสถานที่ที่มีการสำรวจและเข้าใจน้อยที่สุดบนโลก ในเขตที่เรียกว่า Hadal ซึ่งอยู่ใต้พื้นผิว 20,000 ถึง 36,000 ฟุต แรงกดดันมหาศาล ความมืดที่สัมบูรณ์ และความลึกลับของชีวิตมีมากมาย
เชื่อกันว่าหากมีสิ่งมีชีวิตอยู่ที่อื่นในระบบสุริยะ จะพบดวงจันทร์บนดวงจันทร์ที่ปกคลุมด้วยน้ำแข็งของดาวพฤหัสบดี ( Europa ) หรือดาวเสาร์ ( Enceladus ) ซึ่งทั้งสองมีมหาสมุทรอยู่ใต้น้ำแข็งเช่นกัน หากมีชีวิต นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่า เป็นไปได้มากว่ามันจะอยู่ในรูปของจุลชีพเหมือนกับที่พบในมหาสมุทรส่วนลึกของเรา หรืออาจจะมีอย่างอื่นโดยสิ้นเชิง รูปแบบใหม่ของชีวิต เราก็ไม่มีความคิด
[ที่เกี่ยวข้อง: มีเธนพ่นก๊าซมีเทนบนดวงจันทร์มหาสมุทรของดาวเสาร์หรือไม่? ]
ปัจจุบัน NASA กำลังพิจารณาภารกิจเพื่อค้นหาสิ่งมีชีวิตบนดวงจันทร์ดวงอื่นโดยยานลงจอดและสำรวจใต้น้ำแข็ง แต่พวกมันน่าจะยังเหลือเวลาอีกหลายทศวรรษ ในระหว่างนี้ ขณะที่เราพัฒนาเทคโนโลยีที่จำเป็นสำหรับยานที่จะลงจอดและจมลงในมหาสมุทรต่างประเทศที่เย็นยะเยือก เรากำลังมองไปยังส่วนลึกอันยิ่งใหญ่ของทะเลของเราเองในฐานะอะนาล็อกที่ใกล้เคียงที่สุด งานที่กำลังทำอยู่ในขณะนี้
หุ่นยนต์ตัวใหม่เหล่านี้จะกระโดดลงไป
ในส่วนลึกที่มนุษย์ต่างดาวที่สุดของมหาสมุทร
รถออร์ฟัสแต่ละคันมีขนาดประมาณมอเตอร์ไซค์และมีราคาไม่ถึง 200,000 ดอลลาร์ © สถาบันสมุทรศาสตร์ Woods Hole, K. Kostel
ดำน้ำกับออร์ฟัส
ยานพาหนะออร์ฟัสสองคันได้ถูกสร้างขึ้นแล้วและกำลังได้รับการทดสอบในสถานที่ต่างๆ ในมหาสมุทรลึกทั่วสหรัฐอเมริกา รวมถึงหุบเขาลึกใต้น้ำอันกว้างใหญ่ตามแนวไหล่ทวีปของนิวอิงแลนด์ และนอกชายฝั่งฟลอริดาในสถานที่ที่เรียกว่าที่ราบสูงเบลก หุ่นยนต์แต่ละตัวมีขนาดเท่ากับมอเตอร์ไซค์ของ Harley Davidson มีรูปร่างเหมือนแซนด์วิช hoagie และมีราคาในการสร้างน้อยกว่า $200,000 ซึ่งถูกกว่าระบบหุ่นยนต์ใต้น้ำอื่นๆ ที่มีความสามารถใกล้เคียงกัน พวกมันสามารถทำงานแบบอัตโนมัติได้ ซึ่งพวกมันจะทำที่ระดับความลึกของ Hadal แต่ยังสามารถทำงานในขณะที่เชื่อมต่อกับสายโยงได้อีกด้วย
โครงการ Orpheus เป็นส่วนหนึ่งของโครงการขนาดใหญ่ขึ้นเพื่อสำรวจมหาสมุทรลึกที่ WHOI ที่เรียกว่า HADEX ซึ่งย่อมาจาก Hadal Exploration โครงการนี้สัญญาว่าจะเปิดพรมแดนใหม่ในวิทยาศาสตร์มหาสมุทรลึกและเพื่อช่วยให้นักชีววิทยาทางทะเลเข้าใจได้ดีขึ้นว่าสิ่งมีชีวิตสามารถอยู่รอดได้อย่างไรจากแรงกดดันจากมหาสมุทรลึก นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าสภาวะต่างๆ ด้านล่างต่างกันมาก การปรับตัวที่จำเป็นต่อการอยู่รอดก็ต้องแตกต่างกันมากเช่นกัน การสำรวจส่วนที่ลึกที่สุดของมหาสมุทรอาจนำไปสู่การค้นพบรูปแบบชีวิตใหม่ทั้งหมด อาจเป็นอาณาจักรแห่งชีวิตใหม่
[ที่เกี่ยวข้อง: ภารกิจดาวพฤหัสบดีถัดไปของ NASA จะตามล่าหาส่วนผสมของชีวิตภายใต้เปลือกแข็งของ Europa ]
“เมื่อคุณผ่านไป 6,500 เมตร ทุกสิ่งทุกอย่างดูเหมือนจะเปลี่ยนไป” ทิโมธี แชงค์ นักชีววิทยาใต้ทะเลลึกที่สถาบันสมุทรศาสตร์วูดส์โฮล และหัวหน้าโครงการออร์ฟัสกล่าว “ระบบจุลินทรีย์ดูเหมือนจะเปลี่ยนไป ชีวิตสัตว์ที่อยู่ในคอลัมน์น้ำเปลี่ยนแปลงไป สิ่งที่อยู่บนพื้นทะเลเปลี่ยนไป”
“ผมหมายถึง บางครั้งพวกมันก็ชวนให้นึกถึงสิ่งที่เราเห็นในที่อื่น” เขากล่าวต่อ “มีหนอน มีกุ้ง ก็มีบ้างแต่ก็มีการปรับตัวต่างกันไป คุณมีโมเลกุลชีวภาพที่แตกต่างกันภายในร่างกาย พวกเขาทำสิ่งต่าง ๆ เพื่ออาศัยอยู่ที่นั่น ดังนั้นจึงมีคำถามมากมายเกี่ยวกับวิธีที่พวกมันอาศัยอยู่ที่นั่นด้วยการเผาผลาญ สรีรวิทยา และสิ่งที่เราสามารถเรียนรู้ได้จากสิ่งนั้น”
นี่จะไม่ใช่ครั้งแรกของแชงค์ในการสำรวจส่วนที่ลึกที่สุดของมหาสมุทร หุ่นยนต์รุ่นก่อนชื่อNereusซึ่งได้รับการออกแบบภายในDeep Sea Submergence Labที่ WHOI ได้ทดลองลงไปที่ร่องลึกบาดาลมาเรียนาเมื่อปี 2552 และคาดว่าจะเป็นหุ่นจำลองสำหรับการสำรวจใต้ทะเลลึก/ฮาดาล อย่างไรก็ตาม ในการดำน้ำที่ร่องลึก Kermadecใกล้กับนิวซีแลนด์ในปี 2014 ยาน Nereus ขาดการติดต่อกับยานแม่และหายตัวไป คิดว่าแรงดันมหาสมุทรที่ส่ายอาจทำให้หุ่นยนต์ระเบิดได้
“มันเป็นโครงการมูลค่า 14 ล้านดอลลาร์” แชงค์กล่าว “เราได้ตีพิมพ์การค้นพบนวนิยายมากกว่าหนึ่งโหลโดยอิงจากการดำน้ำสี่ครั้งที่เรามี มโหฬาร. สายพันธุ์ใหม่ สิ่งของทุกชนิดที่ค้นพบ”
นับตั้งแต่การสูญเสีย Nereus ส่วนที่ลึกที่สุดของมหาสมุทรส่วนใหญ่ถูกปิดไม่ให้นักวิจัยทำการสำรวจในระยะยาว จนถึงตอนนี้.
[ที่เกี่ยวข้อง: ภารกิจสร้างสถิติของ Inside Five Deeps เพื่อไปให้ถึงก้นมหาสมุทรแต่ละแห่ง ]
“แนวคิดในตอนนี้คือการสร้างยานพาหนะใต้น้ำที่เป็นอิสระ [นั่น] น้ำหนักเบา [และ] ราคาถูก เราสามารถมีกองเรือพวกมันแล้วโยนทิ้ง และพวกเขาจะไปสำรวจพื้นทะเลในส่วนที่ลึกที่สุดของมหาสมุทรของเรา” แชงค์กล่าว “ให้พวกเขาเดินทางไกลและนำข้อมูลนั้นกลับมาให้เรา”
ไม่ใช่เรื่องง่ายเลยที่จะสร้างยานพาหนะที่สามารถนำทางภายใต้แรงกดดันมหาศาล ในความมืดมิด ในหุบเขาใต้ทะเลที่บางครั้งอาจมีความกว้างเพียงไม่กี่ร้อยหลา การทำเช่นนี้กับหุ่นยนต์อิสระที่ทำงานด้วยตัวเองนั้นยากกว่า นั่นเป็นเหตุผลที่ Shank หันไปหาผู้ที่มีประสบการณ์มากมายในการสร้างหุ่นยนต์อิสระที่สามารถรับมือกับสภาวะที่รุนแรง: Jet Propulsion Laboratory (JPL) ของ NASA
