U północnego brzegu Maui para okrętów podwodnych w kształcie torped wykonuje skomplikowany taniec w wirującej kolumnie z wodą. Gdy eddie obraca się w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara, wyciągając osad i składniki odżywcze z głębin, jeden z tych podwodnych autonomicznych pojazdów dalekiego zasięgu unosi się cierpliwie, zbierając próbki życia drobnoustrojów w kolumnie, podczas gdy drugi porusza się na okrążeniach, testując zasolenie i temperaturę z wody. Na pokładzie pobliskiego statku oceanografowie z Uniwersytetu Hawajskiego obserwują i, w razie potrzeby, dostosowują trajektorie pojazdów.
Projekt powstał we współpracy między University of Hawaii w Manoa, Schmidt Ocean Institute i Monterey Bay Aquarium Research Institute (MBARI) w celu pobierania próbek wody, sekwencjonowania genomów mikroskopijnego życia i wykorzystywania tych danych do lepszego zrozumienia pionowe warstwy wody w tych wirach oraz wpływ ich życia na produktywność oceanu, w tym na łańcuch pokarmowy oraz produkcję i magazynowanie węgla. Mikroby, w tym fitoplankton fotosyntetyzujący, mogą absorbować dwutlenek węgla i wciągać go głęboko do oceanu, ale mogą również wytwarzać inne gazy cieplarniane.
„To nie są gracze bitowi. Drobnoustroje w oceanicznych cyklach elementarnych stanowią podstawę łańcucha pokarmowego. Ogólnie rzecz biorąc, są naprawdę ważne na oceanie ”- mówi Ed DeLong, profesor oceanografii na University of Hawaii. „Jest to tego rodzaju interakcja fizyczno-biologiczna, wirujące wiry, które mogą podnieść składniki odżywcze i spowodować zakwity fitoplanktonu, które staramy się zrozumieć. Te wiry mogą prawdopodobnie mieć duży wpływ na to, jak produktywny jest ocean, jak wiele jest tam roślin, jak dobrze rosną lasy. Naprawdę trudno się uczyć i nie jest tak dobrze rozumiany. ”
DeLong wraz z profesorem Uniwersytetu Hawajskiego Dave'em Karlem są głównymi badaczami podczas pierwszej podróży autonomicznych podwodnych pojazdów dalekiego zasięgu. Chociaż DeLong od dawna studiuje społeczności mikroorganizmów w oceanie, czas i koszty związane z wysłaniem statku w celu pobrania próbek ograniczyły ilość informacji, które może zebrać. Dzięki finansowaniu z Fundacji Simonsa on i Karl współpracowali z MBARI przy projektowaniu pojazdów, którzy zakończyli swoją pierwszą dwutygodniową misję 24 marca i właśnie wyjechali na kolejne dwa tygodnie. Pozostaną w pobliżu lub w wirach, które wirują obecnie w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara, sto mil na północ od Maui. Wykorzystując podróż jako trening dla pojazdów, naukowcy starają się uzyskać serię czterowymiarowych migawek wody i mikrobów, aby pokazać, jak zmieniają się ich społeczności i działania w czasie.
Pojazdy zakończyły swoją pierwszą dwutygodniową misję i właśnie odjechały na kolejne dwa tygodnie. (Thom Hoffman, Schmidt Ocean Institute) Mając do 10 stóp długości i 12 cali średnicy, roboty wyglądają wystarczająco podobnie do torped, że są oznaczone jako „NIE BRONI”. (Zespół stworzył trzy, ale tylko dwa zostały rozmieszczone.) Pojedynczy rekwizyt napędzany litem akumulatory jonowe doprowadzą je do 600 mil na jednym ładowaniu. Połączenie satelitarne pomaga kontrolować manewry, a większe pakiety danych są przesyłane, gdy pojazdy znajdują się w zasięgu Wi-Fi lub danych komórkowych. Wewnątrz znajduje się mniejsza wersja komercyjnie dostępnego procesora środowiskowego (ESP) zbudowanego przez inżynierów z MBARI.
Jim Birch, który zarządza programem ESP w MBARI, również pomógł zaprojektować i zbudować pojazdy podwodne. Obejmowało to zminimalizowanie oporu i zużycia energii, a także wdrożenie przesuwnego zestawu akumulatorów (aby przesunąć masę do przodu / do tyłu i przechylić nos w dół lub w górę) oraz zewnętrznego pęcherza, rozszerzalnego za pomocą oleju, aby zmienić wypór. Urządzenia można szybko rozmieścić, aby wypatrzeć wiry widziane z satelity i spokojnie podróżować pod burzą. Opcja neutralnej pływalności sprawia, że dobrze nadają się do pływania w wirach, ale to nie jedyna sytuacja, w której mogą się przydać. Oferują one bardziej aktywne alternatywy dla mniej mobilnych urządzeń, takie jak pływające Argos o wielkości 4000 boi, obsługiwane przez University of California w San Diego, które opadają i wznoszą się w płaszczyźnie pionowej. Falujące szybowce i drony żaglowe krążą po powierzchni, ale nie mogą badać głębszych warstw oceanu. Woods Hole Oceanographic Institution obsługuje garść autonomicznych pojazdów, w tym niektóre nurkujące bardzo głęboko i niektóre poruszające się bez napędu, polegające na prądzie i wypełnionym olejem pęcherzu podobnym do urządzenia MBARI, przy czym duża różnica polega na połączeniu Hawajów / MBARI dalekiego zasięgu pojazdu i sampler ESP. Istnieje już tak wiele bezzałogowych podwodnych autonomicznych pojazdów, że w 2012 r. The Economist opublikował historię zatytułowaną „20 000 współpracowników pod powierzchnią morza” o szybowcach morskich napędzanych pływalnością, takich jak ten z Woods Hole.
„Badanie oceanu jest jak badanie Marsa lub Jowisza” - mówi Birch. „Możemy wejść w to trochę częściej, ale jest to trudne, trudne środowisko, a wysyłanie robotów, które mogą pozostać przez dłuższy czas w stosunku do tego, co robimy teraz, jest ogromnym skokiem. To zmieni oceanografię. ”
