幻灯片:深入科学——迷你潜艇揭开深海的神秘面纱

新型、改进型载人及机器人潜艇有望让科学家们能够探索大部分海底,一个比月球或火星更少被探索的地方

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在海面深处,蕴藏着大量新的生命形式、燃料来源和知识。但是,考虑到黑暗、寒冷的温度和巨大的压力,到达那里并不容易。事实上,95%的海洋仍未被探索;我们对火星表面的了解比对海底的了解还要多。“地球一半以上的面积被超过3000米[两英里]深的水域覆盖,”位于马萨诸塞州科德角的伍兹霍尔海洋研究所深海潜水小组首席科学家克里斯·杰曼说,“地球上存在的大部分生命都存在于海洋中。但我们对此知之甚少。”

幻灯片:载人和无人潜水器

随着工程师和科学家们创造出新型潜水器和探测器,使深蓝的遥远海域比以往任何时候都更容易接近,这种情况开始发生变化。到20世纪70年代,已经有几种小型潜水器能够将人们带入深海(通常认为水深超过两英里)。今天,包括美国、俄罗斯、日本和法国在内的几个国家都建造了自己的载人潜水器(HOVs),并将它们用于科学研究。

“从大多数标准来看,人类是你可以拥有的最好的原位传感器,”伍兹霍尔几个深海潜水器的首席工程师安迪·鲍恩说。“人眼和其他感官能够比几乎任何其他技术更快地了解环境。”由于系统上有操作人员,因此这些系统也易于操作,并且可以自由活动,而不必停留在水面上的船只旁边。但是载人潜水器有一些明显的缺点。它们体积庞大、重量大且价格昂贵——目前正在为伍兹霍尔设计的最新的载人潜水器预计将耗资5000万美元——因此只建造了少数几艘。它们远远不够进行科学家们有兴趣在深海进行的所有研究。

机器人潜水器,即ROVs(遥控潜水器),通常通过缆绳连接到水面上的船只,由操作人员控制它们的运动。这些机器通常还携带各种传感器和摄像头,将数据和图像传回水面船只。ROV可以在水下待上数周甚至数月的时间。(另一方面,HOV只能在海底维持人类生命几天,之后必须返回水面。)

HOV和ROV将继续看到逐步改进,但真正的进步将来自于工程设计所谓的自主水下航行器(或AUV),鲍恩说,它结合了两者的优点。AUV是无需人工干预的机器人航行器——它们不仅可以不受束缚地独立于船只游泳,而且还可以通过机载软件和传感器进行自主导航。“随着我们控制或促进自主性的能力提高,以及这些机器人拥有的行为变得越来越复杂,”鲍恩说,“很可能海洋的大部分探索将由自主航行器完成。”

科学家们希望在未来几年开展的工作可能会带来强大的新药物(得益于深海中一些奇怪的、未被发现的生物),提供有关气候变化的重要信息,并揭示诸如海啸和地震等自然灾害的线索。杰曼说:“如果你想了解地球,就不能忽视海洋。”

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