绘制海底地图的电动机器人 利用海水充电

几个世纪以来,人类探索了地球上的山脉、丛林和沙漠。但是尽管在地球表面覆盖了超过70%的面积,海洋仍然是一个相对神秘的事物。事实上,我们了解火星表面比我们对海底的了解都更多,迄今为止,我们仅仅绘制出20%海底的地图。

获得更全面的图像将使我们能够更安全地驾驶船只,创建更准确的气候模型,铺设电信电缆,建设海上风电场和保护海洋物种——所有这些都是所谓的到2030年规模达3万亿美元的“蓝色经济”的一部分。如今,配备传感器的水下机器人正在帮助收集数据,比以往任何时候都更快,更便宜。但这些设备中有许多依靠寿命有限的电池,需要回到船上或岸上充电,这使得它们很难绘制更偏远的海域。

一家成立五年的叫做Seatrec的初创公司由海洋学家Yi Chao创立。在美国国家航空航天局工作期间,他开发了利用海洋“自然产生的温差”为海洋机器人提供动力的技术。

更环保、更便宜

基于这一动力技术的电源模块可以安装在现有的数据收集机器人或Seatrec自己的浮动设备上。它可以下潜一千米,检查海床的化学成分和形状,使用声纳绘制周围区域的地图。机器人返回地面,通过卫星发回它的发现。

绘制海底地图的电动机器人 利用海水充电

Seatrec的浮标利用海洋温度的差异为自己提供动力。

当浮标在海洋的寒冷和温暖部分之间移动时,模块内的材料要么融化要么固化,产生压力,进而产生热能,为机器人的发电机提供动力。

“它们被海水充电,所以它们的寿命几乎可以无限延长,”Yi Chao说。

一个基本的浮标模型通常花费大约20,000美元。Yi Chao说,安装Seatrec的能源系统需要另外增加25,000美元。

但是Yi Chao说,从长远来看,获得免费的可再生能源和在水中停留更长时间的能力使数据收集的成本降低了五倍。他说这家初创公司正在制造每年不到100个设备,主要用于海洋研究人员,但该技术很容易扩展——Seatrec的能源模块也可以改装到现有的测绘设备上,以扩大它们的使用范围。

加快步伐

日本地球物理研究所所长Jamie McMichael-Phillips表示,能够扩大数据收集设备覆盖范围的新技术对于绘制海底2030项目中更偏远部分的深海地图至关重要。

“显然,我们面临的巨大挑战之一就是物理学,”Jamie McMichael-Phillip说。“与我们可以使用相机或卫星绘制地球表面不同,在海上,光不会穿透海水。所以我们只能使用声纳系统。”

海底2030项目于2017年启动,提高了人们对海底重要性的认识,并为研究人员和公司提供了一个明确的目标:在这个十年结束前绘制整个海底地图。

一些公司,如XOCEAN从海面上观察海洋。另一家初创公司Bedrock海洋勘探公司表示,通过使用配备声纳、相机和激光的自主电动潜艇,它可以提供比传统方法快10倍的海底区域调查。这些数据随后会在Bedrock公司自己的云平台上进行分析。

绘制海底地图的电动机器人 利用海水充电

Bedrock海洋勘探使用一艘装有声纳、照相机和激光器的自主电动潜艇。

未来的挑战

即使越来越多的技术加速了海底勘探,但完成地图仍然面临后勤和财政的挑战。

Yi Chao估计,在未来10年里,Seatrec将使用3000个浮标对海洋进行全面调查。公司已经筹集了两百万美元种子基金来扩大其能量收集系统的产量。

但这只是全面勘测海洋所需资金的沧海一粟,据Jamie McMichael-Phillip估计,这笔资金“在30亿至50亿美元之间”,“几乎与向火星发送任务的成本处于同一数量级。”

Bedrock公司的 DiMare认为,现在是我们开始投资我们自己的星球的时候了。

“如果我们想让地球继续成为一个人类可以居住的地方,”他说,“我们就必须对海洋中正在发生的事情更加了解。”

作者:Milly Chan

编译:南山

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