تؤكد كارثة تيتان الغاطسة على مخاطر استكشاف أعماق البحار – مهندس يشرح سبب إجراء معظم علوم المحيطات باستخدام غواصات بدون طاقم
مجلة المذنب نت متابعات عالمية:
رصد رجال الإنقاذ حطامًا من الغواصة السياحية تايتن في قاع المحيط بالقرب من حطام تيتانيك في 22 يونيو 2023 ، مما يشير إلى أن السفينة عانت من فشل ذريع ومقتل الأشخاص الخمسة الذين كانوا على متنها.
إن جلب الناس إلى أعماق المحيطات أمر خطير بطبيعته. في الوقت نفسه ، يعني تغير المناخ أن جمع البيانات من محيطات العالم أصبح أكثر أهمية من أي وقت مضى. تشرح المهندسة الميكانيكية في جامعة بوردو نينا محموديان كيف يقلل الباحثون من المخاطر والتكاليف المرتبطة باستكشاف أعماق البحار: أرسل الغواصات ، لكن أبق الناس على السطح.
لماذا تُجرى معظم الأبحاث تحت الماء باستخدام مركبات تعمل عن بُعد ومستقلة تحت الماء؟
عندما نتحدث عن دراسات المياه ، فإننا نتحدث عن مناطق شاسعة. وتغطية مساحات شاسعة تتطلب أدوات يمكن أن تعمل لفترات طويلة ، وأحيانًا أشهر. إن وجود أشخاص على متن المركبات تحت الماء ، خاصة لفترات طويلة من الزمن ، أمر مكلف وخطير.
إحدى الأدوات التي يستخدمها الباحثون هي المركبات التي يتم تشغيلها عن بُعد ، أو ROVs. في الأساس ، يوجد كابل بين السيارة والمشغل يسمح للمشغل بقيادة السيارة وتحريكها ، ويمكن للمركبة نقل البيانات في الوقت الفعلي. تقدمت تقنية ROV كثيرًا لتتمكن من الوصول إلى أعماق المحيط – حتى عمق 6000 متر (19685 قدمًا). كما أنها قادرة بشكل أفضل على توفير التنقل الضروري لمراقبة قاع البحر وجمع البيانات.
توفر المركبات ذاتية القيادة تحت الماء فرصة أخرى للاستكشاف تحت الماء. عادة لا يتم ربطهم بسفينة. عادة ما يتم برمجتها في وقت مبكر للقيام بمهمة محددة. وأثناء وجودهم تحت الماء ، فعادةً ما لا يكون لديهم تواصل مستمر. في بعض الفترات ، يظهرون على السطح ، وينقلون الكمية الكاملة من البيانات التي جمعوها ، ويغيرون البطارية أو يعيدون الشحن ويتلقون تعليمات متجددة قبل الغمر مرة أخرى ومواصلة مهمتهم.
ما الذي يمكن أن تفعله المركبات تحت الماء التي يتم تشغيلها عن بُعد والمستقلة والتي لا تستطيع الغواصات المأهولة القيام بها ، والعكس صحيح؟
ستكون الغواصات ذات الطاقم مثيرة للجمهور والمشاركين ومفيدة للقدرات المتزايدة التي يجلبها البشر في أدوات التشغيل واتخاذ القرارات ، على غرار استكشاف الفضاء المأهول. ومع ذلك ، سيكون أكثر تكلفة مقارنة بالاستكشافات غير المأهولة بسبب الحجم المطلوب للمنصات والحاجة إلى أنظمة دعم الحياة وأنظمة السلامة. تكلف الغواصات المؤلفة اليوم عشرات الآلاف من الدولارات يوميًا.
سيوفر استخدام الأنظمة غير المأهولة فرصًا أفضل للاستكشاف بتكلفة ومخاطر أقل في العمل على مساحات شاسعة وفي مواقع غير صالحة للسكن. يتيح استخدام المركبات تحت الماء التي يتم تشغيلها عن بُعد والمستقلة للمشغلين الفرصة لأداء المهام التي تشكل خطورة على البشر ، مثل المراقبة تحت الجليد واكتشاف الألغام تحت الماء.
https://www.youtube.com/watch؟v=1jCdAwRML7I
كيف تطورت تكنولوجيا أبحاث أعماق المحيطات؟
تقدمت التكنولوجيا بشكل كبير في السنوات الأخيرة بسبب التقدم في أجهزة الاستشعار والحساب. تم إحراز تقدم كبير في تصغير أجهزة الاستشعار الصوتية والسونار لاستخدامها تحت الماء. أصبحت أجهزة الكمبيوتر أيضًا أكثر تصغيرًا وقدرة وكفاءة في استخدام الطاقة. كان هناك الكثير من العمل على تقنية البطاريات والموصلات المانعة لتسرب الماء. يساعد التصنيع الإضافي والطباعة ثلاثية الأبعاد أيضًا في بناء هياكل ومكونات يمكنها تحمل الضغوط العالية في العمق بتكاليف أقل بكثير.
كان هناك أيضًا تقدم كبير نحو زيادة الاستقلالية باستخدام خوارزميات أكثر تقدمًا ، بالإضافة إلى الطرق التقليدية للتنقل والتعريب والكشف. على سبيل المثال ، يمكن أن تساعد خوارزميات التعلم الآلي السيارة في اكتشاف الأشياء وتصنيفها ، سواء كانت ثابتة مثل خط أنابيب أو متنقلة مثل مدارس الأسماك.
ما أنواع الاكتشافات التي تم إجراؤها باستخدام المركبات تحت الماء التي تعمل عن بعد وذاتية القيادة؟
أحد الأمثلة على ذلك هو الطائرات الشراعية تحت الماء. هذه هي مركبات تحت الماء ذاتية القيادة تعمل بالطفو. يمكنهم البقاء في الماء لعدة أشهر. يمكنهم جمع البيانات عن الضغط ودرجة الحرارة والملوحة أثناء صعودهم وهبوطهم في الماء. كل هذا مفيد جدًا للباحثين لفهم التغييرات التي تحدث في المحيطات.
سافرت إحدى هذه المنصات عبر شمال المحيط الأطلسي من ساحل ماساتشوستس إلى أيرلندا لمدة عام تقريبًا في عامي 2016 و 2017. وكانت كمية البيانات التي تم التقاطها في هذا الوقت غير مسبوق. لوضعها في نصابها الصحيح ، سيارة مثل هذه تكلف حوالي 200000 دولار. كان المشغلون عن بعد. كل ثماني ساعات كانت الطائرة الشراعية تطفو على السطح ، وتتصل بنظام تحديد المواقع العالمي (GPS) وتقول ، “مرحبًا ، أنا هنا” ، وقدم لها الطاقم بشكل أساسي خطة المرحلة التالية من المهمة. إذا تم إرسال سفينة مأهولة لجمع هذا القدر من البيانات لفترة طويلة ، فستتكلف بالملايين.
في عام 2019 ، استخدم الباحثون مركبة ذاتية القيادة تحت الماء لجمع بيانات لا تقدر بثمن حول قاع البحر تحت نهر ثويتس الجليدي في أنتاركتيكا.
تستخدم شركات الطاقة أيضًا مركبات تعمل عن بعد ومستقلة تحت الماء لفحص ومراقبة الطاقة المتجددة البحرية والبنية التحتية للنفط والغاز في قاع البحر.
إلى أين تتجه التكنولوجيا؟
الأنظمة تحت الماء عبارة عن منصات بطيئة الحركة ، وإذا تمكن الباحثون من نشرها بأعداد كبيرة ، فمن شأن ذلك أن يمنحهم ميزة لتغطية مناطق واسعة من المحيط. يتم بذل قدر كبير من الجهد للتنسيق والاستقلالية الموجهة نحو الأسطول لهذه المنصات ، بالإضافة إلى تطوير جمع البيانات باستخدام أجهزة الاستشعار الموجودة على متن الطائرة مثل الكاميرات والسونار وأجهزة استشعار الأكسجين المذاب. جانب آخر من جوانب تطوير استقلالية السيارة هو اتخاذ القرار في الوقت الحقيقي تحت الماء وتحليل البيانات.
ما هو تركيز بحثك على هذه الغواصات؟
ركزت أنا وفريقي على تطوير خوارزميات الملاحة وتخطيط المهام للعمليات المستمرة ، مما يعني المهام طويلة الأجل مع الحد الأدنى من الإشراف البشري. الهدف هو الاستجابة لاثنين من القيود الرئيسية في نشر الأنظمة المستقلة. واحد هو عمر البطارية. الآخر غير معروف المواقف.
https://www.youtube.com/watch؟v=_kS0_-qc_r0
لعمر البطارية ، نعمل على إعادة الشحن في البحر ، تحت الماء والمياه السطحية على حد سواء. نحن نعمل على تطوير أدوات للنشر الذاتي والاستعادة وإعادة الشحن ونقل البيانات لمهام أطول في البحر. بالنسبة للمواقف غير المعروفة ، نعمل على التعرف على العقبات وتجنبها والتكيف مع التيارات البحرية المختلفة – مما يسمح أساسًا للمركبة بالتنقل في ظروف قاسية بمفردها.
للتكيف مع الديناميكيات المتغيرة وفشل المكونات ، نحن نعمل على منهجيات لمساعدة السيارة على اكتشاف التغيير والتعويض لتكون قادرة على الاستمرار وإنهاء المهمة.
ستتيح هذه الجهود إجراء دراسات طويلة الأجل للمحيطات بما في ذلك مراقبة الظروف البيئية ورسم خرائط للمناطق المجهولة.
نشكركم على قراءة المنشور عبر مجلة المذنب نت, المتخصصة في التداول والعملات الرقمية والمشفرة
