Dấn Thân Dưới Lớp Băng Với Những Robot Can Đảm Ở Nam Cực năm 2025

Những cánh đồng nham thạch của Hawaii. Những đỉnh núi cao ngất ngưởng của Himalaya. Đám đông tại buổi hòa nhạc của Justin Bieber. Đây là những môi trường nguy hiểm nhất trên hành tinh Trái Đất, nơi mà ít người dám chạm vào. Nhưng chúng không có gì so với nước ở các vùng cực của hành tinh chúng ta, nơi nhiệt độ lạnh và áp suất lớn có thể làm tắt mạng một con người yếu đuối như bạn chỉ trong nháy mắt.

Nhưng với robot, đây chính là thứ cơ thể khỏe mạnh của họ được tạo ra. Đây là lãnh thổ của Seabed, chiếc máy trang bị cảm biến có khả năng lặn sâu hơn một dặm xuống đáy biển cực lạnh—tự động—để thu thập dữ liệu quý giá. Nhưng điều này đến với một cái giá: Việc đưa robot trở lại con tàu đâm băng của nó một cách an toàn có thể khó khăn hơn việc giao tiếp với một robot Mars hàng triệu dặm xa.

Seabed không bơi như những phương tiện ngầm tự động thông thường. Hầu hết có hình dạng giống như quả cầu, cho phép chúng cắt nước một cách hiệu quả như máy phun. Seabed thay vào đó có thể sử dụng cánh quạt của mình để đứng yên trong cột nước như một chiếc trực thăng. Điều này cho phép nó treo trên đáy biển và lập bản đồ với âm thanh, hoặc đến gần băng để đo độ dày của nó.

Robot Không Thể Dây Nguồn Để Giao Tiếp Cứng, Bởi Vì Băng, Và Sóng Radio Không Hoạt Động Dưới Nước. Vì Vậy, Thay Vì Vậy, Seabed Gửi Tín Hiệu Âm Thanh (Giống Như Robot Cá Hút Mắt của MIT). Ngay cả khi đó, robot không phải lúc nào cũng là một bộ giao tiếp đáng tin cậy. “Nếu chúng ta may mắn, chúng ta nhận được một gói tin 256 byte mỗi phút,” nói nhà nghiên cứu robot của Đại học Northeastern Hanumant Singh, người phát triển Seabed. “Và không có đảm bảo rằng chúng ta có thể nhận được nó.” So với cách các nhà khoa học NASA giao tiếp với robot Mars: Tín hiệu mất trung bình 20 phút để đi từ robot đến Trái Đất, nhưng ít nhất nó là nhất quán. Nếu Singh cần ping Seabed, tín hiệu có thể không đến nơi.

Để giải quyết vấn đề tín hiệu bị mất, Singh đưa ra một quyết định cho robot, chẳng hạn như chạy dọc theo một đoạn cụ thể của đáy biển và lập bản đồ với âm thanh. Nếu có điều gì đó có vẻ đang trở nên rối bời, như thời tiết lạnh hơn bắt đầu đóng băng qua lỗ băng mà Seabed nên nổi lên, Singh có thể gửi một tín hiệu để kết thúc nhiệm vụ sớm. Lý tưởng, nó đến người nhận nhanh chóng. (Anh ấy chỉ mất một trong những chiếc robot này, by the way, không phải vì sự cố giao tiếp mà là vì một dòng dữ liệu mạnh mẽ cuốn nó đi.)

Nếu Seabed nổi lên ở một vị trí sai dưới đá băng dày, cũng không có đảm bảo rằng các nhà điều hành của nó có thể đưa nó ra khỏi nước. Nó có thể nổi lên gần tàu đâm băng, chẳng hạn như trong một nhiệm vụ vào năm 2010. Bạn không thể đâm băng mà không suy nghĩ gì hết gần một robot có giá 500,000 đô la, vì vậy các nhà nghiên cứu đã phải đào một lỗ nhỏ trong đá băng. Điều này cho họ quyền truy cập vào phương tiện, mà họ gắn trọng lượng để chìm nó một chút, nhưng cũng có một bóng để giữ cho nó không rơi xuống đáy biển. Sau đó, tàu có thể mở rộng lớp băng hơn—tất nhiên vẫn cẩn thận—và kéo robot ra khỏi nước. Trong một nhiệm vụ gần như thất bại khác, các nhà nghiên cứu đã phải triển khai một ROV dây bảo vệ nhỏ hơn để nắm Seabed và kéo nó an toàn ra nước mở.

Nhìn chung, tuy nhiên, Seabed trở lại cách độ chỉ vài mét so với nơi mà các nhà điều hành mong đợi nó nổi lên. Một lần nữa, nếu robot không tự động đáng tin cậy, môi trường này sẽ ăn mòn nó ngay.

Và khi Seabed đã ở trong nước, nó hạnh phúc như một con cá trong ... nước. Nó được đóng kín chặt để ngăn nước đóng băng xâm nhập vào điện tử. Vì vậy, nếu bạn đưa nó ra khỏi một nhà máy ấm áp và ném nó vào biển nhanh chóng, nó sẽ ổn. Nơi vấn đề xuất phát là khi bạn phải kéo robot ra khỏi nước, sau đó mong đợi sử dụng lại ngay lập tức.

“Bạn đặt phương tiện vào nước và bạn đang thử nghiệm và bạn nhận ra, ôi, chúng ta quên mất cái gì đó,” nói Singh. Nước chính nó có nhiệt độ khoảng 40 độ Fahrenheit, nhưng không khí giảm xuống mức không độ. “Bạn đưa phương tiện lên và bây giờ nó hoàn toàn bao phủ bởi lớp băng.”

Nhưng đủ về vấn đề. Seabed là một chiếc máy khoa học kiên cường, công việc của nó quan trọng hơn bao giờ hết trong thời kỳ biến đổi khí hậu này. Ngoài việc lập bản đồ đáy biển bằng âm thanh, nó cũng có thể làm điều tương tự với băng để đo độ dày của nó.

Mà, đúng, bạn có thể làm điều đó bằng cách khoan rất nhiều lỗ và thả bảng đo qua. Nhưng băng biển cuối cùng lại phức tạp đẹp. “Ở Cực Bắc và Cực Nam, băng không chỉ đứng yên và dày lên khi đóng băng trên một hồ,” nói nhà vật lý băng biển Ted Maksym của Viện Hải dương học Woods Hole, người đã làm việc với Seabed. “Nó đang di chuyển và tất cả các dòng chảy đang va vào nhau, và khi họ làm điều đó, họ tạo ra những đống băng lớn này.”

Những đặc điểm này không chỉ phát triển trên bề mặt, mà còn sâu tới 60 feet, mà Seabed có thể lập bản đồ bằng âm thanh, bơi lên và xuống trên bề mặt băng. “Nó giống như cắt bờ cỏ của bạn từ dưới lên,” nói Maksym.

Điều Maksym muốn hiểu là làm thế nào tuyết đóng và tan ở các khu vực cực. Ở Cực Bắc, ví dụ, băng cũ đang biến mất, và nói chung băng đang trở nên mùa vụ hơn. “Vì vậy, hiểu cách các quy trình điều chỉnh độ dày của băng thay đổi khi Cực Bắc thay đổi giúp chúng ta hiểu cách Cực Bắc sẽ phản ứng với biến đổi khí hậu,” nói Maksym.

Điều đó có nghĩa là đặt Seabed vào nguy hiểm, chắc chắn, nhưng cũng có nghĩa là đưa người lặn ra khỏi nguy hiểm. Robot có thể bị kẹt dưới băng đôi khi, nhưng dữ liệu mà nó đang thu thập quan trọng cho sự hiểu biết của khoa học về môi trường khắc nghiệt nhất trên Trái đất không liên quan đến Justin Bieber.