Žmogaus ateitis gyvenamoji vieta jūroje formuojasi apleistame karjere Velso ir Anglijos pasienyje. Ten vandenynų tyrinėjimo organizacija „Deep“ pradėjo daugiamečius siekius, kad mokslininkai galėtų gyventi jūros dugne iki 200 metrų gylyje savaites, mėnesius ir galbūt net metus.
„Aquarius Reef Base St. Croix mieste buvo paskutinė įrengta buveinė dar 1987 m. ir per maždaug 40 metų nebuvo daug žemės nulaužta“, – sako Kirkas Krackas, „Deep“ žmogaus naro veiklos vadovas. „Stengiamės vandenynų mokslą ir inžineriją perkelti į XXI amžių.
„Deep“ darbotvarkė šiais metais yra labai svarbi – mažos, modulinės buveinės „Vanguard“ kūrimas ir išbandymas. Ši kilnojama, slėginė povandeninė pastogė, galinti apgyvendinti iki trijų narų maždaug iki savaitės laikotarpiais, bus žingsnis į nuolatinę modulinę buveinių sistemą, žinomą kaip Sentinel, kuri bus paleista 2027 m. Tikimės, kad iki 2030 m. vandenyne nuolat gyvens žmogus“, – sako Krackas. Visa tai dabar įmanoma dėl pažangaus 3D spausdinimo ir suvirinimo metodo, kuriuo galima atspausdinti šias dideles gyvenamąsias struktūras.
Kuo toks buvimas būtų naudingas jūrų mokslui? Krackas man pateikia skaičius: „Dabar nardydami 150–200 metrų aukštyje galite atlikti tik 10 minučių darbo, o po to 6 valandas dekompresijos. Su savo povandeninėmis buveinėmis galėsime atlikti septynerių metų darbą per 30 dienų su trumpesniu dekompresijos laiku. Daugiau nei 90 procentų vandenyno biologinės įvairovės gyvena 200 metrų gylyje ir pakrantėse, o mes žinome tik apie 20 procentų jos. Jis priduria, kad šių povandeninių ekosistemų ir aplinkos supratimas yra esminė klimato galvosūkio dalis: vandenynai sugeria beveik ketvirtadalį žmogaus sukelto anglies dioksido ir maždaug 90 procentų perteklinės šilumos, kurią sukuria žmogaus veikla.
Gyvenimas po vandeniu šiais metais šviečia žaliai
Deep siekia sukurti povandeninę gyvybės palaikymo infrastruktūrą, kurioje būtų ne tik modulinės buveinės, bet ir mokymo programos mokslininkams, kurie jas naudos. Ilgalaikis gyvenimas po vandeniu apima specializuotą veiklą, vadinamą soties nardymu, taip pavadinta dėl to, kad naro audiniai prisotinami dujų, tokių kaip azotas ar helis. Jis buvo naudojamas dešimtmečius naftos ir dujų sektoriuose jūroje, bet nedažnas moksliniam nardymui, neskaitant santykinai nedidelio skaičiaus tyrėjų, kuriems pasisekė, kad jie praleido laiką Vandenyje. Deep nori, kad tai būtų įprasta povandeninių tyrinėtojų praktika.
Pirmasis tų kopėčių laiptelis yra „Vanguard“ – greitai dislokuojama, ekspedicijos tipo povandeninė buveinė, kurios dydis prilygsta gabenimo konteineriui, kurį galima gabenti ir aprūpinti laivu ir kuriame gali būti apgyvendinti trys žmonės iki maždaug 100 metrų gylio. Pirmąjį 2025 m. ketvirtį jis bus išbandytas karjere, esančiame už Čepstou, Velse.
Vanguard buveinė, čia matoma iliustruotojo atvaizde, bus pakankamai maža, kad ją būtų galima transportuoti, tačiau ji galės išlaikyti tris žmones ne daugiau kaip 100 metrų gylyje.Giliai
Planuojama, kad „Vanguard“ bus galima dislokuoti visur, kur jo reikia, maždaug savaitę. Narai galės valandų valandas dirbti jūros dugne, kol pasitrauks į modulį pavalgyti ir pailsėti.
Viena iš naujų Vanguard savybių yra nepaprastas lankstumas, kai kalbama apie valdžią. Šiuo metu yra trys parinktys: Kai jis yra įdiegtas arti kranto, jis gali kabeliu prisijungti prie sausumos paskirstymo centro naudojant vietinius atsinaujinančius energijos šaltinius. Toliau jūroje jis galėtų naudoti tiekimą iš plūduriuojančių atsinaujinančios energijos ūkių ir kuro elementų, kurie maitintų Vanguard per bambos grandį, arba jį galėtų tiekti povandeninė energijos kaupimo sistema, kurioje yra kelios baterijos, kurias galima įkrauti, paimti, ir perskirstomi povandeniniais kabeliais.
Kvėpuojančios dujos bus laikomos išorinėse talpyklose jūros dugne, jose bus deguonies ir helio mišinys, kuris priklausys nuo gylio. Nelaimės atveju prisotinti narai negalės išplaukti į paviršių nepatirdami gyvybei pavojingos dekompresinės ligos. Taigi, „Vanguard“, kaip ir būsimasis „Sentinel“, taip pat turės atsarginę galią, kurios pakaktų gyvybei palaikyti 96 valandas išorinėje, gretimame jūros dugne esančiame korpuse.
Šiais metais „Vanguard“ surinkti duomenys padės nutiesti kelią „Sentinel“, kurį sudarys įvairaus dydžio ir galimybių ankštys. Šios ankštys netgi gali būti nustatytos skirtingam vidiniam slėgiui, kad skirtingos sekcijos galėtų atlikti skirtingas funkcijas. Pavyzdžiui, laboratorijose gali būti taikomas vietinis batimetrinis slėgis, kad būtų galima analizuoti mėginius natūralioje aplinkoje, tačiau greta jų galėtų būti įrengta 1 atmosferos kamera, kurioje galėtų prisišvartuoti povandeniniai laivai, o lankytojai galėtų stebėti buveinę, nereikėtų susilyginti su vietiniu slėgiu. .
Deep’o nuomone, įprastoje konfigūracijoje gyventų šeši žmonės, kurių kiekvienas turėtų savo miegamąjį ir vonios kambarį. Ji taip pat turėtų mokslinės įrangos rinkinį, įskaitant visas šlapias laboratorijas, skirtas genetinėms analizėms atlikti, o tai sutaupytų dienų, nes nereikėtų vežti mėginių į viršutinę laboratoriją analizei.
„Tikimės, kad iki 2030 m. vandenyne nuolat gyvens žmogus“, – sako vienas iš projekto vadovų.
„Sentinel“ konfigūracija skirta mėnesiui, kol prireiks atsargų. Dujos bus papildytos bambos grandimi iš paviršinio plūduro, o maistas, vanduo ir kitos atsargos bus nuleidžiamos per planuojamus įgulos keitimus kas 28 dienas.
Tačiau žmonės Sentinelyje galės gyventi mėnesius, jei ne metus. „Kai pasisotinate, nesvarbu, ar būsite ten šešias dienas, ar šešerius metus, tačiau dauguma žmonių ten bus 28 dienas dėl įgulos pasikeitimų“, – sako Krackas.
Kur susitinka 3D spausdinimas ir suvirinimas
Tai labai ambicinga vizija, ir „Deep“ padarė išvadą, kad ją galima pasiekti tik naudojant pažangias gamybos technologijas. „Deep“ gamybos padalinys „Deep Manufacturing Labs“ (DML) sugalvojo naujovišką metodą buveinių modulių slėginiams korpusams kurti. Jis naudoja robotus, kad derintų metalo priedų gamybą su suvirinimu, vadinamą vielos lanko priedų gamyba. Naudojant šiuos robotus, metaliniai sluoksniai sudaromi taip, kaip būtų 3D spausdinimo metu, tačiau sluoksniai sulydomi suvirinant naudojant metalo ir inertinių dujų degiklį.
„Deep“ operacijų bazėje buvusiame karjere Tidenhame, Anglijoje, ištekliai apima du „Triton 3300/3 MK II“ povandeninius laivus. Vienas iš jų matomas čia, plaukiojančiame Deep „salos“ doke karjere. Giliai
Keliaudamas po DML, pažangios gamybos inžinerijos vadovas Harry Thompsonas sako: „Mes sėdime pilkoje zonoje tarp suvirinimo ir priedų proceso, todėl laikomės suvirinimo taisyklių, bet slėginiams indams (taip pat) laikomės įtempių. atpalaidavimo procesas, taikomas priedo komponentui. Mes taip pat išbandome visas dalis taikydami neardomuosius bandymus.
Kiekvienos roboto rankos veikimo diapazonas yra 2,8 x 3,2 metro, tačiau DML padidino šią sritį pasitelkdama koncepciją, vadinamą Hexbot. Jis pagrįstas šešiomis robotizuotomis rankomis, užprogramuotomis dirbti vieningai ir sukurti buveinių korpusus, kurių skersmuo iki 6,1 metro. Didžiausias iššūkis kuriant korpusus yra šilumos valdymas priedų proceso metu, kad dalys nesideformuotų. Tam DML remiasi karščiui atsparaus plieno naudojimu ir labai tiksliai optimizuotais proceso parametrais.
Inžineriniai iššūkiai ilgalaikiam gyvenimui
Be gamybos, yra ir kitų iššūkių, būdingų tik sudėtingam verslui – išlaikyti žmones laimingus ir gyvus 200 metrų gylyje po vandeniu. Vienas žaviausių iš jų sukasi aplink helią. Dėl narkotinio poveikio esant aukštam slėgiui, žmonės neturėtų kvėpuoti azoto, esančio gylyje žemiau 60 metrų. Taigi, esant 200 metrų, buveinėje kvėpavimo mišinys sudarys 2 procentus deguonies ir 98 procentus helio. Tačiau dėl labai didelio šilumos laidumo „helį reikia pašildyti iki 31–32 °C, kad gautume normalią 21–22 °C vidinę temperatūrą“, – sako Rickas Goddardas, „Deep“ inžinerijos direktorius. „Tai sukuria drėgną atmosferą, todėl porėtos medžiagos tampa pelėsių auginimo vieta“.
Taip pat yra daugybė kitų su medžiagomis susijusių iššūkių. Medžiagos negali išskirti dujų, jos turi būti garso izoliacinės, lengvos ir struktūriškai patikimos esant aukštam slėgiui.
„Deep“ bandymų aikštelės yra buvęs karjeras Tidenhame, Anglijoje, kurio didžiausias gylis yra 80 metrų. Giliai
Taip pat yra daug elektros problemų. „Helis sulaužo tam tikrus elektrinius komponentus su dideliu tikrumu“, – sako Goddardas. „Turėjome suskaidyti įrenginius į dalis, pakeisti lustus, pakeisti (spausdintines plokštes) ir net sukurti savo PCB, kurie neišskiria dujų.
Elektros sistema taip pat turės pritaikyti energijos derinį su tokiais įvairiais šaltiniais kaip plūduriuojančios saulės energijos fermos ir kuro elementai ant paviršinio plūduro. Energijos kaupimo įrenginiai kelia didelių elektrotechnikos iššūkių: helis prasiskverbia į kondensatorius ir gali juos sunaikinti, kai bando ištrūkti dekompresijos metu. Akumuliatoriams taip pat kyla problemų esant aukštam slėgiui, todėl jie turės būti laikomi už buveinės ribų 1 atmosferos slėgio induose arba alyva užpildytuose blokuose, kurie neleidžia susidaryti slėgio skirtumui viduje.
Ar įmanoma gyventi vandenyne mėnesius ar metus?
Kai bandote būti vandenyno SpaceX, natūraliai kyla klausimų apie tokio ambicijos įgyvendinamumą. Kokia tikimybė, kad „Deep“ pavyks? Bent vienas aukščiausias autoritetas Johnas Clarke’as yra tikintis. „Buvau nustebintas inžinerinių metodų kokybe ir žiniomis, taikomomis sprendžiant iškilusias problemas, ir esu entuziastingas, kaip DEEP taiko naujas technologijas“, – sako Clarke’as, vadovaujantis JAV karinio jūrų laivyno eksperimentinio nardymo padalinio mokslininkui. „Jie žengia į priekį, nei tikėtasi… Su malonumu palaikau Deep jų siekį išplėsti žmonijos glėbį jūrai.
Iš jūsų svetainės straipsnių
Susiję straipsniai visame internete
