Những tuyệt tác của công nghệ thám hiểm đại dương

Đối với rất nhiều người trong số chúng ta, không gian bên ngoài Trái đất có lẽ là biên giới cuối cùng. Còn đối với các nhà nghiên cứu sinh vật biển, các đại dương cũng ẩn chứa nhiều bí ẩn như trong không gian.

Theo Trung tâm Nghiên cứu Đại dương Quốc gia (Mỹ), hơn một nửa sinh vật có mặt trên Trái đất đang sinh sống trong các đại dương, và các đại dương này chiếm đến 70% diện tích Trái đất. Vì thế, không có gì lạ khi người ta luôn phát hiện ra loài mới nơi đây. Với niềm háo hức muốn khám phá những bí ẩn nơi sâu thẳm nhất của đại dương, từ xưa đến nay, các nhà khoa học và các kỹ sư đã sáng chế ra nhiều cỗ xe đặc biệt có thể di chuyển dưới làn nước xanh và mang về cho họ những dữ liệu khoa học mới.

Nereus

Ngày 23/1/1960, 2 nhà thám hiểm đại dương Jacques Piccard và Don Walsh đã cùng với tàu lặn Trieste lần đầu tiên chạm tới điểm sâu nhất đại dương nằm cách mặt biển gần 10.915m. Từ đó đến nay, họ là 2 người duy nhất từng lặn xuống độ sâu này.

Nereus – tên của một tàu ngầm không người lái – được Viện Hải dương học Woods Hole (Massachusetts, Mỹ) nghiên cứu và phát triển có khả năng lặn sâu 11km dưới mặt nước biển, thu thập trầm tích, dữ liệu khoa học và video độ nét cao rồi truyền về trung tâm nghiên cứu trên mặt nước qua một đường dây cáp quang cực mỏng với đường kính chỉ bằng đường kính của một sợi tóc. Để chịu đựng được áp lực cực lớn ở độ sâu này,vỏ của Nereus được thiết kế gồm 2 lớp, ở giữa được độn những quả cầu rỗng bằng sứ. Chiếc tàu ngầm không người lái này được cung cấp năng lượng từ 4.000 cục pin lithium ion. Kỳ quan của công nghệ lặn biển nặng 3 tấn và dài 4m này sẽ vén tấm màn tối ở khu vực chứa đựng nhiều bí mật và thu hút sự tò mò nhất ở đáy đại dương.

H.L. Hunley

Khi nhắc tới các tàu ngầm của hải quân, bạn nghĩ ngay đến hình ảnh những con tàu kếch xù hoạt động bằng năng lượng hạt nhân, được thiết kế và trang bị các công nghệ tiên tiến nhất. Thế nhưng chiếc tàu ngầm H.L Hunley lại chẳng có gì hơn ngoài một nồi hơi bằng sắt, được đẩy đi nhờ một tay quay và sức lực của 9 người trong thủy thủ đoàn. Tuy nhiên, cấu tạo thô sơ không cản trở Hunley lập chiến công là chiếc tàu ngầm đầu tiên đánh đắm tàu chiến USS Housatonic năm 1864. Rất tiếc, trong chiến công này, Hunley cũng bị đánh chìm do dư chấn của vụ nổ mà nó gây ra cho chiếc USS Housatonic, và nằm dưới đáy biển 136 năm trước khi được phát hiện và trục vớt.

Solo-Trec

Sau nhiều năm nghiên cứu, Cơ quan hàng không vũ trụ Mỹ NASA đã cho ra đời một loại robot đại dương mới với thời gian hoạt động dưới đáy biển lâu hơn nhờ khả năng vận hành chủ yếu dựa vào nhiệt năng của môi trường nước.

Khi nổi từ vùng nước lạnh lên vùng nước có nhiệt độ cao hơn, một chất giống như sáp ong bên trong 10 ống nghiệm của nó sẽ tan chảy và nở ra, tạo nên áp lực đối với dầu trữ bên trong khiến động cơ thủy lực khởi động và phát điện, bổ sung năng lượng cho bình pin sạc. Khi chuyển từ vùng nước ấm sang vùng nước lạnh hơn, chất sáp ong bên trong đường ống sẽ đông cứng lại và robot sẽ hoạt động bằng nguồn năng lượng dự trữ này.

Hiện, Phòng thí nghiệm Jet Propulsion của NASA đã cho Solo-Trec thử nghiệm thành công nhiều lần ở độ sâu 500m nước biển và năng lượng tự sản sinh đủ cho robot này mang theo các thiết bị cơ bản khi hoạt động dưới nước.

Necker Nymph

Ra mắt công chúng vào năm ngoái (2010), siêu tàu ngầm này có hình dáng hệt một chiếc máy bay chiến đấu cỡ nhỏ có thể chứa được ba người. Necker Nymph có thể lặn khoảng hai giờ và nhào lộn như một chú cá heo dưới lòng đại dương. Từ buồng lái, các nhà thám hiểm có thể quan sát cảnh vật xung quanh với góc gần bằng 360 độ. Theo Virgin Limited Edition (1 công ty của tỷ phú Richard Branson – người đang sở hữu Necker Nymph), tác động của Necker Nymph với môi truờng sống ở đáy đại dương gần như bằng không. Nó sẽ không làm hại đến các dải đá ngầm, ánh sáng phát và tiếng ồn động cơ ở mức độ thấp đảm bảo không phá vỡ cân bằng sinh thái đáy đại dương vốn dễ tổn thương.

Hãng Virgin Limited Edition cũng cho biết, ngoài việc phục vụ mục đích khoa học, Necker Nymph sẽ được sử dụng với mục đích kinh doanh, thực hiện những tour du lịch đáy đại dương. Để có được một vé trên chiếc tàu bay ngầm làm bằng sợi các-bon trị giá 660.000 USD này, du khách phải bỏ ra 25.000 đô-la. Trong tương lai, các nhà thiết kế có tham vọng nâng cấp Necker Nymph để nó có thể lặn xuống độ sâu khoảng 10.000 km dưới đáy đại dương.

SQuba

Mẫu xe tưởng như chỉ có trong các bộ phim viễn tưởng này được giới thiệu hồi năm 2008 tại triển lãm Geneva. Với kiểu dáng tương tự như siêu xe Lotus Esprit trong bộ phim nối tiếng “The Spy Who Loved Me” về siêu điệp viên 007, sQuba của hãng Rinspeed (Thụy Sĩ) có dài 3,79 m, rộng 1,94 m, cao 1,12m và trọng lượng chưa đầy 920 kg. Được trang động cơ điện sử dụng pin lithium-ion, sQuba có khả năng tăng tốc từ 0 lên 80 km/h trong 7,1 giây và có vận tốc tối đa là 120 km/h.

Điều ấn tượng nhất ở mẫu concept này không phải là sức mạnh động cơ mà là khả năng lặn, một tính năng chưa từng thấy ở các loại xe hơi trước đây. sQuba có khả năng di chuyển trên bề mặt nước cũng như ở độ sâu 10m dưới mặt nước. Nhờ 2 bánh lái Seabob, sQuba có khả năng giữ thăng bằng khi lặn và đạt được vận tốc 3 km/h khi di chuyển ở độ sâu 10m; tuy nhiên, sẽ hơi bất tiện vì bạn sẽ phải thở theo cách thông thường với một bình dưỡng khí. Nếu di chuyển trên mặt nước, mẫu concept này có thể đạt vận tốc gấp đôi là 6km/h. Dù ít có khả năng được sản xuất hàng loạt nhưng vẻ đẹp lộng lẫy của mẫu xe này đã chinh phục hoàn toàn những ai đã từng được chiêm ngưỡng nó.

Thiết bị thăm dò điều khiển từ xa (ROV) của BP

Trong sự cố tràn dầu lịch sử hồi năm ngoái của công ty dầu khí BP, một trong những khó khăn lớn nhất mà công ty này phải giải quyết là ngăn chặn lượng dầu không ngừng rò rỉ ra từ các đường ống nằm dưới biển. Nhờ vào một thiết bị chuyên dụng đặc biệt mà công tác này đã được thực thi một cách thuận lợi và và vô cùng hiệu quả.

Có khả năng hoạt động ở độ sâu mà áp suất tại đó có thể nghiền nát một thợ lặn, các thiết bị điều khiển từ xa (ROV) của công ty dầu khí BP đóng một vai trò quan trọng trong hoạt động của BP suốt hơn 30 năm qua. Những cỗ máy này được cố định xuống đáy biển bằng dây, và có khả năng thực thi nhiều nhiệm vụ phức tạp nhờ vào các cánh tay robot thủy lực. Một trong các nhiệm vụ thường xuyên của ROV là lắp đặt các thiết bị khoan và sửa chữa cơ bản đối với các sự cố thông thường. ROV cũng được sử dụng rất hiệu quả trong mọi nổ lực của BP nhằm hạn chế dòng chảy của dầu rò rỉ qua các đường ống dưới biển vào năm ngoái. Trong tương lai, những thiết bị như ROV sẽ được phát triển và ứng dụng rộng rãi hơn nữa trong lĩnh vực khai thác xa và sâu của ngành dầu khí trên thế giới.

DepthX

Đối với DepthX, chuyện thám hiểm những tầng nước sâu thẳm nhất của đại dương có vẻ chẳng có gì là khó khăn, có lẽ vì thế mà nó còn được thiết kế để có thể thực thi những nhiệm vụ ngoài không gian nữa. Cỗ máy được kỹ sư Bill Stone thiết kế và chế tạo với khả năng tự hành hoàn hảo ngay cả trong các môi trường phức tạp nhất dưới nước. Gói gọn trong lớp vỏ màu cam có vẻ bình thường kia là một hệ thống điện toán đồ sộ vô cùng mạnh mẽ. DepthX chạy bằng năng lượng pin lithium và 6 động cơ đẩy, trong đó 2 động cơ dùng để dự phòng. “Siêu nhân” này còn được trang bị một loạt bộ cảm biến có khả năng định hướng ở những môi trường nước phức tạp nhất.

Từ khi được đưa vào sử dụng, robot này đã miệt mài với công việc thăm dò những hệ thống hang động phức tạp dưới nước và tạo ra bản đồ 3D của những nơi này nhờ vào công nghệ định vị bằng sóng siêu âm tối tân của mình. Năm 2007, DepthX đã thám hiểm thành công vực sâu nhất trong lòng đại dương, đây được xem là một chiến công hiển hách của cỗ máy này. Nếu cha đẻ của DepthX – Bill Stone – có đủ điều kiện để phát triển thiết bị này thì nó sẽ có thể thực hiện các nhiệm vụ thăm dò những vùng nước băng giá ở Europa – một mặt trăng của sao Mộc – phục vụ cho mục đích tìm kiếm sự sống ngoài trái đất. Tuy nhiên, việc gây quỹ để phát triển DepthX đang rất khó khăn do NASA đang chuyển nguồn lực tập trung cho mục đích khác.