Vì sao tàu ngầm được thám hiểm đại dương?

Việc đưa con người xuống đáy đại dương sâu thẳm vốn dĩ là vô cùng nguy hiểm.

Vì vậy, các nhiệm vụ thám hiểm thường sử dụng phương tiện tự động để thu thập dữ liệu.

Lựa chọn nhiều nguy hiểm

Thảm họa tàu Titan một lần nữa nhấn mạnh sự nguy hiểm của việc thám hiểm đại dương.

Lực lượng cứu hộ phát hiện mảnh vỡ từ tàu ngầm Titan dưới đáy đại dương gần xác tàu Titanic vào ngày 22/6. Titan được cho là đã gặp sự cố thảm khốc, khiến 5 người trên tàu thiệt mạng.

Việc tàu ngầm Titan mất tích đã gây tranh cãi vì không tuân theo các quy định, tiêu chuẩn an toàn. Nhà điều hành tour du lịch tuyên bố, công nghệ này còn quá mới và chưa được xem xét.

Trước đó, năm 2018, cựu Giám đốc hoạt động hàng hải tại OceanGate - David Lochridge từng viết một báo cáo kỹ thuật lưu ý rằng, loại tàu ngầm được công ty này phát triển cần thêm thời gian thử nghiệm. Hành khách có thể gặp nguy hiểm khi tàu ngầm đạt đến “độ sâu quá lớn”.

Trong khi đó, Sal Mercogliano - Giáo sư tại Trường Đại học Campbell (Mỹ) kiêm nhà sử học hàng hải, khẳng định, tàu ngầm Titan không cần tuân thủ các quy định an toàn, vì nó hoạt động ở vùng biển quốc tế.

Kỹ sư cơ khí Nina Mahmoudian thuộc Trường Đại học Purdue (Mỹ) nhận định, việc đưa con người xuống đáy đại dương sâu thẳm vốn dĩ là vô cùng nguy hiểm.

Trong khi đó, biến đổi khí hậu đồng nghĩa với việc thu thập dữ liệu từ các đại dương trên thế giới trở nên quan trọng hơn bao giờ hết. Bà Nina Mahmoudian đã giải thích cách các nhà nghiên cứu giảm thiểu rủi ro và chi phí liên quan đến việc khám phá đại dương. Đó là gửi tàu ngầm xuống, nhưng vẫn giữ người trên mặt nước.

Kỹ sư Mahmoudian cho biết: “Khi đề cập đến nghiên cứu về nước, chúng ta đang nhắc tới những khu vực rộng lớn. Việc bao quát các khu vực rộng lớn đòi hỏi những công cụ có thể hoạt động trong thời gian dài, đôi khi là hàng tháng. Việc đưa người xuống các phương tiện dưới nước, đặc biệt là trong thời gian dài như vậy, vô cùng tốn kém và nguy hiểm”.

Một trong những công cụ mà các nhà nghiên cứu sử dụng là phương tiện điều khiển từ xa (ROV). Về cơ bản, có một sợi cáp giữa phương tiện và người điều khiển. Từ đó, cho phép người điều khiển ra lệnh và di chuyển phương tiện.

Đồng thời, phương tiện có thể chuyển tiếp dữ liệu theo thời gian thực. Công nghệ ROV đã tiến bộ rất nhiều để có thể tiếp cận với đại dương sâu thẳm, lên đến độ sâu 6.000 mét. Nó cũng có thể cung cấp khả năng di động cần thiết để quan sát đáy biển và thu thập dữ liệu tốt hơn.

Các phương tiện tự hành dưới nước cung cấp một cơ hội khác để khám phá nước. Những phương tiện này thường được lập trình trước để thực hiện một nhiệm vụ cụ thể. Khi ở dưới nước, chúng thường không liên lạc thường xuyên.

Vào một số khoảng thời gian, chúng nổi lên, chuyển tiếp toàn bộ lượng dữ liệu đã thu thập được, thay pin hoặc sạc lại. Sau đó, nhận các hướng dẫn mới trước khi lặn xuống một lần nữa và tiếp tục sứ mệnh.

“Tuy nhiên, tàu lặn có người lái sẽ rất thú vị đối với công chúng và những người liên quan. Phương tiện này đồng thời hữu ích cho những khả năng ngày càng tăng mà con người mang lại để vận hành các công cụ và đưa ra quyết định, tương tự như hoạt động khám phá không gian có người lái.

Tuy nhiên, nó sẽ đắt hơn nhiều so với các cuộc thám hiểm không có người lái. Các tàu lặn có thủy thủ đoàn ngày nay tiêu tốn hàng chục nghìn USD mỗi ngày để vận hành”, kỹ sư Nina Mahmoudian cho biết.

Công cụ an toàn, tiết kiệm

Các phương tiện thám hiểm tự động thường được sử dụng dưới đại dương.

Cũng theo kỹ sư Nina Mahmoudian, việc sử dụng các hệ thống không người lái sẽ mang lại cơ hội tốt hơn để thăm dò, với chi phí và rủi ro thấp hơn khi hoạt động trên các khu vực rộng lớn và địa điểm khắc nghiệt. Sử dụng các phương tiện hoạt động từ xa và tự động dưới nước giúp người điều khiển có cơ hội thực hiện các nhiệm vụ gây nguy hiểm cho con người. Trong đó, bao gồm việc quan sát dưới băng và phát hiện mìn dưới nước.

Công nghệ nghiên cứu đại dương sâu đã phát triển vượt bậc trong những năm gần đây do sự tiến bộ trong cảm biến và tính toán. Đã có những tiến bộ lớn trong việc thu nhỏ các cảm biến âm thanh và sonar để sử dụng dưới nước. Máy tính cũng đã trở nên thu nhỏ hơn, có khả năng tốt và tiết kiệm năng lượng hơn. Đã có rất nhiều nghiên cứu về công nghệ pin và đầu nối kín nước.

Sản xuất bồi đắp và in 3D cũng giúp chế tạo thân tàu cũng như các bộ phận có thể chịu được áp suất cao ở độ sâu với chi phí thấp hơn nhiều. Thế giới cũng ghi nhận những tiến bộ lớn trong việc tăng cường quyền tự chủ bằng cách sử dụng các thuật toán tiên tiến hơn, bên cạnh các phương pháp điều hướng và phát hiện truyền thống. Ví dụ, các thuật toán máy học có thể giúp phương tiện phát hiện và phân loại đối tượng, dù là cố định như đường ống dẫn hay di động như đàn cá.

Tàu ngầm dưới nước là một trong những phương tiện hoạt động từ xa và tự động nhằm giúp khám phá đại dương. Đây là những phương tiện dưới nước tự điều khiển nổi. Chúng có thể ở trong nước hàng tháng trời.

Đồng thời, có thể thu thập dữ liệu về áp suất, nhiệt độ và độ mặn khi di chuyển lên xuống trong nước. Tất cả những điều này rất hữu ích cho các nhà nghiên cứu để hiểu về những thay đổi đang diễn ra dưới đại dương.

Vào năm 2019, các nhà nghiên cứu đã sử dụng một phương tiện tự hành dưới nước để thu thập dữ liệu về đáy biển bên dưới sông băng Thwaites ở Nam Cực.

Các công ty năng lượng cũng đang sử dụng những phương tiện hoạt động từ xa và tự động dưới nước. Từ đó, kiểm tra và giám sát năng lượng tái tạo ngoài khơi cũng như cơ sở hạ tầng dầu khí dưới đáy biển.

Theo kỹ sư Nina Mahmoudian, các hệ thống dưới nước là nền tảng di chuyển chậm. Nếu các nhà nghiên cứu có thể triển khai chúng với số lượng lớn thì điều đó sẽ mang lại lợi thế để bao phủ những khu vực rộng lớn trên đại dương.

Một trong những tàu ngầm dưới nước đã đi qua Bắc Đại Tây Dương từ bờ biển Massachusetts đến Ireland trong gần một năm, từ 2016 - 2017. Lượng dữ liệu được thu thập trong khoảng thời gian đó là nhiều chưa từng có. Cứ sau tám giờ, tàu lại nổi lên mặt nước. Phi hành đoàn về cơ bản đã đưa ra kế hoạch cho chặng tiếp theo của nhiệm vụ. Nếu một con tàu có thủy thủ đoàn được gửi đến để thu thập lượng dữ liệu đó trong thời gian dài như vậy, thì chi phí sẽ lên tới hàng chục triệu USD.

Cập nhật: 23/07/2023 GDTĐ