加州大學聖地亞哥大學Scripps海洋學研究所的研究人員開發了水下機器人,為科學家提供了研究海洋和海洋最豐富有機體的新工具:浮游生物。
微型自主水下探險家
對於發表在期刊上的研究自然通訊,Scripps Oceanographing的Jules Jaffe設計並製作了微型自動水下探險家,以檢查海洋中發生的小規模過程。
作為海洋探針,M-aues配備了傳感器,用於測量水和設備中的條件,以幫助水下機器人在海洋上下“游泳”並調節浮力,以便它們可以保持均勻的深度。根據研究需求和目標,水下機器人可以在群中釋放,其中數百萬單位可捕獲3D洋流與海洋生物互動,反之亦然。
與彼得·弗蘭克斯(Peter Franks)和其他同事一起,賈夫(Jaffe)派出了一群16個單元的水下機器人,葡萄柚的大小,每個機器人都旨在模仿水下浮游生物的游泳行為。研究人員的目標是測試有關海面下浮游生物形成的理論,通常發生在紅潮情況下。
研究浮游生物
弗蘭克斯長期以來一直懷疑這種浮游生物形成可以幫助餵食和保護捕食者,並有助於其繁殖。他提出了20年前的數學理論,預測浮游生物游泳會在有機體被內部波動或大海表面下發生的巨型但緩慢的波浪移動時形成密集的簇。
但是,他以前無法檢驗他的理論,因為那會追踪每個浮游生物的運動,當時無法使用的技術。但是,借助當前研究的機器人浮游生物,弗蘭克斯終於擁有一個可以模仿浮游生氣運動的工具。
“巨大的工程突破是使MAUE小,便宜,並能夠不斷地在水下進行追踪,”說賈夫。由於水下機器人很經濟,因此研究人員能夠部署其中的一群。
GPS在水下無法工作,因此研究人員轉向使用聲學信號來跟踪機器人浸沒了五個小時。在此期間,以12秒的間隔收集位置數據。
總體結果與弗蘭克斯做出的預測完全相同,MAUES表明,浮游生物在帶有間隔波浪槽的溫水中形成緊密的斑塊,但分散在波峰上。據他介紹,這是這樣的機制在水下測試的第一個情況。
因此,研究人員能夠確認自由浮動的浮游生物能夠使用海洋的物理動態,例如內波,以增加人口集中並滿足其生存的基本需求。
未來的研究
研究人員說,他們的群敏感方法可以將海洋探索提升到一個新的水平,例如將相機附加到M-Aues上以繪製珊瑚。將來,他們希望建造更多的水下機器人,以進一步研究涉及幼蟲運動受保護的海洋地區,監視紅潮的花朵,並跟踪溢油。
除了賈夫(Jaffe)和弗蘭克斯(Franks),學習包括Adrien Boch,Ryan Kastner,Curt Schurgers,Diba Mirza和Paul Roberts。