加州大学圣地亚哥大学Scripps海洋学研究所的研究人员开发了水下机器人,为科学家提供了研究海洋和海洋最丰富有机体的新工具:浮游生物。
微型自主水下探险家
对于发表在期刊上的研究自然通讯,Scripps Oceanographing的Jules Jaffe设计并制作了微型自动水下探险家,以检查海洋中发生的小规模过程。
作为海洋探针,M-aues配备了传感器,用于测量水和设备中的条件,以帮助水下机器人在海洋上下“游泳”并调节浮力,以便它们可以保持均匀的深度。根据研究需求和目标,水下机器人可以在群中释放,其中数百万单位可捕获3D洋流与海洋生物互动,反之亦然。
与彼得·弗兰克斯(Peter Franks)和其他同事一起,贾夫(Jaffe)派出了一群16个单元的水下机器人,葡萄柚的大小,每个机器人都旨在模仿水下浮游生物的游泳行为。研究人员的目标是测试有关海面下浮游生物形成的理论,通常发生在红潮情况下。
研究浮游生物
弗兰克斯长期以来一直怀疑这种浮游生物形成可以帮助喂食和保护捕食者,并有助于其繁殖。他提出了20年前的数学理论,预测浮游生物游泳会在有机体被内部波动或大海表面下发生的巨型但缓慢的波浪移动时形成密集的簇。
但是,他以前无法检验他的理论,因为那会追踪每个浮游生物的运动,当时无法使用的技术。但是,借助当前研究的机器人浮游生物,弗兰克斯终于拥有一个可以模仿浮游生气运动的工具。
“巨大的工程突破是使MAUE小,便宜,并能够不断地在水下进行追踪,”说贾夫。由于水下机器人很经济,因此研究人员能够部署其中的一群。
GPS在水下无法工作,因此研究人员转向使用声学信号来跟踪机器人浸没了五个小时。在此期间,以12秒的间隔收集位置数据。
总体结果与弗兰克斯做出的预测完全相同,MAUES表明,浮游生物在带有间隔波浪槽的温水中形成紧密的斑块,但分散在波峰上。据他介绍,这是这样的机制在水下测试的第一个情况。
因此,研究人员能够确认自由浮动的浮游生物能够使用海洋的物理动态,例如内波,以增加人口集中并满足其生存的基本需求。
未来的研究
研究人员说,他们的群敏感方法可以将海洋探索提升到一个新的水平,例如将相机附加到M-Aues上以绘制珊瑚。将来,他们希望建造更多的水下机器人,以进一步研究涉及幼虫运动受保护的海洋地区,监视红潮的花朵,并跟踪溢油。
除了贾夫(Jaffe)和弗兰克斯(Franks),学习包括Adrien Boch,Ryan Kastner,Curt Schurgers,Diba Mirza和Paul Roberts。