Vor der Nordküste von Maui tanzen zwei torpedoförmige U-Boote in einer sich drehenden Wassersäule. Während sich der Eddie gegen den Uhrzeigersinn dreht und Sediment und Nährstoffe aus der Tiefe nach oben zieht, schwimmt eines dieser autonomen Langstrecken-Unterwasserfahrzeuge geduldig und sammelt Proben des mikrobiellen Lebens in der Säule, während sich das andere in Runden bewegt und den Salzgehalt und die Temperatur testet vom Wasser. An Bord eines in der Nähe befindlichen Schiffes überwachen Ozeanographen der Universität von Hawaii die Flugbahn der Fahrzeuge und nehmen erforderlichenfalls Anpassungen vor.
Das Projekt ist eine Zusammenarbeit zwischen der Universität von Hawaii in Manoa, dem Schmidt Ocean Institute und dem Monterey Bay Aquarium Research Institute (MBARI), um Wasser zu entnehmen, die Genome des mikroskopischen Lebens darin zu sequenzieren und diese Daten zu verwenden, um das zu verstehen vertikale Wasserschichten in diesen Wirbeln und wie sich das Leben in ihnen auf die Produktivität des Ozeans, einschließlich der Nahrungskette, sowie auf die Kohlenstoffproduktion und -speicherung auswirkt. Mikroben, einschließlich des photosynthetisierenden Phytoplanktons, können Kohlendioxid absorbieren und tief in den Ozean ziehen, aber auch andere Treibhausgase produzieren.
„Das sind keine Bitplayer. Mikroben im Ozean steuern Elementarkreisläufe und bilden die Grundlage für die Nahrungskette. Im Allgemeinen sind sie im Ozean sehr wichtig “, sagt Ed DeLong, Professor für Ozeanographie an der Universität von Hawaii. „Es ist diese Art von physikalisch-biologischer Wechselwirkung, diese Wirbel, die Nährstoffe aufbauen und Phytoplanktonblüten verursachen können, die wir zu verstehen versuchen. Diese Wirbel können wahrscheinlich einen großen Einfluss darauf haben, wie produktiv der Ozean ist, wie viele Pflanzen dort draußen leben und wie gut die Wälder wachsen. Das ist wirklich schwer zu lernen und nicht so gut verstanden. “
DeLong und Dave Karl, Professor an der Universität von Hawaii, sind die wichtigsten Ermittler auf der ersten Reise der autonomen Langstrecken-Unterwasserfahrzeuge. Obwohl DeLong seit langem die mikrobiellen Gemeinschaften im Ozean untersucht, ist die Menge an Informationen, die er sammeln kann, aufgrund des Zeit- und Kostenaufwands, der mit dem Versenden eines Schiffes zur Probenahme verbunden ist, begrenzt. Mit Unterstützung der Simons Foundation haben er und Karl gemeinsam mit MBARI die Fahrzeuge entworfen, die ihre erste zweiwöchige Mission am 24. März beendet haben und gerade für zwei weitere Wochen abgereist sind. Sie bleiben in der Nähe oder im Eddie, der sich derzeit etwa hundert Meilen nördlich von Maui gegen den Uhrzeigersinn dreht. Während die Reise als Übungsfahrt für die Fahrzeuge genutzt wird, wollen die Forscher eine Reihe von vierdimensionalen Schnappschüssen des Wassers und der Mikroben erstellen, um zu zeigen, wie sich ihre Gemeinschaften und Aktionen im Laufe der Zeit verändern.
Die Fahrzeuge haben ihre erste zweiwöchige Mission beendet und sind gerade für zwei weitere Wochen abgereist. (Thom Hoffman, Schmidt Ocean Institute) Mit einer Länge von bis zu 10 Fuß und einem Durchmesser von 12 Zoll sehen die Roboter so aus wie Torpedos, dass sie als „KEINE WAFFE“ bezeichnet werden. (Das Team stellte drei her, aber nur zwei wurden eingesetzt.) Eine einzelne Stütze, angetrieben von Lithium Ionen-Akkus fahren sie mit einer Ladung bis zu 1000 km weit. Eine Satellitenverbindung hilft bei der Steuerung der Manöver, und größere Datenpakete werden übertragen, wenn sich die Fahrzeuge in Reichweite von WLAN- oder Mobilfunkdaten befinden. Im Inneren befindet sich eine kleinere Version eines handelsüblichen Environmental Sample Processors (ESP), der von Ingenieuren bei MBARI gebaut wurde.
Jim Birch, der das ESP-Programm bei MBARI verwaltet, half auch bei der Konstruktion und dem Bau der Unterwasserfahrzeuge. Dies beinhaltete die Minimierung des Luftwiderstands und des Energieverbrauchs sowie die Implementierung eines verschiebbaren Akkupacks (um die Masse vorwärts / rückwärts zu bewegen und die Nase nach unten oder oben zu neigen) und einer externen Blase, die mit Öl erweiterbar ist, um den Auftrieb zu ändern. Die Geräte können schnell eingesetzt werden, um von einem Satelliten aus gesehene Wirbel ausfindig zu machen, und können sich ruhig unter einem Sturm fortbewegen. Die Option für neutralen Auftrieb macht sie gut geeignet, um in Wirbeln zu schwimmen, aber das ist nicht die einzige Situation, in der sie nützlich sein könnten. Sie bieten aktivere Alternativen zu weniger mobilen Geräten wie den 4.000 schwimmenden Argos in Bojenform, die von der University of California in San Diego betrieben werden und in der vertikalen Ebene sinken und sich erheben. Wellengleiter und Segeldrohnen kreuzen die Oberfläche, können aber tiefere Ozeanschichten nicht untersuchen. Die Woods Hole Oceanographic Institution betreibt eine Handvoll autonomer Fahrzeuge, darunter einige, die sehr tief tauchen und andere, die sich ohne Antrieb bewegen. Sie verlassen sich auf Strom und eine ölgefüllte Blase, die dem MBARI-Gerät ähnelt, mit dem großen Unterschied, dass die Kombination aus Hawaii besteht / MBARI-Fahrzeug mit großer Reichweite und ESP-Sampler. Es gibt bereits so viele unbemannte autonome Unterwasserfahrzeuge, dass The Economist 2012 eine Geschichte mit dem Titel „20.000 Kollegen unter dem Meer“ über schwimmende Seegleiter wie das von Woods Hole veröffentlichte.
„Den Ozean zu studieren ist wie Mars oder Jupiter zu studieren“, sagt Birch. „Wir können etwas häufiger darauf zurückgreifen, aber es ist eine raue, raue Umgebung, und das Aussenden von Robotern, die im Vergleich zu dem, was wir jetzt tun, über einen langen Zeitraum hinweg bleiben können, ist ein großer Schritt. Dies wird die Ozeanographie verändern. “
