美国科学家研发「水下航行器新技术」揭秘海洋

生活在海洋中层水域的浮游动物每天进行地球上最大规模的迁徙，而且这种迁徙每天发生两次。然而，目前，人们对中间水域发生的事情知之甚少。在这里，科学家们利用新的水下航行器技术揭示了海洋“暮光区”，并对在中层水域繁殖的动物进行了跟踪研究，并在SCIENCE ROBOTICS期刊上发表。论文题目是“一种用于海洋暮光区多学科调查的混合型水下机器人”。论文链接：

▍迁徙动物对气候的影响

海洋的中深水是200米到700米深的海水，这是环境光只能达到百分之一的区域。虽然水域没有足够的光线来支持光合作用，但它仍然是许多动物的家园，包括地精鱼、水滴鱼、动物发光水母和巨型鱿鱼。近年来，科学家们发现，这片广阔的地区生命丰富，在全球碳循环中发挥着关键作用。

海洋深处的暮光带

海洋水层中有大量迁徙动物。

海洋中水层是一个具有巨大科学、商业、环境和军事潜力的区域。 许多中水动物为了躲避捕食，白天在数百米深的水下度过，晚上上升到近地表水域在夜色的掩护下觅食，最后在黎明时下降到更安全、更黑暗的地方.沃特斯。当这些动物在水面附近觅食，退到深水后排泄时，它们将有机碳从浅水带到深水，从而将碳从近地表水转移到深海。 这种“昼夜垂直迁移”的过程阻止了海洋表面捕获的碳返回大气，在全球碳循环中起着关键作用。

温室气体排放导致地球温度升高

在探索中水生态系统方面，使用传统设备和工具有点不足。船载声学传感器虽然可以利用声波定位物体，但不能准确检测游泳在海洋深处。拖网作业可能会破坏在中层水域茁壮成长的胶状动物；因为很多动物都能发光（如光眼鲷、龙头鱼、灯眼鱼、秃头鱼、甲藻、夜光水母等）。在捕获过程中，他们的捕鱼往往会吓跑其他动物。而且，拖网产生的压力波对这些动物来说也是一种“干扰”。

就目前而言，任何海上交通工具都会在一定程度上破坏生态环境。 所以斯坦福大学和德克萨斯州里奥格兰德河谷大学的科学家们从2017年就开始研发水下航行器。他们可以在对生态环境影响最小的情况下观察中层水层中的动物。 .

▍Mesobot为人们研究水层中的海洋动物提供了可能

2020 年，蒙特雷湾水族馆研究所 (MBARI)、伍兹霍尔海洋研究所 (WHOI) 等合作伙伴开发了半自动深海航行器。这艘名为 Mesobot 的深海飞行器旨在研究海洋中层水域的“暮光之城”。它已在加利福尼亚州蒙特雷湾完成海试。

深海飞行器 Mesobot 高 1.5 m，重约 250kg。它配备了摄像头、声学传感器和采样器。 就飞机的性质而言，Mesobot 是一种系留飞机，在到达其工作水域之前，它使用光纤电缆从地面控制和供电。

深海飞行器Mesobot的结构及其配套装置

首先，Mesobot 的顶部被漆成了亮黄色，以便于科学家们找到它。 Mesobot 还配备了全球定位系统 (GPS)，并且还配备了无线网络连接。当 Mesobot 距离海控船 1 公里以内时，它会自动连接到船的网络，你可以读取Mesobot的位置。 在观察装置的设备中， Mesobot搭载索尼UMC-SC3A摄像头，提供高质量4K高分辨率视频和图像，并配备全画幅35mm传感器.该相机在 12 V 直流电压下的功耗约为 6 W，并配备了微距镜头。

海洋中部的许多动物（包括鱼类和无脊椎动物）对水扰动高度敏感。 传统的水下航行器在运动时会产生激流。这些动物感受到洪流后，即使在黑暗中也能逃脱，影响了它们的繁殖。 Mesobot 采用大型慢速螺旋桨，噪音小，动力方面对生态环境的影响降到最低。 同时，Mesobot 的所有推进器都安装在可调节支架上，以便它们可以自然地产生解耦运动。为了使 Mesobot 能够跟踪和研究“暮光之城”中漂浮和漂流的动物。

在续航方向，Mesobot 搭载了额定容量约 4.5 千瓦时的锂离子电池组。 Mesobot在潜水主动跟踪阶段的平均功耗为93W，因此重量为250公斤。 Mesobot 可以工作超过 24 小时，为研究海洋中水层的研究人员提供了大量有价值的信息。

文章来源：《海洋科学》 网址: http://www.hykxzz.cn/zonghexinwen/2021/0720/836.html