Con tàu không người lái nhìn thấu đáy đại dương nhờ “mắt thần” siêu đẳng

Đáy hồ, đáy đại dương là những thế giới ẩn chứa nhiều bí mật mà con người rất muốn nhìn thấu.

Hàng trăm thân tàu đang nằm yên dưới đáy hồ Huron, Michigan, Mỹ kể từ khi va chạm vào cuối tháng 9/1894 nhưng mới chỉ hai trong số nhiều xác tàu nằm trong dòng nước vịnh Thunder ngoài khơi bờ biển phía đông bắc Michigan được trục vớt.

Một số được bảo tồn tốt đến nỗi cột buồm không bị vỡ, giàn khoan vẫn còn nguyên vẹn. Một số khác vẫn còn các món ăn trong tủ. Vài năm trước, truyền thông địa phương đưa tin rằng các thợ lặn đã tìm thấy một chiếc Chevrolet Coupe 1927 giữa đống đổ nát của một con tàu hơi nước, được bao phủ bởi tảo và xà cừ.

Những bãi đá, sương mù thường xuyên và những cơn gió bất chợt của vịnh Thunder đã biến một vùng biển nhộn nhịp giữa thời đại công nghiệp của nước Mỹ thành một bảo tàng lịch sử hàng hải Great Lakes thời hiện đại. Người dân địa phương gọi nó là Hẻm tàu đắm.

Các thợ lặn từ khắp nơi trên thế giới đổ xô đến đây để xem xác tàu đắm mỗi năm và vào mùa xuân năm ngoái, đội công tác đã được bổ sung một thành viên bất thường: một chiếc thuyền tự lái tên là BEN. Chiếc thuyền được phát triển bởi các nhà nghiên cứu từ Trung tâm lập bản đồ vùng biển và đại dương của Đại học New Hampshire.

Tên của nó là viết tắt của Bathymetric Explorer và Navigator, nhưng nó cũng vinh danh Ben Smith, cựu thuyền trưởng của tàu nghiên cứu Vịnh Surveyor, người đã qua đời vào năm 2016. BEN là một chiếc thuyền tự lái được giao nhiệm vụ chế tạo bản đồ và nó đã được đưa đến vịnh Thunder để giúp khám phá những bí mật đã bị che dấu từ lâu dưới lòng hồ.

Hình ảnh mô phỏng hoạt động của tàu tự lái (Ảnh: Theverge.com)

Trên đất liền, chúng ta dễ dàng lập bản đồ nhờ vài trăm vệ tinh đang quay quanh Trái đất, thu thập hình ảnh mới mỗi ngày, ở độ phân giải đáng kinh ngạc. Bản đồ của chúng ta có dữ liệu đủ lớn để có thể thấy hành tinh đã thay đổi như thế nào và chúng ta đã thay đổi hành tinh như thế nào.

Nhưng trên mặt nước, bản đồ chi tiết là không tồn tại. Việc lập bản đồ vẫn chủ yếu được thực hiện bằng thuyền và không giống như các vệ tinh, thuyền cần người cầm lái. Đó là công việc tốn kém, tốn thời gian và đặc biệt khó khăn trong vùng nước cạn, gồ ghề hoặc xa. Đây là lý do tại sao chúng ta biết tương đối ít về những gì nằm dưới đáy đại dương, sông hồ.

Người hùng biển cả với khả năng siêu việt

BEN dài khoảng 4m bằng chiều dài của một chiếc xe nhỏ gọn, với nước sơn màu vàng. Nó giống với một chiếc máy bay phản lực quá khổ với một tháp máy ảnh, ăng-ten, một loạt máy tính và các cảm biến quan trọng khác. Con tàu được chạy bằng diesel, nếu được cung cấp nhiên liệu đầy đủ, nó nặng khoảng 907 kg và có thể chạy trong vòng 16 giờ.

BEN hiện đang làm nhiệm vụ tại thị trấn nhỏ Alpena, Michigan, nơi có Khu bảo tồn biển quốc gia vịnh Thunder, được giám sát bởi Cơ quan Quản lý Đại dương và Khí quyển Quốc gia (NOAA). Nó bảo vệ một diện tích bề mặt nước ngọt khoảng 11.137 km2, phần lớn chưa được lập bản đồ.

Con thuyền tự lái BEN và trạm điều khiển (Ảnh: Matthew Braga)

Kích thước nhỏ giúp BEN phù hợp với vùng nước ven biển và vùng quá cạn đối với thuyền lớn hơn nhưng quá sâu đối với thợ lặn. Hy vọng là con tàu tự động BEN sẽ có thể thu thập nhiều dữ liệu để phân tích.

Hiện nay, các nhà nghiên cứu đang chuẩn bị lập bản đồ một số xác tàu đắm gần bờ biển của Alpena, trong đó có việc tìm kiếm tàu Ironton.

BEN được kiểm soát và theo dõi bởi trung tâm chỉ huy và điều khiển di động bên trong một chiếc xe đầu kéo. Bên trong nó rộng rãi hơn nhiều so với bên ngoài, được chất đầy máy tính, bàn, công cụ và bộ ba màn hình khổng lồ cho phép các nhà nghiên cứu theo dõi sức sống của BEN và xem camera, radar của nó nhìn thấy gì.

Nếu kiểm soát viên mất liên lạc với BEN, họ có một công tắc t.iêu d.iệt ở bên mạn thuyền, khi bật nó lên có nghĩa là nhiên liệu ngừng chảy và con thuyền sẽ không thể trôi đi xa.

Bất kể sóng hay gió đều không thể đẩy BEN ra khỏi con đường nó đã được lập trình. Nhưng các nhà nghiên cứu luôn cảnh giác với bất kỳ mối nguy hiểm tiềm tàng nào có thể yêu cầu họ phải kiểm soát thủ công.

Mặc dù BEN có thể tự lái, nhưng nó vẫn đang học cách hiểu và thích ứng với thế giới xung quanh nó. Họ đang nâng cấp để BEN có thể phân biệt được sự chuyển động một chiếc thuyền buồm và một chiếc tàu container và quyết định làm thế nào để thay đổi đường đi của nó cho phù hợp.

Trên thực tế, BEN sẽ chỉ mất một vài phút để xác định mối nguy tiềm ẩn: vị trí của nó, đó là gì, có di chuyển hay không và rồi tìm ra nơi cần đi?

Để làm được điều này, các nhà nghiên cứu đã sử dụng tất cả các cảm biến khác nhau cho BEN như: máy ảnh, radar, GPS, LIDAR (một phương pháp khảo sát đo khoảng cách tới mục tiêu bằng cách chiếu sáng mục tiêu đó bằng một tia laze) và sonar (một kỹ thuật sử dụng sự lan truyền âm thanh để tìm đường di chuyển, liên lạc hoặc phát hiện các đối tượng khác) để cố gắng hợp nhất dữ liệu lại với nhau thành một bức tranh toàn diện về các mối nguy tiềm ẩn trên mặt nước, và cuối cùng, bên dưới.

Công cuộc nghiên cứu thuyền tự lái

BEN không phải là chiếc thuyền tự lái duy nhất đang hoạt động, thậm chí còn không phải là chiếc thuyền duy nhất của Đại học New Hampshire. Một nhóm quốc tế do nhà nghiên cứu Rochelle Wigley thuộc Trung tâm lập bản đồ vùng biển và đại dương dẫn đầu đã giành vị trí thứ nhất trong Ocean Discovery XPRIZE, được tài trợ bởi công ty dầu khí đa quốc gia của Anh và Hà Lan- Royal Dutch Shell.

Thử thách nhiều năm yêu cầu người tham gia lập bản đồ đáy biển rộng 250 km2 trong vòng chưa đầy một ngày mà không có sự can thiệp của con người. Thay vì bản đồ từ bề mặt, nhóm GEBCO-Nippon Foundation của Wigley đã triển khai một phương tiện lập bản đồ dưới nước từ một chiếc thuyền tự lái và họ đã được trao 4 triệu đô la t.iền thưởng.

Các sinh viên tại Trung tâm nghiên cứu Bắc cực của Đan Mạch, một phần của Đại học Aarhus, cũng đã phát triển một phương tiện tự lái tương tự như BEN với mục đích nghiên cứu dòng hải lưu gần tảng băng trôi và sông băng gây rủi ro cho các tàu thuyền lớn.

Có một dự án đầy tham vọng để chế tạo đội tàu thuyền chạy bằng sức gió, được gọi là saildrones, với mục đích lập bản đồ đại dương. Một công ty khác, SeaMachines, đã trình diễn một chiếc thuyền chữa cháy tự lái vào năm 2018 và một chiếc thuyền tách dầu tràn tự lái vào năm 2019.

Những chiếc thuyền như BEN sẽ cung cấp dữ liệu hỗ trợ nghiên cứu về biến đổi khí hậu, dự đoán bão, cải thiện an toàn cho tàu cá, tàu chở hàng và giúp các công ty dầu khí cắt giảm chi phí khảo sát.

Một tổ chức quốc tế của các nhà lập bản đồ đại dương – Biểu đồ tổng quát về đại dương (GEBCO) – đã ước tính rằng một nỗ lực hợp tác giữa các nhà khai thác vận tải thương mại, các tổ chức thủy văn quốc tế, khảo sát dầu khí, tàu đ.ánh cá, tàu nghiên cứu khoa học và những con thuyền tự lái có thể mang lại một bản đồ hoàn chỉnh các đại dương của chúng ta vào năm 2030. Đây là tương lai mà chúng ta có thể mong đợi.