Venter på, at en undersøisk robot i Antarktis skal ringe hjem

"Ring! Bare ring!" Jeg tænker højt i mit hoved. "Skete der noget? Er du okay?"

Jeg kan virke som en bekymret forælder, der venter på, at en teenager melder sig ind fra en uden opsyn. Hellere, Jeg er forskningsbiolog ved Antarctic Ecosystem Research Division ved National Oceanic and Atmospheric Administration. Det er sidst i februar 2019, og jeg venter på, at et autonomt undersøisk svævefly på Antarktis dukker op og ringer til mig via satellit, så jeg kan give den nye dykkerinstruktioner. Det længste, det skal gå uden overflade, er otte timer, og det har nu været ni.

Gik det fast under et isbjerg? En undervandshylde? Jeg føler mig så hjælpeløs; Jeg er 9, 000 miles væk i San Diego, og alt jeg kan gøre er at tygge mine negle og tænke, "Nej. Det kan ikke ske. Vi kan ikke miste denne svævefly så tæt på slutningen."

Vores forskerhold er to og en halv måned inde i en tre måneder lang mission lige nord for Antarktis-halvøen. Det er første gang, vi anvender svævefly så langt hjemmefra, og vores håb om en vellykket feltsæson - for ikke at nævne megen forskning - afhænger af at genoprette de to svævefly, vores gruppe indsatte i december 2018. Svæveflyene er nu fulde af oceanografiske data, der vil hjælpe os med at give videnskabelig rådgivning om, hvordan vi bedst bevare det antarktiske økosystem, da området omkring halvøen varmer hurtigere end næsten nogen anden region på Jorden, som kan påvirke de dyr, der lever der, negativt.

9 timer, 30 minutter:Intet opkald

I over 30 år har NOAA -gruppen, jeg er en del af, har foretaget undersøgelser for at estimere, hvor mange Antarktis krill, små rejer-lignende væsner, der understøtter det mangfoldige Antarktis-madnet, bor omkring Antarktis -halvøen.

Krill fodrer pingviner og sæler, der yngler i dette område hver sommer og hvaler og fisk, der fodrer her året rundt, samtidig med at det støtter et større fiskeri. Du har muligvis set lysrøde kosttilskud fremstillet af krillolie fremtrædende vist på apoteket. Vores data hjælper med at fastsætte fangstbegrænsninger for krillfiskeriet, sikre nok krill tilbage i havet til at opretholde befolkningen, efter at alle mennesker og dyr har taget det, de har brug for for at leve. Uden gode data til støtte for fiskeriforvaltningsbeslutninger, krillfiskeri kan underminere fødevarenettet, som Antarktis er så kendt for, som efterspørgslen efter kosttilskud og andre krillprodukter stiger.

10 timer:Ingen opkald

Indtil for tre år siden, mit program chartrede et forskningsfartøj i en måned hvert år for at sejle rundt på Antarktis -halvøen og estimere biomassen af ​​krill. Men efter 2016, stigende skibsomkostninger eliminerede vores undersøgelser. For at vores program kan fortsætte, vi var nødt til at finde en kreativ måde at indsamle vores data på Antarktis uden egentlig at gå til Antarktis.

Vores løsning var at bruge autonome undersøiske svævefly, som kan indsættes på få timer af et lille team fra et skib i Antarktis, og genoprettede derefter måneder senere. Svævefly kan dykke ned til 3, 000 fod, tilbagelæg tusinder af miles og følg kommandoer overalt i verden med en bærbar computer og en internetforbindelse. Deres batterier holder i seks måneder, hvilket betyder, at de kan indsamle meget flere data for meget færre penge end en flok forskere på et forskningsfartøj.

Svæveflyene ligner torpedoer i udseende, men indeholder tre massive batterier og en række videnskabelige sensorer, der indsamler meget af de samme data, vi plejede at indsamle fra et skib. Selvom svæveflyene er i stand til at overføre små mængder data via satellit under hele udsendelsen, de mest værdifulde data gemmes på svæveflyet. Hvis vi mister et svævefly, hvilket altid er en mulighed, når du lader noget vandre frit i havet uden opsyn i flere måneder, så mister vi også dataene.

Vi havde effektivt erstattet os selv med droner. Men ville de fungere?

12 timer:Ingen opkald

For de fleste af vores team, Overgangen for bare et år siden fra årlige forskningsrejser til akvatiske versioner af C-3PO og R2-D2 var spændende. Hemmeligt, selvom, Jeg var bange. Jeg havde brugt min karriere som videnskabsmand på at samle krillprøver fra forskningsfartøjer til biokemiske analyser af deres væv. Pludselig blev jeg styrtet af oceanografiske robotter fulde af kabler, ledninger, printkort og alle mulige andre teknologiske gadgets.

Det er ikke det, du vil kalde smarte robotter. Lidt ligesom menneskelige småbørn, de har en vis grad af selvbevidsthed, men ville ødelægge sig selv uden semi-konstant overvågning og instruktioner om, hvor dybt man skal dykke eller hvor man skal gå. Udenfor opsyn er især vigtigt i det sydlige hav, som er fuld af sømønstre, kløfter, stærke strømme og mest vigtigt, isbjerge.

Du kan ikke svæveflyve-bevise havet, som du kan babysikre et hus, så jeg var nødt til at glemme alt, hvad jeg vidste om biokemi og lære så meget som jeg kunne om svæveflyvning på 10 korte måneder.

13 timer:Ingen opkald

Al den træning og øvelse føltes som 10 minutter, da vi endelig pakkede svæveflyene og sendte dem til den sydlige halvkugle for deres første indsættelse i Antarktis. Kommandoerne for, hvor dybt man skal dykke og hvor man skal gå, syntes enkle nok, men svæveflyene reagerede lige så uforudsigeligt som selve havet.

En næsten katastrofal indsættelse af praksis i San Diego afslørede, hvor langsomt de manøvrerer, især ved stærke strømme. At føre dem føltes som at prøve at køre en fjernbetjent semi-lastbil gennem en gokartbane, som forstærkede vores bekymring for at køre disse ting gennem havet hele vejen over planeten, i et af de mest afsidesliggende og forræderiske oceaner på Jorden.

Ligeglad med vinden og strømmen og isbjerge. Hvad der gjorde denne implementering langt mere uhyggelig var, at hvis tingene begyndte at gå frygtelig galt, vi havde ingen måde at få svæveflyene tilbage. Det var som at aflevere et lille barn på college på et andet kontinent:Hvad hvis han har brug for dig, og du ikke kan komme til ham?

14 timer:Ingen opkald

Næsten præcis 10 måneder fra vores første dag med svæveflytræning, vi bar svæveflyene hen over Drake -passagen på et forskningsfartøj på vej mod Antarktis -halvøen. Implementeringerne var fejlfrie, og i løbet af de næste par dage, vores tillid begyndte at opbygge. Vi fandt hurtigt ud af, at isbjerge var fjende nummer et, og de var formidable modstandere. Satellitbilleder af isbjerge var tilgængelige hvert par dage, og vi lagde kort over planlagte svæveflyspor på disse billeder, så vi kunne styre svæveflyene rundt om enhver is på deres måde. Problemet var, selv de nyeste billeder, vi modtog, var allerede en dag gamle, og isen havde allerede bevæget sig.

Mindre isbjerge kunne normalt undgås, men omkring tre uger inde i implementeringen, "Yacu" dukkede op på scenen. Inspireret af en mytologisk sydamerikansk slange, der æder alt på sin måde, det var kaldenavnet, vi gav et 12,5 kilometer bredt isbjerg fra Weddellhavet, der drev lige ind på stien til en af ​​svæveflyene. Yacu holdt fast i resten af ​​indsættelsen, hvert par dage med at gyde mindre (men stadig enorme) isbjerge, der udgjorde en konstant og uforudsigelig trussel mod svævefly, der allerede var prisgivet strømme, tidevand og vind.

Hvis et svævefly bliver fanget under en forhindring og fornemmer, at det har været under vand for længe, det taber en nødvægt for at raketere sig selv til overfladen for en øjeblikkelig genopretning. Når et svævefly taber sin vægt, den kan ikke dykke mere. Så hvis den er fanget under is, det forbliver sandsynligvis fanget under is. Og en måde at vide, om et svævefly er fanget, er, at det holder op med at ringe ind, fordi den kun kan oprette forbindelse til satellitter, når den er på overfladen.

15 timer:Ingen opkald

Og så…

Ding ding! Ding ding! Min bærbare computer skriger til mig efter 16 lange timer:Svæveflyet er ved overfladen.

Det er godt over 21.00, men hvert medlem af vores fempersoners team har været limet til en computer siden tidlig eftermiddag, og vi sukker kollektivt af lettelse. Vi tror nu, at svæveflyet sandsynligvis dukkede op efter de første otte timer, undlod at oprette forbindelse til satellitten og genoptog dykning, som lejlighedsvis kan ske. Årsagen til hullet er uden betydning i forhold til vores opstemthed. Et par uger senere, vi kunne med succes genoprette begge svævefly på skema og gennemførte vores første autonome Antarktis feltsæson.

Et centralt fund er, at vi kan, faktisk, udskifte en fartøjsbaseret fiskerivurdering med en svæveflybaseret vurdering på mindre end et år. Med svævefly, vi kan få estimater af krillbiomasse, der kan sammenlignes med dem, vi ville forvente af et skib. Det betyder, at vi kan bruge svævefly til fortsat at levere kritiske data til forvaltning af krillfiskeriet.

Dette er en dyb præstation for os og for NOAA, og det har også vidtrækkende løfte om fiskeriforskningens fremtid globalt. Omkostningerne ved videnskab bliver ved med at stige, og autonome instrumenter tilbyder en overkommelig måde at indsamle kritiske data til effektivt at styre havressourcer og bevare skrøbelige marine økosystemer verden over.

Vores svævefly er som småbørn på en sidste måde:De er avanceret teknologi, men de er stadig i deres vorden. Deres løbende nytteværdi til at forstå vores planet i forandring i realtid vil afhænge af nye sensorer og instrumenter, der endnu ikke skal udvikles. Hvad vi opnåede er kun toppen af ​​Yacu i forhold til hvad fremtiden for autonom oceanografisk forskning rummer.

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons -licens. Læs den originale artikel.