Luskede undervandsrobotter brugte 18 dage på at optage havdyr – og støjende mennesker

I 18 dage, en undervandsrobot dykkede og dukkede op og dykkede og dukkede op – omkring 402 gange i alt – og lyttede til havets dybder, mens det rejste hundredvis af miles langs kontinentalsoklen ud for Washington og Oregons kystlinje.

Den torpedoformede robot, kaldet et svævefly, fangede det perkussive brøl fra et forskningsskibs luftkanon, som gav genlyd som en dæmpet stortromme. Det lyttede til, hvad der lød som en skrammel fra en vaklende vaskemaskine, hvilket indikerede tilstedeværelsen af ​​et skib, der passerede i nærheden. Robotten på 120 pund fangede endda den dejlige, barytonhvin af grindehvaler.

Årevis, videnskabsmænd har arbejdet på at opklare mysterierne bag havets lyd. Støj bevæger sig meget længere under vandet end i luften.

"Lyd er for havdyr, hvad lys er for mennesker på land, " sagde Joe Haxel, en assisterende professor ved Oregon State University i studier af marine ressourcer. Det er mediet, hvorigennem disse skabninger hører, lokalisere sig selv og kommunikere.

Hvor larmende er havet lige? Gør mennesker – med fragtskibe og havboringer og sonartestning – det højere?

"Vi ved så lidt om den generelle støj i havet, og hvordan det påvirker tingene - de væsner, der bor der, " sagde Chris Meinig, direktør for ingeniørarbejdet for National Oceanic and Atmospheric Administration's Pacific Marine Environmental Laboratory i Seattle.

Et nyt forskningspapir, forfattet af både Haxel og Meinig og offentliggjort i sidste måned i det peer-reviewede videnskabelige tidsskrift PLOS ONE , fortæller om svæveflyets rejser og forklarer, hvordan denne teknologi giver videnskabsfolk mulighed for at lytte til havet og udforske dets skumle dybder.

"Dette er en ny måde at foretage målinger på, der informerer os om, hvad der foregår derude, "Sagde Haxel.

De fleste havsvævefly opererer uden propeller eller noget fremdriftssystem overhovedet.

I stedet, de skærer gennem vandet på grund af deres vinger, hvilken vinkel mod saltvandet, når robotten justerer sin opdrift.

"Vi bruger vingerne til at justere attituden og flyvevejen, " sagde Meinig.

Mekaniske ror er ofte udstyret til at hjælpe med at holde maskinen på kurs. Batterier inde i den rørformede maskine kan flytte og justere dens ballast.

Når svævefly dukker op, de kan kommunikere med satellitter, dele data og få instruktioner fra deres behandlere. Derefter, de dykker tilbage til en programmeret dybde, før du begynder at klatre gennem vandet igen.

Forskere bruger svævefly til at måle havtemperaturer, oplysninger om saltholdighed og utallige andre mål.

Seagliders blev opfundet ved University of Washington. Disse robotter har søgt i havet efter spor til videnskabens mysterier i omkring 15 år, sagde Meinig. Men teknologien fortsætter med at udvikle sig.

Fordi svævefly ikke har propeller, de stille maskiner forstyrrer sjældent normalt skæve dyr, sagde Haxel.

"De er lidt luskede, " han sagde.

Hydrofoner, som hovedsagelig er undervandsmikrofoner, har gjort det muligt for forskere at indsamle akustiske data fra svævefly i mange år.

Men undersøgelser af omgivende havstøj har typisk været afhængige af faste fortøjninger, som kun kan prøve på individuelle steder og dybder.

Svævefly med hydrofoner har ikke været brugt til omfattende støjovervågning før, hovedsagelig fordi køretøjernes ror ofte afbryder optagelser. Haxel og andre videnskabsmænd formåede at filtrere rorstøj fra deres lyd ved hjælp af computeralgoritmer.

"Jeg har ikke set nogen foretage en undersøgelse af omgivende støj med svævefly som denne før, " sagde Elizabeth Kusel, en senior videnskabsmand hos JASCO Applied Sciences, som har arbejdet med svævefly i omkring et årti og ikke var involveret i denne forskning. "Deres arbejde er meget værdifuldt."

Forskere opsendte svæveflyet den 20. juli, 2012, ud for Grays Havn. Det ankom 2 {uger senere nær Brookings, Malm., omkring 285 miles væk.

Robotten rejste, gennemsnitlig, mindre end 1 mph. Dens median dykkedybde var mere end 2, 050 fod under havets overflade.

Forskere registrerede under hele rejsen, optagelse af lyd fra mindst 11 møder med stillehavshvidsidede delfiner, tre børster med pukkelhvaler og flere andre væsner, forskerne ikke kunne identificere.

Robotten fangede også forbipasserende fartøjer og den kraftige luftpistol fra et National Science Foundation -skib, der udførte seismisk forskning ud for kysten.

"Det er dybest set en eksplosion, " Haxel sagde om luftpistolens eksplosioner. "Hvert 20 eller 30 sekund får du en stor rumlen i vandsøjlen."

Olie- og gasselskaber bruger også seismiske luftkanoner til at undersøge mulige aflejringer. Deres brug er kontroversiel, fordi disse eksplosioner kan skade nærliggende dyr.

Til tider, forskningsluftpistolen var høj nok til at registrere "over den følsomhedstærskel, vi kunne måle, " sagde Haxel, selvom forskerne brugte en særlig følsom hydrofon.

Stadig, i det hele taget, forskerne fandt ud af, at havstøj ud for kysten var forblevet lig målinger fra 1990'erne taget fra faste fortøjninger.

Store fartøjer havde ikke så stor indflydelse på det samlede støjniveau, som Haxel havde forventet. Forskerne sammenlignede sporingsdata fra skibe og fandt kun ringe sammenhæng mellem generel støj og skibets tilstedeværelse.

"Det var en øjenåbner for mig. Jeg plejede at tro, at skibe er så højlydte, " sagde Haxel. Men langs kontinentalsoklen, som har en ujævn havbund, en energisk, bølget havoverflade og unikke fysiske egenskaber i vandsøjlen, lyden fra skibe så ud til at blive "fanget" og have "begrænset rækkevidde, " han sagde.

Disse resultater kan ikke ekstrapoleres til andre steder.

"Din lydhastighedsprofil kommer til at se meget anderledes ud i Puget Sound, " sagde Haxel.

Svævefly er blevet brugt til at kortlægge lyden af ​​udbrud af undervandsvulkaner, hjælp med National Oceanic and Atmospheric Administration orkanprognoser og også til at lytte til dykkende baleenhvaler.

De er fløjet gennem den marine hedebølge i Stillehavet, i Beringhavet nær Alaska og under is på begge polarkontinenter, sagde Meinig.

"Der er sandsynligvis flere enkle robotter i havet end andre steder, " sagde Meinig. Og med svævefly, "Vi laver stadigt stigende og udfordrende ting."

Hver flyvning, disse robotter rækker lidt længere ud i det ukendte.

©2019 The Seattle Times
Distribueret af Tribune Content Agency, LLC.