با ابداع سیستم جدید روباتیکی صورت می‌گیرد

اکتشافات پاک در اعماق اقیانوس

دانش و اطلاعات ما از اقیانوس‌ها چندان زیاد نیست. حتی برخی دانشمندان بر این باورند اطلاعاتی که درخصوص اقیانوس‌ها و دریاهای جهان در اختیار داریم در مقایسه با دانشی که از برخی سیارات و اجرام آسمانی به دست آورده‌ایم کمتر است! در این میان نفوذ به اعماق اقیانوس یکی از مهیج‌ترین عرصه‌های تحقیقاتی به شمار می‌آید و به جهت این‌که دانشمندان بسیاری از ریشه‌های اصلی تغییرات آب و هوایی زمین را در اقیانوس‌ها می‌دانند طراحی و ساخت سیستم‌های روباتیکی برای نفوذ به آنها رشد خیره‌کننده‌ای پیدا کرده است. اما باز هم به نظر می‌رسد در پی توسعه عرصه‌های علمی و اکتشافاتی دانشمندان محیط زیست زمین و عناصر تشکیل‌دهنده آن ازجمله اقیانوس‌ها دستخوش تغییرات نگران‌کننده‌ای قرار گیرند. تاکنون حتی سیستم‌های روباتیکی که معمولا برای انجام امور اکتشافاتی راهی اقیانوس‌های جهان می‌شوند آلاینده‌های مختلف زیست‌محیطی تولید می‌کنند اما به نظر می‌رسد این بار شرایط تغییر کرده است.

کد خبر: ۳۲۲۱۱۶

محققان آژانس فضانوردی آمریکا (ناسا) طرح‌های مختلفی برای اصلاح سیستم‌های روباتیکی به کار رفته در اکتشافات دریایی ارائه کرده‌اند که یکی از آنها در هفته‌های اخیر مورد توجه محافل علمی جهان قرار گرفته است. این فناوری نوین که SOLO – TRECنام دارد با همکاری ناسا، نیروی دریایی آمریکا و گروهی از محققان چند دانشگاه این کشور طراحی و ساخته شده است و مشخصه بارز آن این است که ضریب آلایندگی استفاده از آن صفر است چون تنها با بهره‌گیری از انرژی حرارتی طبیعی آب اقیانوس‌ها حرکت می‌کند. محققان پروژه معتقدند این فناوری‌نوین نخستین سیستم روباتیکی زیر آبی جهان به شمار می‌آید که هیچ خطری برای محیط زیست آب‌های جهان به همراه ندارد.

اما سیستم حرکتی این روبات چگونه می‌تواند از گرمای طبیعی آب اقیانوس‌ها استفاده کند؟ برای ارائه پاسخ این پرسش کلیدی به سراغ موتور آن می‌رویم. موتور این روبات از نوع موتورهای قابل شارژ حرارتی است که با تکیه بر تفاوت‌های دمایی که در سطوح مختلف آب اقیانوس‌ها وجود دارد انرژی مورد نیاز برای حرکت خود را تامین می‌کند. عدم نیاز به تأمین سوخت یا در نظر گرفتن منبع تامین انرژی که هر از چند بار نیاز به شارژی مجدد داشته باشد افق‌های روشنی را در پیش روی دانشمندان باز کرده است. این سیستم روباتیکی می‌تواند برای مدت نامحدودی در اقیانوس‌های جهان شناور مانده و انبوهی از اطلاعات ارزشمندی در زمینه اوضاع آب و هوایی زمین، شرایط زندگی جانداران دریایی، وضعیت محیط زیست اقیانوس‌ها و نتایج شوم تغییرات جوی بر آب‌های آزاد جهان را در اختیار دانشمندان و مراکز تحقیقاتی قرار دهد. امکانات چشمگیر این فناوری علاوه بر این‌که سایر مراکز تحقیقاتی جهان را جهت سرمایه‌گذاری بیشتر روی آن ترغیب کرده است راه را برای ارائه فناوری‌های مشابه دیگر نیز همواره کرده است.

این سیستم روباتیکی چندی پیش نخستین سری از برنامه‌های آزمایشی خود را با موفقیت سپری نمود. این آزمایشات در سواحل هاوایی و با حضور محققانی از آزمایشگاه پیش رانش جت ناسا، انستیتو اقیانوس‌شناسی Scripps و دانشگاه کالیفرنیا انجام شد. جک جونز از مهندسان شناخته‌شده آزمایشگاه پیش رانش جت که نقش اساسی را در پروژه SOLO – TREC داشته است می‌گوید: بشر همواره به دنبال دستیابی به فناوری بوده است که بر اساس آن ماشین‌آلاتی تولید شود که بیشتر از آن که انرژی مصرف کنند، تولیدکننده انرژی باشند و در عین حال سیستم حرکتی خودکاری داشته باشند. البته نمی‌توان عملا به چنین ماشینی و تحقق عینی آن فکر کرد چون بشر همواره از انرژی محیط زیست استفاده می‌کند با این حال این نمونه پیش‌ساخته قابلیت آن را دارد که با تکیه بر انرژی مربوط به گرمای همیشگی و البته متفاوت اقیانوس بدون هیچ محدودیتی درخصوص طول عمر سیستم‌های تامین‌کننده انرژی به فعالیت‌های تحقیقاتی و اکتشافاتی خود ادامه دهد.

بخش قابل توجهی از زمین پوشیده از اقیانوس‌ها هستند با این حال باید اعتراف کرد در مقایسه با اطلاعاتی که درخصوص خشکی‌های زمین داریم، اندوخته‌های علمی بشر درخصوص آب‌های زمین بسیار کمتر است. یی چائو، از محققان پروژه در این زمینه می‌گوید:‌ ما حتی درخصوص برخی سیارات اطلاعات بیشتری نسبت به اقیانوس‌های اطرافمان در اختیار داریم. به عقیده وی این فناوری نوین تحول بی‌سابقه‌ای در زمینه اندازه‌گیری مولفه‌های مختلف زیست محیطی در اقیانوس‌ها و ساکنان آنها ایجاد می‌کند. محققان سال‌هاست که به دنبال افزایش درک خود از تاثیرات نامیمون تغییرات جوی بر زمین و ساکنان آن هستند و اکنون ساخت SOLO – TREC فرصت مناسبی در اختیار آنها گذاشته است تا با تکیه بر اطلاعات دقیق‌تری برای برنامه‌های آینده خود تصمیم‌گیری کنند. این سیستم روباتیکی به تناوب در آب‌های گرم و سرد اقیانوس حرکت می‌کند تا انرژی لازم برای ادامه فعالیت‌های خود را کسب کند. با این حال کلید اصلی در موفقیت این فناوری را می‌توان در سطح بسیار ظریف و مومی شکل آن عنوان کرد. این سطح از مواد مخصوصی ساخته شده است که به phase – change شناخته شده‌اند.

سرنخ بسیاری از نتایج تغییرات آب‌وهوایی و فرآیندهایی همچون گرمایش زمین را می‌توان در اعماق اقیانوس‌ها جستجو کرد

این مواد از خاصیت منحصربه‌فردی برخوردار هستند که بر این اساس با قرار گرفتن در شرایط دمایی متفاوت تغییر حالت می‌دهند بدون آن که تغییری در ترکیب و ساختار شیمیایی آنها روی دهد. این مواد در 10 لوله خارجی قرار دارند. این فضا آنقدر کافی است تا تولید انرژی مورد نیاز برای ادامه حرکت سیستم روباتیکی فراهم شود. همزمان با شناور شدن سازه و تقابل با دماهای بالاتر، این مواد ذوب شده و منبسط می‌شوند و با رفتن به اعماق آب، جایی که دمای محیط به مراتب پایین‌تر است مواد یاد شده سخت‌تر و منجمد می‌شوند. این انبساط و انقباض فشار مورد نیاز به روغن مخصوص ذخیره شده درون روبات شناور را ایجاد می‌کند. این روغن به طور تناوبی انرژی مورد نیاز برای موتور هیدرولیکی را تولید می‌کند که آن نیز الکتریسیته کافی جهت شارژ چندباره باتری‌های روبات را فراهم می‌کند. انرژی که از باتری‌های قابل شارژ به دست می‌آید سیستم هیدرولیکی سیستم روباتیکی را فعال کرده که در نتیجه حجم شناور و نیروی بالابر آن تغییر می‌کند. به این ترتیب شناور روباتیکی می‌تواند حرکت عمودی رو به بالا و پایین داشته باشد. طی هفته‌های گذشته روبات SOLO – TREC بیش از 300 عملیات نفوذ در عمق 500 متری آب انجام داده است. موتور قابل شارژ حرارتی این سیستم روباتیکی به ازای هر بار شیرجه در عمق 7‌/‌1 وات ساعت انرژی تولید می‌کند. این میزان انرژی برای فعال‌سازی تجهیزات مختلف سیستم روباتیکی ازجمله دریافت‌کننده GPS، بخش ارتباطاتی و پمپ کنترل بالارونده روبات کافی است. این روبات 84 کیلوگرم وزن دارد که از این حیث و در مقایسه با بسیاری از فناوری‌های مشابه که برای اکتشافات اقیانوسی به کار گرفته می‌شوند وزن نه چندان زیادی دارد.

ناسا سرمایه‌گذاری قابل توجهی روی این فناوری نوین انجام داده است و در نظر دارد در مراحل بعدی امکانات بیشتری بر آن بیفزاید. سال‌هاست که ثابت شده است سرنخ بسیاری از نتایج تغییرات نامیمون جوی و فرآیند گرمایش زمین را می‌توان در اعماق اقیانوس‌ها جستجو کرد. به همین دلیل SOLO – TREC را می‌توان انتخاب مناسبی برای پیدا کردن این سرنخ‌ها به شمار آورد. حرکت سیستم در نواحی عمیق‌تر، از دیگر برنامه‌های آتی ناسا به شمار می‌آید تا به این ترتیب اطلاعات ارزشمندی نیز در زمینه حیات جانداران اعماق اقیانوس‌ها به دست آید.