NASA研發的新型機器人無需充電即可自主探索海洋
探索世界海洋深處是一項巨大的挑戰,在某些情況下甚至比太空探索還要困難。主要問題在於殘酷的壓力和溫度,這使得大塊海底完全成為人類潛水員的禁區。不過,加州一家科技公司可能已經破解了永續海洋探索的密碼。
Seatrec 公司發明了一種新型水下機器人,理論上可以無限期地在海洋中漫遊,而無需加油或充電。相反,它利用溫度波動產生的動能來發電。該公司宣稱,與傳統水下機器人相比,該系統的優勢在於可以消除海底的電池殘骸。
該系統類似於一個圓柱形浮標,它被恰當地稱為”infiniTE浮標”。它依靠相變材料,在機器人下潛和浮出水面時在固態和液態之間交換。
這種獨特材料的熔點約為華氏50 度(攝氏10 度),介於華氏40 度(攝氏4.4 度)和華氏70 度(攝氏21.1 度)的海洋平均溫度之間,因此非常適合這項工作。因此,當它潛入寒冷的深海時,一種基於石蠟的材料會凝固和收縮,迫使液壓流體通過一個微型發電機為機器人的電池充電。當機器人駛向溫度較高的表層水域時,這種材料會融化並膨脹,再次啟動循環。
Seatrec 創辦人兼執行長Yi Chao 於2011 年在美國國家航空暨太空總署噴射推進實驗室工作時首次提出了這個概念。經過十多年的研發,這家新創公司終於將無人機推向市場。 《機器人報告》指出,該公司也正在向研究實驗室、大學、政府機構和軍方銷售其首個用於潛水浮筒自充電的電源模組。
這項技術將為海洋勘探和監測帶來大量機會。首先,海洋學家可以繪製出約80% 的海底地圖,而這些地圖仍是未知領域。 Seatrec 還利用原型機測量了海灣地區的颶風強度,並對機器人進行了實地測試。
該公司正在與南密西西比大學的羅傑-威克海洋企業中心(Roger F. Wicker Center for Ocean Enterprise)合作,在墨西哥灣研究極度瀕危的萊斯鯨。他們將部署兩種版本的infiniTE 漂浮系統,一種用於追蹤影響鯨魚棲息地的溫度等海洋條件,另一種則使用水聽器傾聽鯨魚的聲音。
Chao 預計,鋪設海底電纜的電信公司、近海石油/天然氣鑽探公司、風力發電廠開發商、繪製海洋棲息地地圖的環保組織以及需要監測海底設備和條件的公司等行業將對該系統產生強勁需求。
展望未來,Seatrec 表示計畫下一步將水下滑翔機的相變動力商業化,然後是能夠同時為多個機器人充電的高輸出液-氣能量採集系統。