تراژدی زیردریایی تایتان محرکی برای فناوری سونار در نقشه‌برداری سریع اعماق دریا
در 18 ژوئن 2023، زیردریایی تایتان که حامل پنج مسافر بود، حدود یک ساعت و نیم پس از آغاز حرکت دو ساعته‌ی خود به سمت بقایای کشتی تایتانیک، واقع در تقریباً دو مایل زیر اقیانوس اطلس، ارتباطش را با کشتی پشتیبان از دست داد.
این از دست رفتن ارتباط باعث آغاز یک عملیات جستجوی گسترده شد که چالش‌های پیش روی مأموریت‌های نجات دریایی را برجسته کرد.
جستجوی تایتان که در فاصله 420 مایل دریایی از نزدیک‌ترین بندر و در مساحتی از 13,000 کیلومتر مربع ـ نزدیک به دو برابر اندازه کانکتیکات ـ صورت گرفت، دشواری‌های جستجوهای زیر آبی را نشان می‌دهد.
این گونه عملیات به‌طور معمول به چندین هفته زمان نیاز دارند، به‌ویژه در مناطق دورافتاده. خوشبختانه، یک کشتی کانادایی با استفاده از یک وسیله نقلیه زیر آبی کنترل‌پذیر از راه دور، میدان خرابی تایتان را تنها چهار روز بعد یافت.
فناوری سونار با وضوح بالا
در پاسخ به این چالش‌ها، تیم تحقیقاتی از آزمایشگاه لینکلن دانشگاه MIT و گروه مهندسی مکانیک دانشگاه MIT در حال توسعه یک سیستم سونار نوآورانه هستند که مأموریت‌های جستجوی اعماق دریا را دگرگون خواهد کرد.
این فناوری جدید به نام 'اکو سونار چند پرتو با دهانه پراکنده خودکار' می‌تواند به طور قابل توجهی زمان جستجو را از هفته‌ها به روزها کاهش دهد.
این اکو سونار نوآورانه از سطح عمل می‌کند و از طریق یک ناوگان کوچک از وسایل نقلیه سطحی خودکار (ASVs) که می‌توانند از طریق هواپیما مستقر شوند، کار می‌کند.
این روش امکان اسکن مناطق وسیع با سرعت کشتی‌های سطحی را فراهم می‌کند در حالی که تصاویر با وضوح بالا را که معمولاً با وسایل نقلیه زیر آبی مرتبط است، ارائه می‌دهد.
به گفته اندرو مارچ، محقق مشترک، "آرایه ما ترکیبی از وضوح بالا با پوشش گسترده را فراهم می‌کند، که به ما امکان می‌دهد کف اقیانوس را به‌طور مؤثرتری نقشه‌برداری کنیم."
سیستم‌های سونار سنتی به‌طور عمومی با مشکلات وضوح مواجه هستند به‌دلیل محدودیت‌های موج‌های صوتی با فرکانس پایین که برای اکتشافات اعماق دریا لازم هستند، زیرا آب به سرعت موج‌های فرکانس بالا را جذب می‌کند.
روش‌های فعلی که از آرایه‌های سونار بزرگ از کشتی‌ها استفاده می‌کنند می‌توانند تصاویر با وضوح پایین تولید کنند، جایی که هر پیکسل ممکن است ناحیه‌ای به اندازه یک زمین فوتبال را نشان دهد.
در مقابل، وسایل نقلیه زیر آبی خودکار (AUVs) که با فرکانس‌های بالاتر عمل می‌کنند، تصاویر بسیار شارپ‌تری تولید می‌کنند اما گران و زمان‌بر برای اعزام هستند که قابلیت‌های نقشه‌برداری را محدود می‌کند.
این فناوری جدید سونار وعده می‌دهد که مزایای هر دو روش را با حفظ وضوح بالا و در عین حال پوشش سریع مناطق بزرگتر، ترکیب کند.
آرایه سونار انتظار می‌رود بستر دریا را با وضوح بسیار بهبود یافته و نرخ پوشش سریع‌تری از آنچه در حال حاضر ممکن است، نقشه‌برداری کند.
نقشه‌برداری اعماق دریا
فهم اقیانوس‌هایمان حیاتی است. اقیانوس‌ها به‌طور ناقص کاوش شده‌اند، و 71 درصد از سطح زمین را پوشش می‌دهند، با بیش از 80 درصد از زمین‌ه‌ای زیر آبی که هنوز عمدتاً ناشناخته است.
ما دانش بهتری از سطح سیاره‌های دیگر نسبت به اعماق اقیانوس‌های خود داریم.
نقشه‌های کف دریا با وضوح بالا برای کاربردهای مختلف ضروری هستند: می‌توانند به یافتن وسایل نقلیه گمشده کمک کنند، فهم ما از زمین‌شناسی را تقویت کنند، پیش‌بینی جریان‌های اقیانوسی و هوا را بهبود بخشند، مکان‌های باستان‌شناسی را فاش کنند، و اکوسیستم‌های دریایی را نظارت کنند.
در سطح جهانی، دانشمندان و دولتها نیاز حیاتی به نقشه‌برداری کف دریا با وضوح بالا را شناسایی کرده‌اند، اما فناوریهای موجود برای دستیابی به دقت لازم از سطح نیازمند کمک هستند.
میانگین عمق اقیانوس حدود 3700 متر است، اما بیشتر فناوریهای اسکن در حال حاضر به کمتر از 1000 متر در محدوده محدود شده‌اند.
فناوریهای حال حاضر شامل سونار، لیدار، دوربین‌ها و نقشه‌برداری میدان گرانشی هستند که همگی محدودیت‌هایی براساس عمق و وضوح دارند.
پیشرفت‌هایی که سیستم سونار جدید MIT وعده داده است می‌تواند رویکرد ما به کاوش و عملیات نجات اعماق دریا را متحول کند.
به‌عنوان ما در آستانه یک دوران جدید در علم اقیانوس قرار داریم، پتانسیل بهبود نقشه‌برداری و فهم محیط‌های اعماق دریا می‌تواند به پیشرفتهای قابل توجهی در بسیاری از زمینه‌ها منجر شود.
این کار نشان می‌دهد که چگونه نوآوری تکنولوژیک می‌تواند ما را برای چالش‌های دریایی آینده بهتر آماده کرده و فهم ما را از رازهای زیر سطح اقیانوس عمیق‌تر کند.
