Voor de noordkust van Maui voeren een paar torpedovormige duikboten een ingewikkelde dans uit in een draaiende kolom met water. Terwijl de eddie tegen de klok in roteert, sediment en voedingsstoffen uit de diepte trekt, zweeft een van deze autonome voertuigen over lange afstand geduldig, verzamelt monsters van het microbiële leven in de kolom, terwijl de andere zichzelf in ronden voortstuwt, het zoutgehalte en de temperatuur testend van het water. Aan boord van een nabijgelegen schip houden oceanografen van de Universiteit van Hawaï de gegevens in de gaten en passen ze indien nodig de trajecten van de voertuigen aan.
Het project is een samenwerking tussen de Universiteit van Hawaï in Manoa, het Schmidt Ocean Institute en het Monterey Bay Aquarium Research Institute (MBARI) om water te bemonsteren, de genomen van het microscopische leven erin te sequencen en die gegevens te gebruiken om de verticale lagen water binnen deze wervels en hoe het leven binnen hen de productiviteit van de oceaan beïnvloedt, inclusief de voedselketen, en koolstofproductie en -opslag. Microben, inclusief fotosynthetiserend fytoplankton, kunnen koolstofdioxide opnemen en diep in de oceaan trekken, maar kunnen ook andere broeikasgassen produceren.
“Dit zijn geen bit-spelers. Microben in de oceaan beheersen elementaire cycli en vormen de basis voor de voedselketen. Over het algemeen zijn ze erg belangrijk in de oceaan ”, zegt Ed DeLong, een professor in oceanografie aan de Universiteit van Hawaï. “Het is dit soort fysiek-biologische interactie, deze wervelende wervelingen, die voedingsstoffen naar boven kunnen brengen en fytoplanktonbloei kunnen veroorzaken, die we proberen te begrijpen. Deze wervelingen kunnen waarschijnlijk een grote invloed hebben op hoe productief de oceaan is, hoeveel planten er zijn, hoe goed de bossen groeien. Dat is echt moeilijk om te bestuderen en niet zo goed begrepen. "
DeLong, samen met professor Karl Karl van de Universiteit van Hawaï, zijn de belangrijkste onderzoekers op de eerste reis van de autonome onderwatervoertuigen over lange afstand. Hoewel DeLong al lang de microbiële gemeenschappen in de oceaan bestudeert, heeft de tijd en kosten die zijn gemoeid met het verzenden van een schip om monsters te nemen, de hoeveelheid informatie die hij kan verzamelen beperkt. Met financiering van de Simons Foundation werkten hij en Karl samen met MBARI aan het ontwerpen van de voertuigen, die hun eerste missie van twee weken op 24 maart voltooiden en net zijn vertrokken voor nog eens twee weken. Ze blijven in de buurt van of in de eddie, die momenteel ongeveer honderd kilometer ten noorden van Maui tegen de klok in draait. Terwijl de reis als een oefenrit voor de voertuigen wordt gebruikt, proberen de onderzoekers een reeks vierdimensionale snapshots van het water en de microben te maken om te laten zien hoe hun gemeenschappen en acties in de loop van de tijd veranderen.
De voertuigen hebben hun eerste missie van twee weken voltooid en zijn net weer twee weken vertrokken. (Thom Hoffman, Schmidt Ocean Institute) Met een lengte van maximaal 10 voet en een diameter van 12 inch zien de robots er voldoende uit als torpedo's dat ze het label 'GEEN WAPEN' hebben. (Het team heeft er drie gemaakt, maar er zijn er maar twee ingezet.) Een enkele prop, aangedreven door lithium ionbatterijen, zullen ze tot 600 mijl op een lading rijden. Een satellietverbinding helpt de manoeuvres te besturen en grotere gegevenspakketten worden verzonden wanneer de voertuigen zich binnen het bereik van wifi of mobiele gegevens bevinden. Binnenin is een kleinere versie van een commercieel beschikbare omgevingsmonsterprocessor (ESP) gebouwd door ingenieurs van MBARI.
Jim Birch, die het ESP-programma bij MBARI beheert, hielp ook bij het ontwerpen en bouwen van de onderwatervoertuigen. Dat betekende het minimaliseren van luchtweerstand en energieverbruik, evenals het implementeren van een glijdende batterij (om de massa vooruit / achteruit te bewegen en de neus naar beneden of naar boven te kantelen) en een externe blaas, uitbreidbaar met olie, om het drijfvermogen te veranderen. De apparaten kunnen snel worden ingezet om wervelingen te verkennen die vanaf een satelliet worden gezien, en kunnen rustig onder een storm reizen. De optie voor neutraal drijfvermogen maakt ze zeer geschikt om in wervels te drijven, maar dat is niet de enige situatie die ze nuttig kunnen zijn. Ze bieden actievere alternatieven voor minder mobiele apparaten, zoals de 4.000 boei-vormige drijvende Argos van de Universiteit van Californië, San Diego, die zinken en opstijgen in het verticale vlak. Golfglijders en zeildrones varen over het oppervlak, maar kunnen geen diepere oceaanlagen onderzoeken. De Woods Hole Oceanographic Institution bestuurt een handvol autonome voertuigen, waaronder sommige die zeer diep duiken en sommige die zonder aandrijving voortbewegen, afhankelijk van stroming en een met olie gevulde blaas vergelijkbaar met het MBARI-apparaat, met het grote verschil dat de combinatie van de Hawaii / MBARI's lange afstand en ESP-sampler. Er zijn al zoveel onbemande autonome onderwatervoertuigen dat The Economist in 2012 een verhaal publiceerde met de naam '20.000 Collega's Under the Sea' over drijvende zweefvliegtuigen zoals die van Woods Hole.
"Het bestuderen van de oceaan is als het bestuderen van Mars of Jupiter", zegt Birch. “We kunnen er wat vaker op ingaan, maar het is een harde, ruwe omgeving en het sturen van robots die lang kunnen blijven ten opzichte van wat we nu doen, is een enorme sprong. Dit gaat oceanografie transformeren. "
