Рой подводных роботов имитирует океаническую жизнь
Подводные роботы, разработанные исследователями из Океанографического института Скриппса Калифорнийского университета в Сан-Диего, предоставили учёным новый уникальный инструмент для изучения океанических течений и переносимых ими микроскопических организмов. Рои этих роботов помогли ответить на фундаментальные вопросы о самых многочисленных формах жизни в океане — планктоне.
В новом исследовании, опубликованном 24 января в журнале Nature Communications, Жюль Яффе и биологический океанограф Питер Франкс развернули рой из 16 подводных роботов размером с грейпфрут, запрограммированных имитировать поведение планктона. Целью было проверить теории о том, как планктон формирует плотные скопления под поверхностью океана, которые часто проявляются потом как «красные приливы».
Два десятилетия назад Франкс опубликовал математическую теорию, предсказывающую, что подвижный планктон будет формировать плотные скопления под действием внутренних волн — гигантских медленных волн ниже поверхности океана. Для проверки теории Яффе изобрёл «роботизированный планктон» (M-AUE), который дрейфует с течениями, но запрограммирован двигаться вверх-вниз, имитируя перемещения планктона.
«Крупными инженерными прорывами стали создание M-AUE небольшими, недорогими и с возможностью непрерывного отслеживания под водой», — сказал Яффе. Во время пятичасового эксперимента у побережья Калифорнии рой из 16 M-AUE, удерживавших глубину 10 метров, постоянно корректировал свою плавучесть против течений, создаваемых внутренними волнами.
Результаты почти точно совпали с предсказаниями Франкса. Данные о местоположении показали, что рой формировал плотное скопление в тёплых водах ложбин внутренних волн и рассеивался на их гребнях. «Это первый раз, когда такой механизм был протестирован под водой», — отметил Франкс. Эксперимент подтвердил, что свободно плавающий планктон может использовать физическую динамику океана для увеличения своей концентрации.
«Этот подход с роевым зондированием открывает целую новую область исследования океана», — заявил Яффе. Исследовательская группа надеется построить сотни таких миниатюрных роботов для изучения перемещения личинок между морскими охраняемыми районами, мониторинга вредоносных «красных приливов» и помощи в отслеживании разливов нефти.