Gặp gỡ Wall-E ngoài đời thực: Chiếc rover tự hành độc nhất vô nhị trên Trái Đất
Chúng ta đang có nhiều xe tự hành ngoài Trái Đất hơn trên chính hành tinh của mình.
Nói đến robot tự hành, nhiều người sẽ nghĩ ngay đến những chiếc rover trên Mặt Trăng và Sao Hoả. Chúng ta có những Lunokhod của Liên Xô, Yutu và Zhurong của Trung Quốc, và không thể không kể đến một loạt xe tự hành của Mỹ như Soujourner, Spirit, Oppotunity, Curiosity, Perseverancy.
Thế nhưng ít người biết ngay trên Trái Đất cũng có những chiếc xe tự hành đang giúp các nhà khoa học tiếp cận những khu vực mà họ không thể tới nổi: Benthic Rover II là một trong số đó.
Con robot có ngoại hình giống với WALL-E này đã được thả xuống đáy biển Thái Bình Dương từ năm 2014. Thay vì đi lang thang trong một bãi rác, WALL-E ngoài đời thật đang hoạt động dưới một độ sâu tới gần 4.000 mét so với mực nước biển. Ở đây, nó phải chịu đựng một điều kiện thậm chí còn khắc nghiệt hơn so với Sao Hoả.
Chiếc xe vì vậy trông giống như một cỗ xe tăng, nó có bánh xích để không bị lún xuống cát, được làm từ vật liệu titan chống gỉ để không bị nước biển ăn mòn, các thiết bị điện tử được bảo vệ khỏi áp suất, nhiệt độ lạnh và những dòng chảy dưới đáy biển còn mạnh hơn cả gió Sao Hoả.
Chiếc rover tự hành độc nhất vô nhị trên Trái Đất
Nhiệm vụ của Benthic Rover II bắt đầu từ năm 2014 tại một địa điểm ngoài khơi cách bờ biển Nam California gần 300 km. Các nhà khoa học tại Viện Nghiên cứu Thủy cung Vịnh Monterey (MBARI) hạ BR-II xuống nước và sau đó… thả nó xuống.
Hoàn toàn không có dây buộc, con robot đã rơi tự do trong 2 tiếng rưỡi trước khi hạ cánh xuống một đồng bằng bên dưới Thái Bình Dương. Kể từ thời điểm đó, Benthic Rover II sẽ phải tự hành giống những chiếc xe trên Sao Hỏa.
Tuy nhiên, các nhà khoa học cho biết việc giữ liên lạc và điều khiển một robot dưới đáy đại dương thậm chí còn khó khăn hơn một cỗ xe trên hành tinh khác. Ví dụ như họ không thể sử dụng sóng vô tuyến để liên lạc được với rover ở dưới nước, bởi nước cản sóng vô tuyến rất mạnh.
Trong khi đó, sóng vô tuyến truyền đi giữa Trái Đất và Sao Hỏa chỉ mất có 20 phút, gần như không bị cản trở trong không gian. Benthic Rover II sau đó đã phải sử dụng một phương thức liên lạc khác, bằng sóng âm.
Các nhà khoa học phải duy trì một trạm nổi giống như một chiếc ván lướt sóng phía trên mặt biển để nhận tín hiệu từ Benthic Rover II. Nó có nhiệm vụ thu thập những tiếng ping nhỏ từ robot, sau đó truyền lên hệ thống vệ tinh rồi về viện hải dương học nơi những tín hiệu được giải mã.
Về phần trang bị, Benthic Rover II mang theo mình một hệ thống camera huỳnh quang với đèn flash. Nó có thể chụp ảnh các sinh vật ở dưới đáy biển sâu, trong điều kiện không có ánh sáng.
Chiếc camera này cũng có thể phát ra ánh sáng xanh lam, nhằm phát hiện chất diệp lục hữu cơ. Điều này cho phép Benthic Rover II ghi lại số lượng các mảnh vụn lắng xuống đáy từ mặt biển, một hiện tượng được gọi là "tuyết đại dương".
Bên cạnh đó, Benthic Rover II cũng mang theo các cảm biến oxy, thứ mà nó có thể hạ thấp và dùi vào đáy biển. Các cảm biến đo lường quá trình sinh học đang hoạt động trong trầm tích, nơi mà vi khuẩn có thể đang tiêu thụ oxy và thải ra carbon dioxide.
Chiếc rover có thêm hai cảm biến xác định dòng chảy để giải quyết vấn đề với một cỗ xe tăng có bánh xích di chuyển dưới đáy biển. Đó là nó có thể làm xáo trộn lớp trầm tích và hất tung một lượng bụi lớn làm đục nước.
"Mặc dù nó di chuyển rất chậm, nhưng cũng không mất nhiều thời gian để cỗ xe tạo ra một cơn bão bụi khổng lồ", Alana Sherman, kỹ sư phụ trách Benthic Rover II tại MBARI cho biết. "Vì vậy, chúng tôi luôn muốn lái nó vào dòng nước, để dòng chảy có thể thổi lớp trầm tích bị xáo trộn ra phía sau". Các cảm biến dòng chảy sẽ làm nhiệm vụ tự động điều hướng robot theo cách đó.
Ngoài ra, hoạt động của Benthic Rover II được lập trình rất đơn giản. Nó sẽ di chuyển những quãng đường đều đặn 10 mét một, sau đó đứng im tại chỗ trong suốt 48 tiếng đồng hồ. Đây là khoảng thời gian Benthic Rover II sẽ thực hiện các khảo sát và chụp ảnh tại vị trí của nó.
Sau đó, cỗ xe tiếp tục di chuyển 10 mét để sang vị trí mới. "Nó sẽ không biết nếu nó lái mình ra khỏi một vách đá – tất cả những gì chúng tôi lập trình cho nó là hãy lái về phía trước 10 mét", Sherman nói. "Nhưng may mắn là không có vách đá nào xung quanh khu vực này, vì vậy chúng tôi tận dụng đặc điểm môi trường để giữ cho robot đơn giản nhất có thể".
Sự đơn giản của Benthic Rover II cho phép nó tiết kiệm tối đa điện năng tiêu thụ. Trung bình một ngày, con rover này chỉ tiêu thụ khoảng 2 watt điện tương đương một chiếc iPhone. Pin của nó có thể chạy liên tục trong vòng 1 năm.
Kể từ khi được thả xuống, các nhà khoa học đã thực hiện 7 lần thay pin cho Benthic Rover II. Mỗi lần như vậy, họ sẽ gửi tín hiệu từ thuyền xuống robot, yêu cầu nó nổi lên mặt nước bằng cách giải phóng vật nặng hơn 100 kg ở bụng mình.
Khi vật nặng được thả ra, con robot có thể nổi lên với những chiếc phao đặc biệt phía sau nó. Để chịu được áp lực, những chiếc phao này phải được làm từ vật liệu cứng, chứa trong đó các quả cầu thủy tinh, và mỗi quả cầu này lại rỗng ruột để chứa không khí.
Sau khi Benthic Rover II nổi lên, các nhà khoa học sẽ cắm nó vào máy tính để tải toàn bộ dữ liệu mà robot thu được trong vòng 1 năm. Cùng lúc đó, họ thay pin cho con robot, kiểm tra xem nó có bất cứ trục trặc gì không.
Nếu không có gì bất thường, con robot sẽ được thả trở lại để tiếp tục thực hiện công việc của nó trong vòng 1 năm nữa. Nhưng trong lần kiểm tra gần đây nhất, người ta đã phát hiện một bên động cơ của Benthic Rover II bị hỏng. Do đó, con robot đã được đem vào bờ để sửa chữa.
Một đội quân rover dưới đáy biển
Tổng cộng, Benthic Rover II đã hoàn thành một giai đoạn khám phá dài 7 năm dưới lòng đại dương. Trong cuộc đời của nó, chiếc rover này đã cho phép các nhà khoa học tại MBARI khám phá nhiều điều thú vị dưới đáy biển sâu.
Chẳng hạn, họ vừa mới công bố một nghiên cứu trên tạp chí Science Robotics giám sát chu trình carbon xảy ra ở dưới đáy Thái Bình Dương. "Đa số mọi người hiện nay vẫn còn đánh giá thấp vai trò của đáy biển sâu, mặc cho thực tế nó đang góp phần quan trọng vào việc giữ cho hành tinh của chúng ta khỏe mạnh và chống lại biến đổi khí hậu", Lisa Levin, một nhà nghiên cứu đáy biển tại Viện Hải dương học Scripps cho biết.
"Nếu có được hẳn một đội quân robot với các thiết bị như thế này, chúng có thể giúp chúng ta hiểu rõ hơn về những thay đổi địa sinh hóa dưới đáy biển – một yếu tố rất quan trọng để cải thiện các mô hình khí hậu, mô hình hệ sinh thái, mô hình thủy sản".
Những cỗ xe rover như Benthic Rover II cũng có thể giúp các nhà khoa học nghiên cứu tác động của hoạt động khai thác dưới đáy biển, chẳng hạn như khoan thăm dò và khai thác dầu khí. Đáng tiếc là trên thế giới không có quá nhiều robot dạng này.
Benthic Rover II gần như là một cỗ xe độc nhất vô nhị bởi chi phí và công nghệ của nó khá đắt tiền, đòi hỏi nhiều bí quyết kỹ thuật để vận hành. Trên thế giới chỉ có một cỗ rover đáy biển khác là Tramper của người Đức đang hoạt động ở đáy Bắc Cực.
Vì vậy, đợt nghỉ dưỡng của Benthic Rover II lần này sẽ không kéo dài. Sau khi con robot được đại tu và bảo trì, các nhà khoa học sẽ lại thả nó xuống đáy biển ở ngoài khơi California.
Được phát triển trong hơn 25 năm, Benthic Rover II hiện đã đạt được tuổi thọ rất ổn định. Dự tính nó có thể tiếp tục lăn bánh dưới đáy biển và phục vụ con người thêm nhiều năm nữa, trước khi chúng ta thiết kế thêm những rover đáy biển thế hệ mới.
"Nếu bạn là một nhà thiên văn học mà chỉ có mỗi mình bạn có một kính thiên văn tốt nhất thế giới, chiếc kính đó cũng chỉ có thể nhìn vào một ngôi sao. Nếu bạn có nhiều kính thiên văn hơn để nhìn vào nhiều ngôi sao hơn, bạn sẽ có được một bức tranh toàn cảnh hơn về bầu trời".
Điều tương tự cũng đúng với các cỗ xe tự hành đáy biển. "Chúng tôi rất hoan nghênh nếu các đơn vị nghiên cứu khác chế tạo thêm được nhiều chiếc rover như thế này", Sherman nói.
