Sự phát triển của các phương tiện ngầm điều khiển từ xa trong thám hiểm đại dương

Từ buổi sơ khai ban đầu của ROV…

Hành trình sáng tạo ROV bắt đầu xuất hiện vào giữa thế kỷ 20. Các mẫu thiết kế sơ khai ban đầu, chủ yếu được phát triển cho các ứng dụng lưỡng dụng là công nghiệp và quân sự, sau đó, chúng trở thành những nền móng cho các mẫu thiết kế ROV tập trung vào thám hiểm, khám phá và khảo sát đại dương sau này. Vào những năm 60 của thế kỷ trước, các Phương tiện ngầm được điều khiển bằng dây cáp (Cable-Controlled Underwater Recovery Vehicle -CURV) do Hải quân Hoa Kỳ phát triển đã đánh dấu một tiến bộ đáng kể trong công nghệ ROV, điều này minh chứng cho tiềm năng sử dụng khoa học công nghệ trong lĩnh vực này.

Phương tiện ngầm được điều khiển bằng dây cáp CURV của Jack L. Sayer Jr. năm 1965 (Ảnh: CyberneticZoo)

Đến những tiến bộ trong thập niên 70 và 80 của thế kỷ 20…

Những năm của thập niên 70 và 80 của thế kỷ 20 đã chứng kiến những bước tiến nhảy vọt về công nghệ sáng tạo, trong đó, sự ra đời của cáp quang đã cải thiện đáng kể việc truyền dữ liệu, cho phép việc điều khiển phương tiện ngầm dưới đại dương một cách chính xác hơn, đồng thời, tạo ra kết quả hình ảnh dữ liệu đạt chất lượng cao. Ngoài ra, giai đoạn này cũng chứng kiến sự phát triển ROV nổi tiếng “Jason” dòng 2 thân được phát minh chế tạo bởi Deep Submergence Laboratory thuộc Viện hải dương học Woods Hole (Oceanographic Institute) dưới sự tài trợ của Quỹ Khoa học quốc gia Hoa Kỳ (the National Science Foundation-NCF), đã đóng vai trò quan trọng trong một số chương trình khám phá thám hiểm khoa học đại dương, bao gồm cả việc khám phá xác tàu đắm Royal Mail Ship Titanic nổi tiếng.

Phương tiện ngầm Jason trên boong tàu nghiên cứu khoa học R/V Atlantis trước khi rời Panama City (1/2020)

Những ROV hiện đại ngày nay và nghiên cứu đại dương

Ngày nay, ROV hiện đại được trang bị các công cụ phức tạp như camera HD, cánh tay robot và hệ thống cảm biến tiên tiến. Những thiết bị này ngày càng trở nên không thể thiếu trong nghiên cứu hải dương học, điều này cho phép các nhà sinh vật học và sinh thái học biển tiến hành nghiên cứu sâu rộng các khu vực đại dương đa dạng trước đây con người không thể tiếp cận được, ví như miệng núi lửa phun dưới đáy biển sâu và môi trường dưới lớp băng dày.

Sinh thái dưới đáy biển sâu và đa dạng sinh học biển

Bên cạnh đó, ROV còn là công cụ hữu ích giúp các nhà nghiên cứu hải dương học phát hiện và khám phá các loài và hệ sinh thái mới. Ví dụ, vào giữa những năm 2000, ROV đã đóng vai trò rất quan trọng trong việc khám phá các miệng phun trào nước nóng mạnh của rạn nứt san hô thuộc quần đảo Galapagos (Ecuador). Kết quả là, cuộc thám hiểm này đã phát hiện ra các hệ sinh thái hoàn toàn mới đang phát triển mạnh xung quanh các miệng phun trào này, trong đó có các loài độc nhất như giun ống khổng lồ sống dựa vào quá trình tổng hợp hóa học thay vì quang hợp để lấy năng lượng. Phát hiện này đã góp phần cách mạng hóa sự hiểu biết của loài người về sự tồn tại của hệ sinh thái và sinh vật biển trong môi trường cực kỳ khắc nghiệt dưới đáy đại dương.

Nghiên cứu về biến đổi khí hậu

Hiện ROV cũng đóng một vai trò cực kỳ quan trọng trong việc giám sát những tác động của biến đổi khí hậu đối với môi trường biển. Thông qua việc thu thập các mẫu vật và phân tích trầm tích dưới đáy biển sâu, ROV đã giúp các nhà khoa học làm sáng tỏ các loại hình khí hậu mang tính lịch sử và đưa ra dự báo về những thay đổi của chúng trong tương lai. Ví dụ: ROV “Jaguar” do Viện Hải dương học Woods Hole vận hành đã được sử dụng để thám hiểm, khám phá và giám sát môi trường dưới lớp băng dày ở Bắc Cực thông qua việc thu thập dữ liệu về độ dày của lớp băng, nhiệt độ nước và độ mặn cũng như cung cấp thông tin chi tiết về khả năng băng tan ở vùng Bắc cực sẽ gây ảnh hưởng ra sao đến mực nước biển dâng và các hình thái khí hậu toàn cầu.

Khảo cổ học dưới đáy đại dương

Ngoài các nghiên cứu sinh học nêu trên, ROV còn mở rộng khả năng hoạt động nghiên cứu khảo cổ học dưới nước. Việc phát hiện ra những con tàu đắm cổ đại và thành phố chìm dưới nước đã đem đến những hiểu biết vô giá về lịch sử loài người. Một trong những ví dụ nổi tiếng nhất là cuộc thám hiểm xác tàu RMS Titanic đắm chìm sâu dưới đáy đại dương khi mà ROV đóng một vai trò quan trọng trong việc kiểm tra và thám hiểm xác tàu Titanic nằm cách bề mặt biển Bắc Đại Tây Dương khoảng 12.500 feet. Việc sử dụng ROV đã cho phép các nhà nghiên cứu thám hiểm chụp ảnh và lập bản đồ chi tiết về địa điểm cũng như cung cấp những hiểu biết mới về tình trạng tàu đắm cũng như xác tàu hiện tại.

Định hướng tương lai và thách thức

Bất chấp những tiến bộ khoa học công nghệ đạt được như hiện nay, những thách thức như áp suất biển sâu, tuổi thọ pin và khả năng xử lý dữ liệu thu thập, nghiên cứu khoa học vẫn tiếp tục được coi là nguyên nhân hạn chế hoạt động của ROV. Thực tế, tương lai của ROV nằm ở chỗ nó phải vượt qua những trở ngại trên thông qua kỹ thuật công nghệ đổi mới sáng tạo, trong đó bao gồm khả năng tích hợp AI và các chức năng tự động hóa để việc thăm dò và thám hiểm đại dương đạt hiệu quả hơn.

Phần kết luận

Sự phát triển của ROV trong thám hiểm đại dương hiện là yếu tố thay đổi cuộc chơi đối với các nhà khoa học biển. Từ sự khởi đầu khiêm tốn cho đến hiện là những cỗ máy phức tạp, ROV đã mở toang cánh cửa mới để tìm hiểu hầu hết các hệ sinh thái bí ẩn và sống động nhất của hành tinh chúng ta. Trong bối cảnh đổi mới công nghệ sáng tạo tiếp tục phát triển, tiềm năng khám phá đại dương của ROV dường như là vô tận, hứa hẹn những triển vọng cực kỳ thú vị dành cho các nhà sinh vật học và sinh thái học biển trên toàn thế giới.

Tuấn Hùng