自主机器人可以开采深海海底

一场关乎深海命运的战争正在酝酿之中。大片的海底都是富含金属镍，铜，钴，锌，这些都是制造电动汽车电池，太阳能电池板和智能手机的关键。矿业公司建议对这片黑暗的土地进行清理和吸尘，为金属密集型技术提供物资。海洋科学家和环保人士反对这样的计划，警告说这将对脆弱的生态系统造成巨大的、潜在的永久性破坏。

Pietro变动是正在努力寻找共同点的技术开发人员之一。

图片:柔韧能源系统

他的公司柔性能源系统他制造了一个看起来像黑色机械黄貂鱼的东西。它柔软的波纹鳍采用双曲线几何形状，以行波模式移动，推动滑板大小的设备在水中移动。在纽约布鲁克林的一个通风的海滨实验室里，菲拉尔多的团队正在开发工具和算法，将机器人改造成一个配有抓手的自主设备。他们的目标是拔多金属结节——在不破坏珍贵栖息地的情况下，从海底开采出土豆大小的珍贵矿石。

“一方面，我们需要这些金属通电和脱碳。另一方面，人们担心我们会破坏我们所知甚少的深海生态系统。”他将深海采矿描述为Pliant机器人的“杀手级应用程序”——对于这家初创公司的微创设计来说，这是一个潜在的有利可图的用途。

在多深的海域开采，在哪里开采，最终都取决于中国国际海底管理局(ISA)是一个由168个成员国组成的组织。今年10月，这个政府间机构预计将通过一套全面的技术和环境标准挖掘代码这可能为私营企业开采大片海底铺平道路。

ISA已经做出了裁决30个勘探许可证大西洋、太平洋和印度洋部分地区的承包商。超过一半的许可证用于勘探多金属结核，主要位于夏威夷南部和墨西哥西部的一个热点地区Clarion-Clipperton Zone。

自20世纪70年代以来，研究人员主要在国家水域测试结核开采技术。现有的方法包括用液压吸气式挖泥船泵出沉积物，过滤矿物质，并将产生的泥浆倾倒在海洋或尾矿库。在印度，国家海洋技术研究所正在建造一个履带式车辆用一个大勺收集，粉碎，并将结节泵到母船。

采矿的支持者说，这种技术比危险的、剥削性的陆上采矿更有益于人类和环境。然而,海洋专家警告这搅动了沉积物，取代了生活在结节上的生物，可能会破坏数百万年才形成的深海栖息地。

“我经常谈论的一件事是，‘如果我们破坏了它，我们该如何修复它?我们怎么知道我们破坏了它?“说辛迪·李·范·多佛他是杜克大学尼古拉斯环境学院的深海生物学家和教授。她说，需要更多的研究来了解对海洋生态系统的潜在影响，海洋生态系统促进渔业发展，吸收二氧化碳，并产生地球上大部分的氧气。

将机器人改造成能在海平面以下约6000米工作的金属收集器也需要大量工作。

前Pliant工程师丹尼尔·齐默尔曼(右)和迈克尔·费雷尔正在研究一个从河流和溪流中利用能量的原型——Velox的前身。图片:柔韧能源系统

Pliant的第一款原型机名为Velox，它可以在游泳池的深处和海浪撞击沙子的浅海“冲浪区”中航行。在Velox内部，一个机载CPU将能量分配给驱动器，驱动柔性鳍片中的波动运动。与螺旋桨推进器不同的是，推进器使用快速旋转的叶片以高速移动小的水射流，Pliant的波浪状鳍片以低速移动大量的水。菲拉尔多说，通过利用水的大表面积，机器人可以使用相对较少的电池输入进行快速的局部机动，使设备在需要充电之前可以运行更长的时间。

他补充说，这种设计还能减少海底沉积物的搅动，这在敏感的深海环境中是一个潜在的优势。

这家位于布鲁克林的公司正在与麻省理工学院合作开发一种更大的下一代机器人，名为C-Ray。这个机动性很强的装置会像海獭一样扭动翻滚。C-Ray将使用金属探测器、相机硬件和计算机算法的组合，很可能被用于监视冲浪区，以寻找对赞助该研究项目的美国海军的潜在危险。

c射线机器人收集深海多金属结核的概念图。插图:柔韧能源系统

合作伙伴的最终目标是部署“蜂群”自主c射线，这些c射线通过“蜂群思维”进行通信，这种应用也将用于开采多金属结核。Pliant公司设想发射数百个装有抓手的机器人，它们在海底漫游，将结核放在笼子里，笼子里的充气升降袋漂浮在海面上。菲拉尔多认为，C-Ray还可以用价值较低的结石交换结节，让生物在海底重新生长。

意大利的一个独立项目可能也会产生新的工具来提取富含金属的圆球。

SILVER2是一个六条腿的机器人，可以在黑暗浑浊的海底摸索，不需要相机或激光的帮助，通过反复频繁地推它的腿．

“我们从观察螃蟹在水下的活动开始，”他说马塞洛Calisti他是哈佛大学的助理教授生物机器人研究所，在圣安娜高级研究学院。他把这种动作比作人们在齐腰深的水中行走，用沙子作为杠杆，或者平底河船上的“撑船人”用一根长木杆推动船只前进。

图片来源:生物机器人研究所/圣安娜高级研究学院

卡利斯蒂和同事们7月的大部分时间都在意大利利沃诺的一个海滨实验室里，在浅水中测试这个20公斤重的原型。SILVER2配备了一个柔软的弹性夹具，轻轻包裹物体，就像把它们捧在手掌里一样。研究人员使用这种类似螃蟹的机器人收集海床上的塑料垃圾，并将碎片存放在中央收集箱中。

尽管SILVER2并非用于深海采矿，但Calisti表示，如果他的团队能够扩展这项技术，他可以预见到该领域的潜在应用。

对于Pliant这样的开发商来说，他们筹集资金和实现挖矿机器人的能力将在很大程度上取决于国际海底管理局的下次会议。海洋采矿的反对者则是如此按暂停键为了给科学家更多的时间来评估风险，并允许特斯拉或苹果这样的公司设计出需要更少或不同金属部件的技术。年代这样的监管不确定性可能会阻止投资者支持可能永远不会被使用的新采矿方法。

生物学家范·多佛(Van Dover)说，她并不完全反对《采矿法》;相反，规则应该包括严格的规定，比如要求监测环境影响，一旦发现损害，立即停止运营。她说:“我不明白为什么代码不能写得这么好，这样ISA就不会犯错了。”