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在過去的兩週裡,每天有近20萬加侖的原油噴湧到墨西哥灣,阻止其洩漏的工作需要大量的協調,其中包括英國石油公司、美國海岸警衛隊和當地漁民。但考慮到受損的馬孔多油井的深度——海平面以下1524米——使用海底機器人是切斷石油洩漏的唯一方法。
具體來說,這些機器人是遙控潛航器(ROV),它們在阻止4月份“深水地平線”鑽井平臺爆炸後產生的三個洩漏點方面發揮著重要作用。這次爆炸導致11名工人死亡,鑽井平臺沉沒,管道受損。(爆炸原因仍然未知。)
ROV是鑽井公司使用的一種通用工作工具,“就像皮卡一樣,將工具運送到鑽井地點,專門進行物體的物理操作,”斯克裡普斯海洋研究所地球物理與行星物理研究所的開發工程師格倫·笹川說。大多數鑽井平臺開始鑽探的深度都超過了人類潛水員的極限,因此這些公司使用價值數百萬美元的ROV(功率範圍從10到300馬力)進行檢查、維護和干預。
在水面船隻遙控機器人的幫助下,工作人員週二晚上封堵了一個洩漏點。據《紐約時報》週三報道,ROV在海底的一根洩漏鑽桿末端安裝了一個特殊設計的閥門。據Offshore-mag.com週三報道,管道末端被切斷後,重達半噸以上的閥門被放置在海底。ROV將閥門固定在斷裂的鑽桿上,然後關閉閥門,切斷了管道的洩漏。
ROV在封堵井口的洩漏方面不太成功——特別是透過啟用防噴器。馬孔多油井的防噴器是一個12米高的鋼結構,包含多個閥門,旨在在緊急情況下堵塞油井。鑽井平臺的船員在平臺沉沒之前無法從平臺上啟動防噴器。機器人無法到達所有閥門將其關閉,而潛水器能夠關閉的閥門正在洩漏。
正在進行的第三項工作包括將一個四層樓高、100噸的混凝土和鋼鐵密封箱放置在海床上,覆蓋最大的洩漏點,85%的石油從那裡洩漏。工作人員週四開始將該裝置降到海底,但可能要到週日或週一才能完全投入執行。
據美聯社週五報道,工作人員正在ROV的幫助下定位該箱子,ROV在主要漏油點周圍放置浮標作為標記,以幫助在下降時對齊箱子。水下機器人還在箱子將要放置的地點清理管道碎片和其他雜物。一旦到位,將把一根鋼管連線到水面的油輪上,並連線到箱子的頂部以轉移石油。如果該箱子能夠容納較大的洩漏,則可能會使用正在建造的第二個箱子來阻止防噴器處較小的洩漏。
隨著鑽井水深的增加,工程師們設計了防噴器、海底閥門裝置和其他裝置,以便由ROV操作,蒙特利灣水族館研究所的蒙特利加速研究系統(位於加利福尼亞州莫斯蘭丁)的技術支援和運營經理克雷格·道說道。“該設計使得ROV可以使用專門製造的工具或使用ROV機械臂來操作和安裝閥門和其他裝置,”他解釋說。
然而,隨著鑽井平臺進入更深的水域,工程師將越來越依賴能夠自主執行的潛水器,位於馬薩諸塞州伍茲霍爾的伍茲霍爾海洋研究所應用海洋物理和工程研究專家安迪·鮑恩說。人類將更多地充當這些自主水下航行器(AUV)工作的監督者,而不是直接控制潛水器上的推進器、機械臂和其他裝置。
鮑恩說,操作員可以透過多種不同的方式與AUV進行通訊,包括用於長距離的低頻聲學和用於中距離的高頻編碼聲學。“機器人必須足夠智慧,才能在這些不同的通訊模式之間優雅地切換,每種模式都需要不同程度的自主性,”他補充說。
鮑恩設想了一個操作員將一個或多個自主航行器放置在海底長時間工作的時候。這將導致問題出現時更快的響應時間,因為AUV會在船上的人到達現場之前根據其預程式設計採取行動,他說。“如果(曾經有)一輛在海底提供干預能力的車輛,它很可能在‘深水地平線’事件的發展中發揮一些有意義的作用,”他補充說。