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解密地球上最后一个海底实验室:未来宇航员的试验场(下)

神译局 · 2020-05-29
海底实验室中工作日程紧凑但同时充满趣味

神译局是36氪旗下编译团队,关注科技、商业、职场、生活等领域,重点介绍国外的新技术、新观点、新风向。

编者按:海底实验室因其神秘、独特,总给人以无限遐想。本文作者Susan Karlin实地考察后对水瓶座实验室目前的情况、未来规划作出了较为详细的阐述。原文发表在FASTCOMPANY上,标题是:Earth’s last undersea lab is a proving ground for future astronauts。篇幅关系,我们分两部分刊出,此为下半部分。

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划重点:

水瓶座基地主要用于海洋环境研究,完善海军潜水技术和训练宇航员\潜水员。 

自2001年以来,它也是NASA极端环境任务行动(NEEMO)计划的所在地。 

水下训练节奏紧密、任务繁重,生活环境十分独特。

隶属于水瓶座基地的珊瑚恢复基金会,是一个有13年历史的保护和教育项目的组织,旨在恢复佛罗里达州沿海的珊瑚礁。

游览基地

对于这样一次技术性的行动,指挥中心显得非常低调,它只占据了一个钓具店的旧址。 唯一的亮点是一张背光墙大小的水下暗礁照片和陈列古董潜水设备。 工程学上的第一个提示是 u 形的任务控制台,里面有五个监视器,充当水瓶座的眼睛和耳朵。Garcia大部分时间都在这个办公桌前,协调6到10人的工作人员团队(根据任务不同) ,他们包括负责维护外部系统的船只操作员和潜水员,以及管理船上生命支持和潜水操作的栖息地技术人员。

水瓶座的运营经理Roger Garcia和研究副总监Tom Potts[照片:Susan Karlin]

“我们确保它不会在任务进行到一半时关闭,”Garcia说。“实际上,幕后发生的事情比人们想象的要多得多。我们一直都很忙。即使一切都完成了,NASA和任务支持人员都回家了,我们也必须在这里应对紧急情况。我们一直在与腐蚀和海洋生长作斗争。这是一场永无休止的战斗。我们甚至遇到有入侵者,尽管这是一个受保护的区域。我们停止锁门,因为门锁老是生锈。”

Garcia把我们带回来,沿着码头,两名工作人员正在给一艘船装载维修设备,旁边是一个紧急减压舱,一个中型卡车大小的铁罐。减压病是一种由于升压过快而引起痛苦的潜在致命疾病,在这种情况下,氮气会膨胀,气泡进入血液。减压室会将患者带回更高的压力,并缓慢降低身体上的压力,以更平稳地释放氮气。

“在这个项目的历史上,我们只用过两次,”Garcia说。 “伊斯拉莫拉达和迈阿密的医院有用于治疗的再压缩室,但他们不了解我们的治疗方案。 当你进行饱和潜水时,这是一种不同于普通潜水的项目。 治疗时间更长,也更复杂。”

Roger Garcia站在水瓶座的减压舱旁边[照片:Susan Karlin)

在水下任何深度24小时后,人体都会被氮气所饱和。 通过“饱和潜水” ,潜水员可以在水下呆很长时间。饱和潜水是一种确定潜水员需要减压的时间,让氮离开他们的身体,然后返回水面的技术。 在这种情况下,栖息地变成了一个巨大的减压室。 当潜水员完成任务并准备上升时,他们会将自己锁在栖息地中,呼吸一个小时的氧气,同时舱室会在17个小时内缓慢降低气压,这样他们就不会遭受减压症的折磨。 饱和潜水,在珊瑚礁沿岸设有水箱补充站,使得栖息地潜水时间长达9个小时,而水面潜水只需要1到2个小时。

一旦减压完成,技术人员重新给栖息地加压,使其与栖息地深处的外部水压相匹配。 这使得潜水员能够打开一个通往潮湿的门廊的气闸,这个房间有一个可通向水域的地板。 保持走廊空气压力等于或大于水压力,能够在这个深度阻止海水淹没房间。 在那里,潜水员可以戴上水肺,进入水中,然后无减压潜水到水面。

使命中的生活

NEEMO(极端环境任务行动)的任务是解决未来太空探索者面临的挑战,从科学到心理。 水下工作紧密模拟在零重力条件下的工作,提供有限的机动性、灵活性、视觉和方向。相比在游泳池中执行任务而言,生活在水下可以与团队一起练习操作,模拟演练的是危险的环境和没有快速达到出口的近距离求生路线等难题。 潜水员学习水下导航,这样他们就不会迷路或者耗尽空气。 因为它们的血液中充满了氮,他们不能立即浮出水面,否则会有死亡的危险。

“很明显,这涉及风险,需要技术专业知识,然后与地面上帮助我们协调任务的人分离。”Kopra说,他在2006年的NEEMO 11任务中在水瓶座待了7天,然后在2009年和2015年前往国际空间站。“这是人类太空飞行的一个很好的模拟。”

任务已经复制和评估了在月球表面使用科学仪器和工具的场景,获得地质核心样本,使用增强现实指南,并研究身体组成,睡眠,生理和心理。Kopra的工作人员为在月球上工作和行走的新宇航服设计提供了科学和工程方面的反馈。Coleman的团队研究了远程遥控手术,医生远程指导他们在解剖假人上进行模拟胆囊和阑尾切除等手术。

在著名的拉戈珊瑚礁的前景中,失重的潜水者使用舱外活动臂(EVA)原型在海底移动,模拟小行星表面的运动。(照片:NASA)

“这里是一个做研究的好地方,可以选择一两个方面来进行未来的探索并真正进行挖掘:比如这项新技术、这种新的构建方式、这种新的交流方式或这种新的药物疗法有哪些可能性?” Coleman说,他于2010-2011年居住在国际空间站上。“通常,我认为太空可以成为技术加速器。 我们希望将它用于太空,但它可以帮助我们为同样重要甚至更重要的地球应用进行技术开发。”

随着美国宇航局重新燃起对重返月球的兴趣, Garcia注意到 NEEMO 的任务重点发生了转变,从早期的专注于小行星探索转移开来。 他说: “我们帮助他们搭建了一个小小的工作区,作为一堵石墙。”。 “潜水员会把安全带夹在墙上,就像在小行星上一样工作。 现在任务内容更多的是与钻探、取样以及在显微镜下观察相关。”

此外,在紧凑的日程安排中,还要维持一个富有挑战性的工作流程,在那里,四名科学家和两名栖息地技术人员平均要完成10天的任务。“当你做手术时,你如何简洁清晰地与人沟通?””Kopra说。“你如何应对共同生活和履行这些职能的压力?”

潜水员几乎没有休息时间。Coleman说: “我们有一个时间表,你每一分钟都有安排。如果你提前完成了任务,那么你应该环顾四周,看看谁需要帮助。 如果没有人需要帮助,那么你应该拿起相机拍张照片或者拍个视频。 如果你仍然无所事事,这种情况从来没有发生过,那么你应该整理你拍摄的照片和视频,然后把它们发送到海面上。”

 

实验室人员Tim Peake(ESA)和Steve Squyres(康奈尔大学)带着他们的iPad和一些好奇的海洋观察者在水瓶座栖息地拍摄照片。 [照片:NASA]

虽然争吵很少发生,但其他同居问题也随之而来。Garcia笑着说: “我们遇到过一些人,比如说,他们不善于清理自己的垃圾。”。 “我们不得不说,‘嘿,我们不是你的女仆。 你得自己洗盘子了,有时我们不得不在栖息地内部处理损伤,或者设备故障。 最糟糕的情况是当冷却系统失灵时,真的一点也不舒服。”

尽管如此,对于与海洋生物一起生活和工作的稀有经历来说,这只是一点小小的代价。

“当你在吃晚饭、工作、使用电脑,而食物链就在窗外,” Coleman说。 “有些鱼感觉栖息地就是它们的家,而且总是在窗户周围。 我几乎每天晚上都熬夜到很晚,它们会在附近逗留,直到我上床睡觉,然后游走。 所以这就是共享世界的完美结合。 他们意识到我们是他们世界的一部分是有原因的,我真的很喜欢这一点。”

“我们在餐桌旁边有一扇大窗户,我们通常就是在那里吃饭的。 有种大石斑鱼,直径大约2英尺,长9英尺,它会把它的眼球放在我们的大窗户旁边,向里面看,” Kopra补充说。 “我记得我走到外面,看到了那条大石斑鱼,我想靠近它,但它对我来说有点太大了。”

恢复珊瑚礁

在水瓶座行动之旅结束后,我们的团队前往珊瑚恢复基金会(CRF),这是一个有13年历史的保护和教育项目,旨在恢复佛罗里达州沿海的珊瑚礁,这些珊瑚礁由于暴风雨、全球变暖和污染环境条件的改变而遭到破坏。我们参加了一个为期一天的项目,了解珊瑚数量的减少如何影响海洋生态系统,并帮助培育和种植新的珊瑚。

那里的研究人员测试了不同的基因型,以确定哪种珊瑚最适合繁殖。它们在“珊瑚树上”生长出新的珊瑚,每个珊瑚树上都有几根纵横交错的水平管和一根垂直管。发育中的幼年珊瑚(实际上是动物群落)被绳子挂在“树枝”上。“当珊瑚长到大约半英尺高时,潜水员就会把它们移植到周围的礁石上。

课堂部分包括早晨播放一个关于科学的幻灯片,然后是关于我们水下工作的树木和礁石模型的培训课程。 午饭后,与其他潜水员乘船30分钟到达一个鹿角珊瑚苗圃,那里有几十棵珊瑚树,位于保护区水下大约30英尺。 在第一次潜水时,我们花了大约45分钟清除覆盖在树枝和细绳上的海藻,这样海藻就不会过度生长,淹没珊瑚。 鱼儿们立刻围绕在我们周围,抓取破碎的海藻碎片。 分散注意力的棘手部分是保持浮力,以免意外地踢或抓住珊瑚,对它造成潜在伤害。

作者Susan Karlin清洗一棵珊瑚树。 [照片:Torian Richardson]

船再开半个小时,我们就到了第二次潜水和作业的地方。一名潜水员从现存的死珊瑚上刮下一小块,形成一块粗糙的区域。接下来将一种可塑的环氧树脂粘在每个小珊瑚的指甲尖上,在水下变硬,然后把它粘在刮过的那块地方,并保持在那里直到粘好。这是一种缓慢的、刻意的、令人惊讶的冥想。最终,整船的潜水员成功地种植了95个珊瑚。

Cady Coleman和Josh Simpson种植珊瑚。 [图片:Torian Richardson]

“我们与水瓶座基地的NEEMO任务合作过很多次,”CRF的通讯主管爱Alice Granger说。“为了训练宇航员适应太空或其他星球上的环境,他们需要一些任务,让他们有一种感觉,让他们了解在不同重力环境下穿着宇航服工作是什么样子。”

去年,CRF为NEEMO 23号任务潜水员提供了珊瑚树和圆石珊瑚,供他们在任务期间安装。“这能帮助他们解决问题,提高运动技能,”Granger说。“FIU的研究人员正在监测它们的生长。这对我们的工作非常有用,因为这让我们能够研究圆石珊瑚如何在不同深度、不同光环境和不同鱼类环境中生长。”

与水瓶座基地一样,珊瑚恢复基金会(CRF)在流感大流行期间不对公众开放,只有少数工作人员参与本次活动,但计划在病毒得到控制后重新开放。“我们不能单独做这件事。我们需要和尽可能多的人一起工作,”Granger说。Buzz Aldrin几年前去过那里,像《追逐珊瑚》这样的电影真的有助于激励和动员公众。结果,我们有更多的人参与进来。在这里,我们表明,如果我们一起努力,我们可以做一些事情。我们可以扭转局势,还有机会。”

“有些人认为太空人是关于太空的,但是太空人也是关于地球的,” Coleman补充说。 “了解珊瑚礁和珊瑚礁消失背后的一些事实对我来说意义重大,但以一种更有希望的方式来看,也许有所帮助。 我喜欢知道自己在海里种了一些东西,可能会有所不同。”


译者:Jsmdy

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