인간의 미래 웨일즈와 잉글랜드 국경의 버려진 채석장에서 바다에서의 거주가 형성되고 있습니다. 거기 해양탐사단체 깊은 과학자들이 최대 200미터 깊이의 해저에서 몇 주, 몇 달, 심지어 몇 년 동안 살 수 있도록 하기 위한 다년간의 탐구에 착수했습니다.
“세인트 크로이(St. Croix)의 아쿠아리우스 리프 베이스(Aquarius Reef Base)는 마지막으로 설치된 서식지였습니다. 1987년에 다시그리고 약 40년 동안 땅이 많이 무너지지 않았습니다.”라고 말합니다. 커크 크랙Deep에서 인간 다이버 퍼포먼스 리드를 맡고 있습니다. “우리는 해양과학과 공학 21세기로.”
Deep의 올해 안건은 Vanguard라는 소형 모듈형 서식지의 개발 및 테스트라는 중요한 이정표를 가지고 있습니다. 최대 1주일 동안 최대 3명의 다이버를 수용할 수 있는 이 이동 가능하고 가압된 수중 보호소는 2027년에 출시될 Sentinel이라는 보다 영구적인 모듈식 서식지 시스템을 향한 디딤돌이 될 것입니다. 2030년까지 우리는 바다에서 영구적인 인간 존재를 볼 수 있기를 희망합니다.”라고 Krack은 말합니다. 이 모든 것은 이제 이러한 대형 거주 구조물을 인쇄할 수 있는 고급 3D 인쇄-용접 접근 방식 덕분에 가능합니다.
그러한 존재가 해양과학에 어떻게 도움이 될까요? Krack은 저를 위해 다음과 같은 숫자를 사용합니다. “현재 150~200미터에서 다이빙을 하면 10분만 작업을 완료할 수 있고 그 다음에는 6시간 동안 작업을 완료할 수 있습니다. 감압. 수중 서식지를 사용하면 더 짧은 감압 시간으로 30일 만에 7년 분량의 작업을 수행할 수 있습니다. 바다 생물 다양성의 90% 이상이 살고 있습니다. 수심 200미터 이내 해안선에서는 우리가 아는 정보가 20% 정도밖에 되지 않습니다.” 이러한 해저 생태계와 환경을 이해하는 것은 기후 퍼즐의 중요한 부분이라고 그는 덧붙였습니다. 거의 4분의 1 인간이 유발한 이산화탄소의 90%와 과잉 열의 약 90%가 발생합니다. 인간 활동.
수중 생활이 올해 승인을 받았습니다
Deep은 모듈식 서식지뿐만 아니라 이를 사용할 과학자를 위한 교육 프로그램도 갖춘 수중 생명 유지 인프라를 구축하려고 합니다. 수중 장기 거주에는 다음과 같은 특수한 유형의 활동이 포함됩니다. 포화 다이빙다이버의 조직이 질소나 헬륨과 같은 가스로 포화되기 때문에 그렇게 명명되었습니다. 이는 해양 석유 및 가스 부문에서 수십 년 동안 사용되어 왔지만 과학 다이빙에서는 흔하지 않습니다. 물병자리에서 시간을 보냈다. Deep은 이를 해저 연구자들의 표준 관행으로 만들고 싶어합니다.
사다리의 첫 번째 가로대는 선박으로 운반 및 공급할 수 있고 약 100미터 깊이까지 3명이 거주할 수 있는 선적 컨테이너 크기의 신속하게 배치 가능한 탐험형 수중 서식지인 Vanguard입니다. 에서 테스트되도록 설정되었습니다. 웨일즈 쳅스토우 외곽의 채석장2025년 1분기에.
여기 일러스트레이터의 렌더링에서 볼 수 있는 Vanguard 서식지는 이동할 수 있을 만큼 작으면서도 최대 100미터 깊이에서 3명을 지탱할 수 있습니다.깊은
계획은 일주일 정도 필요한 곳에 Vanguard를 배포할 수 있도록 하는 것입니다. 다이버들은 식사와 휴식을 위해 모듈로 돌아가기 전에 해저에서 몇 시간 동안 일할 수 있습니다.
Vanguard의 새로운 특징 중 하나는 권력에 있어서 탁월한 유연성입니다. 현재 세 가지 옵션이 있습니다. 해안 가까이에 배치할 경우 로컬을 사용하여 케이블을 통해 육상 유통 센터에 연결할 수 있습니다. 재생 가능 에너지. 더 먼 바다에서는 탯줄 링크를 통해 Vanguard에 전력을 공급할 부유식 재생 에너지 농장과 연료 전지의 공급을 사용할 수도 있고, 충전, 회수 및 충전이 가능한 여러 개의 배터리가 포함된 수중 에너지 저장 시스템을 통해 공급할 수도 있습니다. 해저 케이블을 통해 재배치됩니다.
호흡 가스는 해저 외부 탱크에 저장되며 깊이에 따라 달라지는 산소와 헬륨의 혼합을 포함합니다. 긴급상황 발생 시, 포화 다이버 생명을 위협하는 감압병을 겪지 않고는 수면 위로 수영할 수 없습니다. 따라서 Vanguard와 미래의 Sentinel은 해저에 인접한 외부 포드에서 96시간의 생명 유지에 충분한 백업 전력을 갖게 됩니다.
올해 Vanguard에서 수집한 데이터는 다양한 크기와 기능의 포드로 구성될 Sentinel의 기반을 마련하는 데 도움이 될 것입니다. 이러한 포드는 서로 다른 내부 압력으로 설정될 수도 있으므로 서로 다른 섹션이 서로 다른 기능을 수행할 수 있습니다. 예를 들어, 실험실은 자연 환경에서 샘플을 분석하기 위해 현지 수심 측량 압력에 있을 수 있지만, 이와 함께 잠수정이 도킹할 수 있고 방문객이 현지 압력과 동일화할 필요 없이 서식지를 관찰할 수 있는 1기압 챔버를 설정할 수 있습니다. .
Deep이 보는 바와 같이 일반적인 구성에는 6명이 거주하며 각 사람은 침실과 욕실을 가지고 있습니다. 또한 유전자 분석을 수행하기 위한 완전 습식 실험실을 포함한 일련의 과학 장비를 갖추고 있어 분석을 위해 샘플을 상부 실험실로 운반할 필요가 없어 시간을 절약할 수 있습니다.
프로젝트 책임자 중 한 명은 “2030년까지 우리는 바다에 영구적인 인간 존재를 볼 수 있기를 희망합니다”라고 말합니다.
Sentinel 구성은 재보급이 필요하기 전까지 한 달 동안 지속되도록 설계되었습니다. 가스는 표면 부표의 공급선 링크를 통해 채워지며, 28일마다 계획된 승무원 교체 중에 음식, 물 및 기타 공급품이 내려오게 됩니다.
그러나 사람들은 몇 년은 아니더라도 몇 달 동안 Sentinel에서 살 수 있습니다. Krack은 “일단 포화 상태가 되면 6일 동안 머물지, 6년 동안 머무를지는 중요하지 않습니다. 하지만 대부분의 사람들은 승무원 변경으로 인해 28일 동안 그곳에 머물게 될 것입니다.”라고 말합니다.
3D 프린팅과 용접이 만나는 곳
이는 매우 야심찬 비전이며, Deep은 이를 오직 다음과 같은 방법으로만 달성할 수 있다고 결론지었습니다. 고급 제조 기법. Deep의 제조 부문인 DML(Deep Manufacturing Labs)은 서식지 모듈의 압력 선체를 구축하기 위한 혁신적인 접근 방식을 제시했습니다. 와이어-아크 적층 제조로 알려진 공정에서 로봇을 사용하여 금속 적층 제조와 용접을 결합하고 있습니다. 이 로봇을 사용하면 3D 프린팅과 마찬가지로 금속 층을 구성하지만 금속 불활성 가스 토치를 사용한 용접을 통해 층을 융합합니다.
영국 Tidenham의 이전 채석장에 있는 Deep의 작전 기지에는 Triton 3300/3 MK II 잠수함 두 척이 포함되어 있습니다. 그 중 하나는 채석장에 있는 Deep의 떠 있는 “섬” 부두에서 볼 수 있습니다. 깊은
DML을 둘러보는 동안 고급 제조 엔지니어링 책임자인 Harry Thompson은 이렇게 말합니다. “우리는 용접과 적층 공정 사이의 회색 영역에 있기 때문에 용접 규칙을 따르고 있지만 압력 용기의 경우 [also] 첨가제 구성요소에 적용할 수 있는 응력 완화 프로세스를 따릅니다. 또한 비파괴 검사를 통해 모든 부품을 검사하고 있습니다.”
각 로봇 팔의 작동 범위는 2.8m x 3.2m이지만 DML은 Hexbot이라는 개념을 통해 이 영역을 확장했습니다. 이는 최대 직경 6.1m의 서식지 선체를 만들기 위해 함께 작동하도록 프로그래밍된 6개의 로봇 팔을 기반으로 합니다. 선체 제작 시 가장 큰 과제는 적층 공정 중 열을 관리하여 부품이 제작될 때 변형되는 것을 방지하는 것입니다. 이를 위해 DML은 내열성 강철의 사용과 매우 정밀하게 최적화된 공정 매개변수에 의존하고 있습니다.
장기 거주를 위한 공학적 과제
제조 외에도 수중 200미터 수심에서 사람들을 행복하게 하고 생명을 유지하는 까다로운 사업에는 고유한 다른 과제도 있습니다. 이들 중 가장 흥미로운 것 중 하나는 헬륨에 관한 것입니다. 그것 때문에 마약 효과 고압에서는 약 60미터 이하의 깊이에서 인간이 질소를 호흡해서는 안 됩니다. 따라서 200미터 높이에서 서식지의 호흡 혼합물은 산소 2%와 헬륨 98%입니다. 그러나 열 전도성이 매우 높기 때문에 “일반적인 21~22°C 내부 온도 환경을 얻으려면 헬륨을 31~32°C로 가열해야 합니다”라고 Deep의 엔지니어링 이사인 Rick Goddard는 말합니다. “이로 인해 습한 분위기가 조성되어 다공성 물질이 곰팡이의 온상이 됩니다.”
다른 재료와 관련된 과제도 많이 있습니다. 재료는 가스를 방출할 수 없으며 음향적으로 절연성이 있고 가벼우며 고압에서 구조적으로 견고해야 합니다.
Deep의 시험장은 영국 Tidenham의 이전 채석장으로 최대 깊이는 80m입니다. 깊은
전기적인 문제도 많이 있습니다. “헬륨은 높은 확실성으로 특정 전기 부품을 파손합니다.”라고 Goddard는 말합니다. “우리는 장치를 조각내고, 칩을 바꾸고, 바꿔야 했습니다. [printed circuit boards]심지어 가스를 배출하지 않는 자체 PCB를 설계하기도 합니다.”
전기 시스템은 또한 부유형 태양광 발전소 및 표면 부표의 연료 전지와 같은 다양한 소스와의 에너지 혼합을 수용해야 합니다. 에너지 저장 장치는 주요 전기 공학적 과제를 제시합니다. 헬륨은 축전기에 스며들어 감압 중에 탈출하려고 하면 축전기를 파괴할 수 있습니다. 배터리 역시 고압에서 문제가 발생하므로 서식지 외부의 1기압 압력 용기나 내부 차압을 방지하는 오일로 채워진 블록에 보관해야 합니다.
몇 달 또는 몇 년 동안 바다에서 사는 것이 가능합니까?
바다의 SpaceX가 되려고 할 때, 그러한 야망의 실현 가능성에 대한 질문이 자연스럽게 떠오를 것입니다. Deep이 이를 따라갈 가능성은 얼마나 됩니까? 적어도 한 명의 최고 권위자인 존 클라크(John Clarke)가 신자입니다. 미 해군의 수석 과학자였던 Clarke는 “당면 문제에 적용되는 엔지니어링 방법과 전문 지식의 품질에 놀랐으며 DEEP이 새로운 기술을 어떻게 적용하는지에 대해 열광적입니다.”라고 말했습니다. 실험 다이빙 유닛. “기대 이상으로 잘 발전하고 있다… 나는 인류의 바다 포용 범위를 넓히려는 Deep의 노력을 기꺼이 지지합니다.”
