印度联邦科学技术国务部长(独立负责)、地球科学部国务部长、总理办公室、原子能部、空间、人事、公共申诉和养老金部国务部长吉滕德拉·辛格博士宣布,印度将于今年发射第一艘载人潜水器(深海载人潜水器),这是提升印度科研能力和支持蓝色经济的重要一步。
图片:TMC 首席执行官 Gerard Barron 及其推动的深海采矿数字孪生技术。由 Nat Lowrey 使用 AI 生成。
一个例子是材料效率和资源替代方面的持续创新。这已经导致电池技术的矿物质需求发生了变化。例如,锂铁磷酸锂电池既不依赖于镍或钴,也不取决于四个目标深海矿物中的两个。这种新电池类型现在代表了全球电动汽车电池电池市场的近三分之一,并且该市场规模预计在未来五年内将增加一倍,仅此而已,全球钴的需求减少了16%。
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• 多金属结核在克拉里昂-克利珀顿断裂带、中印度洋盆地和西太平洋很常见。 3 多金属结核主要含有锰、铁、硅酸盐和氢氧化物。据国际海底管理局称,这些结核的开采因其镍、铜、钴、锰和稀土元素 (REE) 含量而受到关注,以满足对这些矿物日益增长的需求。此外,结核中还含有微量钼。 4 • 西南印度洋海脊、中印度洋海脊和中大西洋海脊正在勘探多金属硫化物。 5 多金属硫化物含有大量的铜、锌、铅、铁、银和金。 • 富钴结壳在许多情况下出现在各国的专属经济区 (EEZ) 内,目前正在西太平洋进行勘探。 6 钴结壳在矿物成分上与多金属结核大体相似,但钴结壳因钴含量较高、铂和稀土元素 (REE) 含量较高、镍和锰含量较高而受到人们的关注。因此,锰、铜、钴、镍、钼、稀土元素、锌、银、金和铂是深海采矿矿物,由于需求不断增长而受到人们的关注最多。这些矿物将在第 1.2 节中进一步讨论。
机器人设计,自主权和传感器集成的最新进展为探索深海环境创造了解决方案,可将其转移到冰卫月的海洋中。海洋平台尚未具有太空的任务自治能力(例如,火星坚持不懈的漫游者任务),尽管不同水平的自主导航和映射以及采样级别是一种可观的能力。在这种设置中,他们越来越生物添加的设计可以允许使用复杂的环境情景,并具有新颖的,高度集成的生命检测,海洋学和地球化学传感器套件。在这里,我们通过与三个主要研究领域的太空技术协同作用来实现即将在深海机器人技术中的进步:仿生结构和推进(包括电源和生成),人工智能和合作网络以及生命检测仪器设计。带有微型和更多弥漫性传感器套件的新形态和材料设计将推进机器人传感系统。控制导航和通信的人工智能算法将通过合作网络进一步开发行为生物塑料。解决方案将必须在有线观测器,中微子望远镜的基础设施网络中进行测试,以及具有议程和模式超出我们工作范围的议程和模式的离岸行业网站,但可以在固定和移动平台的操作组合中汲取灵感。
1 简介 1-1 简介 .。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1-1 1-2 范围。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1-2 1-3 历史视角。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1-2 1-4 技术演变。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1-3 1-5 理念 .。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1-4 1-6 救助监督员的角色。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1-5 2 水下搜索和回收技术 2-1 简介。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。2-1 2-2 水下搜索。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。2-1 2-2.1 搜索分类。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。2-2 2-2.2 搜索工具。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。2-3 2-2.2.1 回声测深仪。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。2-3 2-2.2.2 侧扫声纳。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。2-3 2-2.2.3 Pinger 定位器。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。2-5 2-2.2.4 磁力计。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。..2-6 2-2.2.5 光学成像系统 ..。。。。。。。。 < /div>.................. div>.2-6 2-2.2.6 遥控潜水器 (ROV) ...。 。 。 。 。 。 。 。 . . . . . . . . . 2-7 2-2.2.7 导航系统 . . . . . . . div> . . . . . . . . . . . . . . . . . . div> . . . . . . . 2-7 2-2.3 损失数据分析 . . . . < div> 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 . . . . . . div> . 2-8 2-2.4 搜索概率分析 . . . . > . . . . . . < div> 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。。。。。。。。。.........2-7 2-2.2.7 导航系统 ....... div>.................. div>.......2-7 2-2.3 损失数据分析 ....< div> 。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。...... div>.2-8 2-2.4 搜索概率分析 ..........< div> 。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。2-8 2-2.5 搜索模式。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。2-8 2-2.5.1 并行网格搜索。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。2-9 2-2.5.2 恒定范围搜索。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。2-10 2-2.5.3 “Z”搜索。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。2-11 2-2.5.4 ROV 箱搜索。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。....2-11 2-2.6 搜索覆盖范围 .................。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。2-11 2-2.6.1 幅宽。.....................。。。。。。。。。。。。。。2-11 2-2.6.2 车道间距。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。....2-12 2-2.6.3 范围重叠 .................。。。。。。。。。。。。。。。。2-12 2-2.7 搜索时间。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。.....................2-12 2-2.8 联系人分类。..。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。...........2-13 2-3 搜索与回收作业之间的过渡 ..2-13 2-4 水下回收 .......。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。.....2-14 2-4.1 恢复系统。...............。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。2-14
1 GEOMAR 海洋生物技术中心 (GEOMAR-Biotech),海洋天然产物化学研究部门,GEOMAR 亥姆霍兹基尔海洋研究中心,Am Kiel-Kanal 44, 24106 Kiel,德国 2 化学和生物化学科学跨学科中心 (CICA),科鲁尼亚大学理学院,15071 Coruna,西班牙 3 深海生态和技术部门,亥姆霍兹极地和海洋研究中心,Alfred Wegener 研究所,Am Handelshafen 12, 27570 Bremerhaven,德国 4 那不勒斯费德里科二世大学农业系,Via Università 100, 80055 Portici,意大利 5 那不勒斯费德里科二世大学药学系,Via Domenico Montesano 49, 80131 Naples,意大利 6 基尔大学数学与自然科学学院,Christian-Albrechts-Platz 4, 424118 基尔,德国 * 通讯地址:dtasdemir@geomar.de;电话:+49-431-600-4430
机器人设计、自主性和传感器集成方面的最新进展为探索深海环境创造了解决方案,这些解决方案可转移到冰冷卫星的海洋中。海洋平台尚未具备其太空同类(例如最先进的火星毅力号探测器任务)的任务自主能力,尽管不同级别的自主导航和测绘以及采样是一种现存能力。在这种情况下,它们日益仿生的设计可能允许进入复杂的环境场景,并配备新颖、高度集成的生命检测、海洋学和地球化学传感器包。在这里,我们通过与三个主要研究领域的空间技术的协同作用,展望了深海机器人技术即将到来的进步:仿生结构和推进(包括电力存储和发电)、人工智能和合作网络以及生命检测仪器设计。新的形态和材料设计,以及小型化和更分散的传感器包,将推动机器人传感系统的发展。控制导航和通信的人工智能算法将允许通过合作网络进一步发展行为仿生。解决方案必须在有线天文台、中微子望远镜和海上工业场地的基础设施网络中进行测试,其议程和模式超出了我们的工作范围,但可以从固定和移动平台操作组合的提议示例中汲取灵感。
值得注意的是,深海贻贝中的甲烷营养细菌 - 钥匙共生体 - 在暴露的浅水贻贝中占主导地位。这种转移与与免疫反应和内吞作用有关的基因表达的变化相关,突出了贻贝及其共生体之间的协同关系。