Думаете, на карте Земли не осталось белых пятен? Как бы не так: их лишь осторожно прикрыли синими кляксами океанов. Стыдно, но топография Луны изучена лучше, чем большая часть поверхности нашей собственной планеты. Марс картографирован с разрешением до шести метров, и даже бурная Венера почти вся исследована со 100-метровой точностью. Между тем подобные карты составлены не более чем для 5–10% океанского дна – в основном это прибрежное мелководье и отдельные зоны, где проводятся активные геологические изыскания.
Спутники и океаны
Пять океанов Земли покрывают площадь почти 362 млн км2 слоем воды средней толщиной 3700 м. Свет не проникает глубже пары сотен метров, и на каждые 10 м глубины давление увеличивается примерно на одну атмосферу. Погружаться сюда могут лишь отдельные аппараты, производимые в штучных количествах, и обследовать ими огромные просторы дна совершенно нереально. Подсчитано, что на полный осмотр этой площади даже надводными кораблями с мощными акустическими эхолотами потребуется 200 «судо-лет». Стоимость подобного проекта оценивается в несколько миллиардов долларов (примерно в такую же сумму обходится каждый марсоход) – и денег, как водится, нет.В результате самым обширным источником наших знаний о рельефе морского дна остаются спутниковые наблюдения. Поверхность океана отражает его в сильно измененной, сглаженной форме: присутствие массивных хребтов и глубоких впадин создает локальные гравитационные аномалии, над подводными горами слой воды оказывается чуть толще, что и фиксируют альтиметрические измерения с орбиты. Именно эту картину можно увидеть, открыв карты Google Earth. Вы можете даже проследить длиннейшую на планете горную систему, которую образуют срединно-океанические хребты. Однако разрешение этой карты составляет от 0,5 до 5 км, отдельные каньоны и пики на ней неразличимы.
71% Земли покрывает океан, и большая часть его дна картографирована с разрешением менее 1 км
Конкурсы и фонды
Мы не можем сказать, например, на чем конкретно лежит опущенный на дно оптоволоконный кабель связи, не знаем рельефа обширных и богатых пространств. А ведь именно с карты начинается изучение любой местности, будь то Австралия, Луна или Мировой океан. Батиметрия – глубоководная топография – важна для инженеров и климатологов, для разработки минеральных ресурсов и сохранения биологических. Обрывочные сведения о морском дне объединяются в Генеральной батиметрической схеме океанов (General Bathymetric Chart of the Oceans, GEBCO), проект которой реализуется под эгидой Океанографической комиссии ЮНЕСКО и Международной гидрографической организации. Начиная с 1903 года вышло уже пять редакций батиметрических карт. Последние версии, достигающие разрешения 500 м, доступны в цифровом формате на сайте GEBCO.
Никаких деталей на подобных картах не видно
При поддержке японского Nippon Foundation GEBCO реализует программу углубленного изучения батиметрии океанов. За 15 лет ее выпускниками стали около ста молодых исследователей из более чем 30 стран мира. Уже три года реализуется и проект Seabed 2030, направленный на то, чтобы хотя б к 2030 году получить карту морского дна с «адекватным» разрешением. «"Адекватным" считается такое разрешение, которого позволяют добиться современные эхолоты, установленные на надводном или подводном судне. Оно в любом случае лучше "спутникового" и лежит в пределах примерно до 100 м», – объяснила нам Юлия Зарайская из Геологического института РАН. Выпускница «батиметрических курсов» GEBCO, Юлия стала одним из создателей беспилотной системы картографирования морского дна, победившей в конкурсе Shell Ocean Discovery XPRIZE.
Цифры и факты
В среднем 25 млн км2 поверхности океана покрывает лед, дополнительно затрудняющий картографию морского дна.
$18,5 млрд в проект Seabed 2030 вложит Nippon Foundation.
8 команд приняли участие в конкурсе Shell Ocean X-Prize. Задача: картировать за 24 часа 250–500 км2 дна на глубине до 4 км с разрешением не менее 5 м.
$4 млн получили победители из команды GEBCO-NF Alumni.
Спонсоры и роботы
Фонд поддержки инноваций XPRIZE в особом представлении не нуждается. Организованные им конкурсы привели к появлению множества громких технологических проектов, включая израильский аппарат Beresheet (см. «ПМ» 05’2019), который лишь по обидной случайности не преуспел в посадке на Луну. Спонсорами этих соревнований выступают крупнейшие корпорации, такие как IBM и Google. Нефтяники из Shell поддержали конкурс роботизированных систем исследования морского дна. Объявленный в 2015 году Shell Ocean Discovery XPRIZE заставил выпускников «батиметрических курсов» GEBCO выступить большой международной командой.
Главным спонсором стал тот же Nippon Foundation, одну из своих беспилотных субмарин предоставили судостроители норвежской компании Kongsberg Maritime. Всего же за время работы над проектом к нему приложили руку 78 человек из 22 стран мира. «Ключевые технологии – эхолоты, подводные лодки – существуют давно, они хорошо отработаны и широко представлены на рынке, – рассказывает Юлия Зарайская. – Поэтому задача состояла в том, чтобы создать на этой основе роботизированную систему, способную самостоятельно выйти из порта, преодолеть 15–20 миль и провести картирование без участия человека».
Подлодка и катер
«Одна из команд использовала воздушные дроны, которые при приводнении выпускали сонары в воду, – продолжает Юлия. – Но все группы, принявшие участие в финале, выбрали примерно тот же вариант, что и мы: с надводным кораблем и подводными аппаратами. Британцы прорабатывали применение "роя" малых субмарин, японцы – "бригаду" из двух субмарин и одного катера. У нас получилось еще проще: одна подлодка и одна лодка, надводный робот, задача которого – доставить ее на место, спустить в воду, а после завершения работы поднять на борт и вернуть на базу».
Автономная подлодка Kongsberg Hugin
Размеры: 6,9 х 0,75 м // Масса: 1200 кг // Скорость: до 6 узлов (11 км/ч) // Глубина: до 4500 м.