说到沉船,人们首先想到的可能并非安大略湖冰冷的淡水深处,但罗德岛大学 (URI) 海洋探索合作研究所 (OECI) 的一次探险却颠覆了人们的这一认知。它的明星探险家?一艘名为Rhody 的小巧但强大的遥控潜水器 (ROV)。这项任务最初是为了支持 NOAA 在安大略湖国家海洋保护区内进行高分辨率沉船记录,如今已发展成为一项充满活力的学术研究体验,融合了创新、合作以及机器人技术在近岸和内陆水下作业中日益重要的作用。
保存在表面之下
安大略湖是北美五大湖之一,蕴藏着丰富的水下历史。在它的波涛之下,沉没着数百艘——甚至数千艘——沉船,其中许多可以追溯到西部扩张时期。这些沉船包括木质纵帆船和早期的蒸汽驳船,它们曾经载着货物和梦想穿越内陆海域。
“我们在探险期间记录了17艘沉船,”OECI项目经理霍莉·佩特斯说。“但整个湖里,沉船数量多达数百甚至数千艘。”
如果你对这些数字感到惊讶,你并不孤单。本文的通讯员曾在纽约州罗切斯特的湖南岸生活了五年,他对水下沉船的情况一无所知。
“安大略湖近海的情况可能和海洋很相似,对吧?虽然不会受到太大影响,但湖面足够大,足以让风在湖面上形成足以击沉这类船只的风暴和海浪,”安大略湖国际海洋研究所副主任杰森·法伊解释道。“我们观察到的大多数沉船事故都发生在今年11月和12月初,当时航运公司正试图在湖面结冰前完成最后一批货物的运输。一场大风暴来袭,船只必将沉没。”
杰森·法伊和霍莉·佩特斯。 图片来源:马利·帕克
这些沉船是安大略湖国家海洋保护区成立的原因,该保护区由美国国家海洋和大气管理局 (NOAA) 于 2024 年指定。该组织的网站指出:“作为五大湖和海洋之间的门户,该地区的海洋景观代表着不同文化之间的联系、新兴国家与边疆之间的联系,以及商业、机遇和创造力之间的联系。”
安大略湖国家海洋保护区,于2024年9月指定。图片来源:NOAA
由于湖底蕴藏着丰富的历史宝藏,但相关文献记录却十分有限,美国国家海洋和大气管理局 (NOAA) 联系了俄亥俄河谷研究所 (OECI) 进行基线调查。“我们集思广益,探讨了各种技术,以及讲述这段历史的方式。这一切就像滚雪球一样越滚越大,最终促成了我们五月刚刚完成的这个项目,”法伊说道。
认识 Rhody
此次探险成功的关键在于Rhody ,这是一款与JM Robotics合作打造的定制HD3级ROV。Fahy说道:“我联系了多家供应商,试图找到最适合我们项目的方案。JM非常愿意与我们合作,根据我们的用途定制这台机器人。这正是我们最终选择Rhody的原因。”
“这款飞行器吸引我们的地方在于它独特的六自由度飞行能力。所以,它的机动性首先引起了我的注意。”他补充道。
“NOAA 想要我们制作的是高分辨率的沉船 3D 模型,”佩特斯说。“我们能够将沉船的船体和滑轨集成到 HD3 机器人上,这样我们就有了创建 3D 模型所需的所有传感器。” Voyis 的 Discovery 立体相机的加入让这笔交易更加顺利,它能够拍摄 4K 视频流和静态图像,为机器视觉和 3D 重建做好准备。
Voyis 的 Discovery 立体相机。图片来源:Marley Parker
该潜水器的额定潜航深度为300米,非常适合在浅水至中水深的湖泊和沿海地区执行任务。它结构紧凑,可用Pelican运输箱运输,也可从小型船只部署,非常适合科学考察和快速响应任务。
深度发现和学生主导的科学
安大略湖任务是Rhody的处女航,它证明了ROV在实际条件下的能力。根据沉船类型的不同,每天的作业略有不同。“有些沉船有竖立的桅杆,这会大大增加勘测时间,因为摄影测量需要从各个角度拍摄被测对象的照片,”Pettus解释道。大多数情况下,团队每天完成两次勘测,小型沉船则允许一天进行最多四次勘测。虽然ROV潜水仅限于白天,但使用多波束声纳进行测绘作业是在夜间进行的,填补了湖中未测绘的区域。
农夫女儿号沉船声纳。图片来源:OECI/NOAA 国家海洋保护区办公室
此次任务也兼具教育平台的作用。来自罗德岛大学的学生加入了探险队,直接参与了行动——从驾驶“罗德”号到处理多波束声纳数据。一名本科生甚至在夜间测绘工作中发现了一艘此前未记录的沉船残骸。
该项目的成果与其方法一样令人印象深刻:75万张图片、数十小时的海底视频,以及最终交付给美国国家海洋和大气管理局(NOAA)的17个逼真的3D沉船模型。这些数字文物将支持沉船保护工作和公众参与,让观众能够以通俗易懂的方式探索水下历史。
农夫女儿号沉船。图片来源:OECI/NOAA 国家海洋保护区办公室
菲利普·贝克尔号沉船。图片来源:OECI/NOAA 国家海洋保护区办公室
“初步结果令人信服。Voyis 相机非常出色;它完全符合设计初衷,而且表现非常出色。我迫不及待地想与公众分享这一点。”Fahy 说道。
一些沉船的保存质量也令团队惊叹不已。“我们知道,由于湖水的条件,这些沉船的保存会非常完好,”佩特斯解释说。“但当我们和罗迪一起靠近一艘沉船时,它看起来就像是被小心翼翼地放在湖床上的。”
“如果你对帆船有点了解的话,就会知道在船头前部,有一个叫做海豚撞船器的东西。它从船头伸出来,需要很多索具来固定它,”她说。“我们看到其中一艘完好无损。所有的索具都还在。我们的首席科学家看到它的时候,就像一个进了糖果店的孩子一样。”
前方的罗德岛
“我们为小罗迪岛制定了宏伟的计划,”法伊笑着说。即将开展的项目包括在缅因湾进行冷水珊瑚研究,以及参与记录在佛罗里达海岸故意沉没“美国号”以建造人工鱼礁的事件。“这是一个非常棒的机会,因为你可以进行沉没前的检查,了解目前的状况。当船沉没后,社区开始将其作为潜水点进行互动,它会发生怎样的变化是一个重要的科学问题。”
Rhody号可能还会进行一些改装,包括增加机械臂。“我们正在扩展它的功能。这样我们不仅可以进行勘测工作,还可以采集样本,并与海底或湖床进行实际互动,”佩特斯解释说。
安大略湖探险不仅对安大略海洋科学研究所 (OECI) 和美国国家海洋和大气管理局 (NOAA) 具有里程碑意义,也对更广泛的水下技术和海洋遗产界而言意义非凡。在Rhody身上,OECI 团队开发的不仅仅是一个机器人——他们还创建了一个模型,展现了自适应技术、学术合作和探索精神如何解开内陆水域及其他水域的奥秘。
在这个越来越依赖远程和自主系统的世界里,罗迪证明了即使是小型车辆也能做出重大发现。
观看 MTR 电视台对Jason Fahy 和 Holly Pettus 的采访。