Hé lộ trạm ISS dưới đáy biển

Trạm nghiên cứu dưới nước Proteus

Vào năm 1963, một chiếc tàu ngầm màu vàng, hình đĩa đã lặn xuống màn nước sâu của biển Hồng Hải và hạ neo tại một trung tâm nghiên cứu dưới biển (nơi này cách bờ biển Port Sudan khoảng 26 hải lý) cách mặt biển 10m.

Trên boong tàu ngầm khi đó là nhà thám hiểm kiêm nhà hải dương học huyền thoại Jacques Cousteau, ông đã khiến cả thế giới sửng sốt khi công chiếu bộ phim tài liệu “Thế giới không mặt trời” đoạt giải Oscar. Nơi Jacques Cousteau đặt chân đến là Continental Shelf Station Two, một trạm dưới biển, nơi dùng làm nhà ở và cả phòng thí nghiệm cho 5 người nhái trong suốt 1 tháng.

Với trạm Conshelf Two (một cấu trúc hình con sao biển, có giường tầng và lò sưởi dùng đèn hồng ngoại), ông Jacques Cousteau muốn chứng minh rằng: nhân loại có thể sống dưới biển một thời gian đủ dài.

Được tài trợ ngân sách hoạt động bởi ngành công nghiệp hóa dầu Pháp, sứ mạng Conshelf của nhà thám hiểm Jacques đã bị đình lại chỉ 2 năm sau đó, sau khi trạm mới Conshelf Three được hạ đặt ở độ sâu 100,5m, và bản thân ông Jacques chuyển trọng tâm nghiên cứu sang công tác bảo tồn đại dương.

Tàu ngầm thám hiểm đại dương của nhà thám hiểm Jacques Cousteau. Ảnh nguồn: Fabien Cousteau Ocean Learning Center.

Ngày hôm nay, người duy nhất điều hành là Fabien Cousteau (cháu trai của nhà thám hiểm huyền thoại, 34 tuổi), người đang hy vọng sẽ tiếp bước sự nghiệp nghiên cứu của ông nội. Là sáng lập viên của Trung tâm học thuật đại dương Fabien Cousteau (FCOLC, một tổ chức phi lợi nhuận quyết định bảo vệ và bảo tồn các đại dương trên hành tinh, những vùng duyên hải và đời sống biển cả), cũng là đơn vị đang xây dựng trạm nghiên cứu dưới nước lớn nhất thế giới.

Mang tên vị thần biển cả Proteus, trạm nghiên cứu sẽ được hạ đặt ở độ sâu 18m ngay trong Khu vực bảo vệ đại dương nằm ở ngoài khơi Curacao. Lấy cảm hứng từ Trạm vũ trụ quốc tế (ISS), Proteus dự kiến sẽ hoạt động suốt hàng thập kỷ, đánh dấu một chương mới trong lịch sử nghiên cứu biển. Ông Fabien Cousteau phát biểu: “Nhờ công nghệ hiện đại, chúng tôi có thể truyền đạt tầm quan trọng của thám hiểm đại dương”.

Fabien Cousteau học lặn khi mới lên 4. Với tư cách là nhà thám hiểm hải dương học, người ủng hộ môi trường và người yêu thích thủy sinh, Fabien giải thích rằng một trong những thất vọng lớn nhất của ông là giới hạn của việc lặn bằng bình dưỡng khí vốn là một công cụ nghiên cứu cho các nhà khoa học biển. Khi lặn bằng bình dưỡng khí, lượng thời gian an toàn khi lặn ở các tầng nước sâu thường giới hạn mức trung bình 2 tiếng/ ngày.

Fabien quả quyết: “Với trạm Proteus, giờ đây chúng tôi có thể sống dưới biển, lặn xuống các tầng nước sâu từ 10 đến 12 tiếng/ ngày để nghiên cứu, khoa học và quay phim”.

Bà Sylvia Earle, một nhà hải dương học và là người đi tiên phong trong thẩm tra khả năng tồn tại trong các môi trường dưới nước, tỏ ra lạc quan với tầm nhìn của ông Fabien, bà nhấn mạnh: “Proteus là một bước tiến đầy hứa hẹn trong việc truyền tải thông điệp bảo vệ đại dương. Viễn cảnh sống trên các rạn san hô đang dần thành hiện thực, khi đó chúng ta không còn là khách mà đã trở thành công dân của biển cả”.

Năm 2014, ông Fabien đã có 31 ngày sống ở Căn cứ san hô Aquarius, một trạm được xây dựng năm 1986, nằm ở độ sâu 122m dưới biển Key Largo (Florida Keys), và khẳng định: “Tôi muốn chấm dứt sự tù túng, khó chịu trong những chuyến thám hiểm xa hơn bằng cách rinh thật nhiều yếu tố từ trên mặt đất và mang xuống biển nhằm tạo nên các trung tâm nghiên cứu biển tối tân, việc này đòi hỏi phải có một lối bố trí khác hẳn”.

Trạm Proteus được thiết kế bởi nhà thiết kế công nghiệp Yves Béhar và không giống với bất kỳ trạm nào có trước đó. Năm 2018 khi được Fabien được giới thiệu gặp ông Yves thì FCOLC đã tổ chức nhiều buổi hội thảo cùng các hội nghị chuyên đề với các học giả, tập đoàn, kỹ sư nhằm xác thực nhu cầu khoa học đối với trạm Proteus. Hai ông Fabien và Yves cùng gặp nhau ở Helena, một tổ chức mang các nhà lãnh đạo toàn cầu cùng thảo luận và thực hiện các giải pháp cho những vấn đề toàn cầu. Tháng 7/2020, ông Yves đã công bố bản thiết kế trạm Proteus.

Viễn cảnh nhân loại sống dưới biển

Rộng 371,6m2, trạm Proteus lớn gấp 10 lần so với Căn cứ san hô Aquarius. Có hình tròn, cấu trúc 2 tầng này xoay quanh một trục dốc uốn cong nằm chính giữa có mục đích liên kết 2 tầng với nhau.

Nhà thiết kế Yves Béhar ví von: “Xét theo nghĩa đen, quý vị đang sống dưới áp suất cực lớn, nhưng cũng là áp lực khoa học”. Trong Proteus, ông Yves vạch ra một không gian xã hội nằm ở giữa, xung quanh nó là nhiều khu chức năng phụ trợ bao gồm các không gian sống, các phòng thí nghiệm nghiên cứu, các khu y tế và cả một số phòng tắm.

Ở độ sâu 18m dưới nước, ánh sáng tự nhiên giảm đi một nửa. Hai tầng nhà sẽ được trang bị nhiều cửa sổ mái và cửa sổ trần để đón nhận nhiều ánh sáng tự nhiên nhất có thể. Trong nhà, hệ thống đèn quang phổ sẽ chiếu tia UV với thời lượng 10 phút/ ngày. Để thực hiện các chuyến thám hiểm đại dương, Proteus cũng được trang bị “hồ mặt trăng”, hay nói theo cách của ông Jacques Cousteau là “cánh cửa chất lỏng”.

Hồ mặt trăng nằm ở dưới đáy cấu trúc, nó cho phép các thợ lặn thoát ra ngoài thông qua một buồng điều áp. Không giống như trong trạm vũ trụ hay trong tàu ngầm, áp suất không khí bên trong các cấu trúc dưới nước được giữ bằng với áp suất nước bên ngoài nhằm ngăn ngừa nước biển lọt vào bên trong. Cơ chế này giúp thợ lặn trượt ra ngoài để tiến hành nghiên cứu thông qua cái gọi là “lặn bão hòa”, một kỹ thuật giúp làm giảm nguy cơ mắc các bệnh do giảm áp.

Sau 24 giờ lặn dưới biển, cơ thể con người trở nên bão hòa với nitơ. Khi tái nổi lên mặt nước, thời gian giải nén là như nhau bất kể thời gian lưu trong nước là bao lâu. Proteus vẫn còn trên giấy, nhưng ông Fabien đã đang huy động khoản ngân sách 135 triệu USD để xây dựng nó và hoạt động trong 3 năm đầu tiên. Hai ông Yves và Fabien đang nghĩ đến ý tưởng dùng công nghệ xây dựng composite cho vỏ cấu trúc và gạch san hô in 3D nhằm tạo ra một vỉa san hô sống trên cấu trúc.

Đề cập đến bản thiết kế Proteus, ông Yves Béhar liên tưởng tới cuốn sách khoa học viễn tưởng của Jules Verne. Năm 1872, văn sĩ Jules Verne tung ra cuốn sách Hai vạn dặm dưới biển. Sáu thập kỷ sau đó, khoa học gia người Mỹ-William Beebe và kỹ sư Otis Barton đã biến tiểu thuyết giả tưởng thành sự thật. Hồi thập niên 1930, hai người bắt tay thử nghiệm các dạng tàu ngầm mini gọi là “quả cầu tắm”.

Những quả cầu nhỏ đã đưa hai người đạt đến độ sâu hơn 900m ở ngoài khơi duyên hải Bermuda để thực hiện khảo sát biển sâu.

Nhưng nhà vật lý kiêm nhà phát minh người Thụy Sỹ, Auguste Piccard đã phát triển tàu ngầm lên một tầm cao mới. Auguste nhận thức rằng giữa khí cầu và phương tiện dưới nước không hề khác nhau. Năm 1960, phát minh đã giúp Auguste Piccard và nhà hải dương học người Mỹ-Don Walsh thực hiện chuyến thám hiểm nơi sâu nhất trái đất tại Rãnh Mariana ở độ sâu 10.916m.

Nhờ các nhà tiên phong, con người đã đạt đến các độ sâu khác nhau, song cũng dấy lên câu hỏi: liệu con người có thể sống ở những nơi đó không? Nhà phát minh ra lặn biển Jacques Cousteau đã làm cho khán giả màn ảnh nhỏ say mê khi xem các phim tài liệu trên boong tàu nghiên cứu Calypso.

Ông Fabien nhớ lại: “Hồi tôi còn nhỏ, Calypso là ngôi nhà thứ hai. Nó là một lớp học tuyệt vời khi luôn tạo ra những giới hạn mới mỗi ngày”. Năm 1962, ông Jacques Cousteau xây dựng trạm Conshelf One có kích cỡ bằng cái container tàu thủy và dựng ở ngoài khơi biển Marseilles. Hai năm sau đó, trạm Conshelf Three ra đời dưới bàn tay của ông Philippe Cousteau, con trai của ông Jacques, trạm này nằm ở đáy biển Địa Trung Hải.

Sự ra đời của các trạm nghiên cứu Conshelf đã kích hoạt làn sóng xây dựng các trạm dưới nước. Trong hai năm 1969 và 1970, NASA bắt tay với hải quân và Bộ Nội vụ Mỹ để khởi động xây dựng 2 trạm Tektite I và II. Nằm ở độ sâu 15m ngay trong vịnh Đại Lameshur (quần đảo Virgin thuộc Mỹ), trạm này do hãng General Electric chỉ đạo xây dựng.

Sứ mạng NEEMO 21 của NASA diễn ra vào ngày 21 tháng 7 năm 2016, hạ đặt trong Căn cứ san hô Aquarius ở độ sâu 18m trong biển Đại Tây Dương. Ảnh nguồn: NASA.

Mối bận tâm của NASA đối với các cấu trúc dưới nước vẫn được tiếp diễn cho đến tận ngày nay. Đáng chú ý là sứ mạng mang tên Nhiệm vụ hoạt động môi trường cực đoan (NEEMO) của NASA đã biệt phái các tốp phi hành gia, kỹ sư và nhà khoa học đến sống trong Căn cứ san hô Aquarius ở Key Largo. Trong môi trường sâu đặc thù của đại dương là điều kiện tương tự để các phi hành gia khám phá vũ trụ. Lúc đỉnh cao của thám hiểm biển sâu, ông Fabien ước tính có khoảng 20 cấu trúc dưới biển có thể khiến con người sống được.

Ngày nay, trạm Aquarius là cấu trúc nghiên cứu dưới biển duy nhất đang hoạt động suốt 34 năm. Kiến trúc sư người Pháp, Jacques Rougerie, đã dành hết sự nghiệp của mình để xây dựng nhiều cấu trúc dưới nước, và ca ngợi Jacques Cousteau là nguồn cảm hứng để ông dấn thân. Rougerie tin rằng tương lai của nhân loại nằm ở nền kinh tế xanh, hay theo cách mà Ngân hàng thế giới (WB) định nghĩa là “sự bền vững bằng cách dùng các nguồn lực đại dương để phát triển kinh tế, cải thiện sinh kế, việc làm, và bảo tồn sức khỏe của hệ sinh thái đại dương”.

Nâng cao ý thức giáo dục về đại dương

Jacques Rougerie đã thiết kế nhiều môi trường sống dưới nước, 4 trong số đó đã được xây dựng. Cơ sở đầu tiên là Galatheé, nó là một khối cấu trúc bán di động nặng 56 tấn được hạ đặt từ năm 1977 nằm ở ngoài khơi duyên hải Nhật Bản. Thay vì đặt cố định ngay dưới đáy biển như các cấu trúc khác, kiến trúc sư Rougerie đã tạo ra một cấu trúc có chấn lưu cho phép nó neo lơ lửng ở bất kỳ độ sâu nào (từ 9m đến 61m) và không ảnh hưởng đến hệ sinh thái dưới nước.

Cho đến nay, đỉnh điểm trong các thiết kế của Rougerie là SeaOrbiter. Cấu trúc này được xây dựng theo dạng một con tàu nửa nổi nửa chìm và trôi theo phương thẳng đứng và dạt theo các dòng hải lưu.

Theo cơ quan Dịch vụ đại quốc gia Mỹ (NOS) thì hơn 80% diện tích đại dương chưa được lập bản đồ, chưa được quan sát và thám hiểm. Và ngay cả những khu vực đã được thám hiểm thì vẫn chưa được lập bản đồ có độ phân giải đủ cao để phát hiện các mảnh vỡ của xác máy bay hoặc chóp các núi lửa dưới biển.

Ông Fabien hình dung trạm Proteus sẽ phục vụ cho nhiều mục đích nghiên cứu từ hóa sinh cho đến dược phẩm và biến đổi khí hậu. Ông Brian Helmuth, giáo sư về khoa học biển và môi trường, và chính sách công tại Đại học Đông Bắc (Boston, Massachusetts) khi đề cập đến dự án Proteus đã cho rằng trạm trực tiếp trở thành một phần của biển cả chứ không chỉ đơn thuần là những giao liên thông thường.

Những căn phòng thí nghiệm hiện đại trên trạm Proteus sẽ cho phép thực hiện các nghiên cứu chuyên sâu tại chỗ mà không làm giảm chất lượng mẫu khi vận chuyển, cũng như livestream cho các mục đích giáo dục. Các đại dương đã thay đổi đáng kể kể từ khi bắt đầu thám hiểm đại dương. Những vùng biển lớn giờ đây hoàn toàn trống rỗng oxy tạo thành “những vùng chết” mà giờ có diện tích lớn gấp 4 lần thời điểm năm 1950.

Những trạm nghiên cứu dưới biển như Proteus hay SeaOrbiter có thể giúp đào sâu văn hóa thám hiểm và thí nghiệm của chúng ta. Những phòng thí nghiệm này có thể giúp khám phá ra các loài mới, hiểu thêm về các tác động của biến đổi khí hậu đối với đại dương, và cho phép thử nghiệm năng lượng xanh, nuôi trồng thủy sản và thám hiểm robot. 60 năm sau khi thuyền trưởng Jacques Cousteau quay serie phim tài liệu về chuyến thám hiểm của ông ở Hồng Hải, hoạt động thám hiểm đại dương vẫn chưa phát huy hết tiềm năng.

Ông Fabien Cousteau thừa nhận: “Chúng tôi đã sống dưới đáy biển. Nó mê hoặc chúng tôi, song thực ra chúng tôi cũng mới đi những bước đầu tiên vào không gian mới. Những chuyến thám hiểm xa hơn sẽ chờ đợi các nhà biển học trong thế giới không có mặt trời”.

Phan Bình (tổng hợp)