Orpheus潜水器成本大降95%，6000米深海任探索

在澳大利亚和南美洲之间的太平洋中央，美国国家海洋和大气管理局（NOAA）的调查船“雷尼尔号”（Rainier）正在执行一项任务：绘制超过 8000 平方海里的太平洋海底地图，寻找矿物储藏；船上部署了两台长椭圆形的荧光色潜水器作为项目的“特工”，把它们送到近 6000 米深的海底，在海床上跳跃式前进。

这两台潜水器由年轻的 Orpheus Ocean 公司制造，专门设计用于探索这种环境：一片松软的海底基质，生机勃勃，从微生物到蠕虫和蜗牛无所不有，同时散布着鸡蛋大小的金属“结核”——含有铜、钴、镍和锰，这些金属对全球的技术产业至关重要。

长期以来，科学家和企业一直想探测深海并把这些宝藏带上来。Orpheus 于 2024 年从伍兹霍尔海洋研究所（WHOI）拆分出来，有望大幅拉低深海探索的成本。公司设计潜水器的理念很简单：“深而便宜”（deep for cheap），Orpheus 的联合创始人兼 CEO 杰克·拉塞尔（Jake Russell）说。这些潜水器每台的建造成本大约几十万美元，而现有的选择动辄 500 万到 1000 万美元。而且跟大多数自主水下航行器不同，它们能扎进海床、采集沉积物岩芯以及里面的生物。

如果一切顺利，这次测试将有助于确立这种潜水器作为政府机构、科学家和企业探索广阔深海及其资源的工具。虽然市面上不止 Orpheus 一家，但公司希望凭借体积小和造价低的优势，很快成为最容易获取的选项之一。

目前能下潜到这些深度的潜水器数量很少、造价高昂，全部掌握在 NOAA 等政府机构和研究所手里。科学家要用就得排队，而且经常排不上。这种模式下，科学家每次只能匆匆下去拍几张照、采几个样就走，相当于给深海拍了张快照。但要真正理解深海生态是怎么运转的，需要的是长期、大范围的系统性观测，而不是一次性的走马观花。“我们正在测绘的这片区域大部分从未被详细探索过，”拉塞尔说，“我们看到的任何东西都是全新的。”

沉积物专家

Orpheus 潜水器属于自主水下航行器（AUV），不需要用缆绳连接到船上，靠预编程指令和实时自主决策混合运行，但它们跟传统 AUV 的路数很不一样。传统 AUV 是为远距离、高速滑行设计的，Orpheus 则矮胖结实，底部还长着小腿，擅长的是在海底轻轻着陆，然后扎进淤泥里吸取沉积物岩芯供科学家研究。着陆之后，它可以重新抬起来、往前推几英尺、再落下去，像青蛙一样一跳一跳地移动。

潜水器的外壳主要用一种叫“微球泡沫”（syntactic foam）的浮力材料制成，关键电子元件封在一个厚厚的玻璃球里。这种泡沫内部嵌有中空的玻璃微球，能防止在深海高压下被压塌。同样的材料也被用在了 2012 年载着导演詹姆斯·卡梅隆（James Cameron）下潜到马里亚纳海沟的深潜器上。卡梅隆后来把用剩的材料捐了出来，用在了早期 Orpheus 原型机的制造中。

拉塞尔说，Orpheus 潜水器长度不到两米，重量不到 270 公斤，是目前市面上能下潜到 6000 米的最小、也是最便宜的水下航行器。设计它们的目的，是作为未来大规模机器人探索舰队的基本单元。

加州理工学院的地球生物学家维多利亚·奥凡（Victoria Orphan）曾在一次科考中用过 Orpheus 潜水器。她说这种“小而便宜”的思路源于深海探索中一个绕不开的现实：“每次你把设备从船边扔下去，都得做好它可能回不来的心理准备。”NOAA、WHOI 和蒙特雷湾水族馆研究所（MBARI）手里那些大型深潜设备每台造价不菲，丢一台就是重大损失，更何况科学家本来就在抢有限的使用时间。

这次波折并没有浇灭奥凡的热情。“沉积物和海水交界面上藏着大量我们根本还不了解的科学问题，”她说，“Orpheus 这类设备，如果搭载合适的传感器和采样器，会是一种非常强大的工具。”

拉塞尔设想给这些潜水器配上专门设计的载荷模块，可以感知化学渗漏的热量、检测水中的沉积物云团和海洋生物脱落的 DNA，甚至探测海底电缆的磁场信号。

苏格兰海洋科学协会的深海生态学家安德鲁·斯威特曼（Andrew Sweetman）没有用过 Orpheus，但他认为这种潜水器“把两种设备的优点集于一身”：既能像传统 AUV 一样巡航大范围海域，又能像遥控水下航行器（ROV）一样做精确的定点采样——ROV 是一种通过缆绳连接到船上、由人实时操控的机器人。

斯威特曼说，除了价格低之外，体积小还意味着不需要大型科考船来运送。那些没有大型科考船的小国或穷国也可能因此做得起深海探索。“从某种意义上说，这会让深海科学不再是少数富国的特权。”他设想用这些潜水器采集的沉积物岩芯来研究海底生物如何循环营养物质——搞清楚这一点，对理解海洋在全球碳循环中的角色至关重要。

采矿的推力

廉价小型水下航行器吸引了科学家，也吸引了企业。拉塞尔说每周都有企业上门咨询，涉及深海采矿、国防、海上风电、电信和油气行业。他强调 Orpheus 只是一个“数据服务商”，帮客户在需要的地方采集数据，但不参与决定海底资源该怎么用。他还指出，更好的数据——关于海底地形、沉积物质量以及哪里有生物——反而会抬高开发门槛，而各国政府和监管机构在这方面才刚起步。

但许多科学家对日益升温的海底采矿热潮并不欢迎。上周特朗普总统签署的一项行政命令更是火上浇油，要求美国政府加速推进海洋矿产勘探和加工。上个月早些时候，政府还宣布成立了海洋矿产管理局（Marine Minerals Administration）。

“我们对深海了解得太少了，”斯威特曼说，“在这种情况下，采矿的推进速度太快了。”奥凡补充说，深海生态群落“可能是地球上最稳定的环境。那里的生物完全不适应大规模干扰，恢复需要极其漫长的时间，甚至可能永远无法恢复。”

目前政府和企业提出的一种采矿方式，说白了就是把一台巨型推土机开到海底，一路推过去、一路吸，身后留下伤疤和翻搅起来的沉积物云团。MBARI 的海洋工程师布雷特·霍布森（Brett Hobson）说，Orpheus 这类技术也许能让采集变得更精准一些，“而不是把海底的东西一股脑铲起来再慢慢筛。”

霍布森在 MBARI 做水下航行器已有几十年。他也指出 Orpheus 不会是唯一的选择：挪威、法国、日本、中国和英国的企业和政府机构都在开发类似的深海航行器。“我们这个社会真正需要的，就是让更多这样的设备投入使用。”

未来几周，Orpheus 那两台荧光色潜水器将反复扎入太平洋深处。它们能否胜任未来的科学调查和资源勘探，答案会越来越清楚。每一次下潜，都多带回来一点数据。“只是我们这颗星球上最小最小的一枚邮票，”奥凡说，“还有太多等着我们去了解。”