Aquarius Reef Base là trạm nghiên cứu đặt dưới đáy biển ở độ sâu khoảng 18–19 m, ngoài khơi Key Largo thuộc quần đảo Florida Keys, Mỹ, và thường được gọi là phòng thí nghiệm dưới biển duy nhất còn hoạt động thường xuyên dành cho khoa học. Tối đa sáu người sống trong một ống thép dài khoảng 13 m suốt một đến vài tuần, ra vào rạn san hô mỗi ngày mà không phải nổi lên. Bí quyết là kỹ thuật lặn bão hoà, và cái giá là khoảng 17 tiếng giảm áp trước khi được trở về mặt đất.
Lặn bão hoà: vì sao phải sống dưới biển
Một thợ lặn bình thường ở độ sâu 18 m chỉ được ở dưới khoảng gần một giờ nếu muốn nổi thẳng lên mà không phải dừng giảm áp. Lý do là khí nitơ trong không khí hít vào hoà tan dần vào máu và mô dưới áp suất cao. Nổi lên quá nhanh, nitơ thoát ra thành bọt khí trong cơ thể, gây bệnh giảm áp, có thể làm đau khớp, liệt, thậm chí tử vong.
Nhưng có một điều lạ: sau khoảng một ngày ở cùng một độ sâu, cơ thể đã "no" nitơ, gọi là bão hoà. Từ đó, ở thêm một ngày hay một tháng thì thời gian giảm áp cuối cùng cũng gần như không đổi. Vì vậy, nếu đã phải trả một lần giảm áp dài, chi bằng ở lại dưới đó thật lâu. Đó là ý tưởng của các trạm dưới biển: người ta sống ở áp suất của đáy biển, làm việc nhiều giờ mỗi ngày trên rạn, và chỉ giảm áp một lần khi kết thúc nhiệm vụ.
Lịch sử ngắn của những ngôi nhà dưới biển
| Thời gian | Trạm | Ghi chú |
|---|---|---|
| 1962–1965 | Conshelf I, II, III | Các thí nghiệm của nhóm Jacques Cousteau ở Địa Trung Hải và Biển Đỏ, chứng minh con người sống được nhiều ngày dưới biển |
| 1964–1969 | SEALAB I, II, III | Chương trình thí nghiệm của Hải quân Mỹ về lặn bão hoà; SEALAB III dừng sau cái chết của một thợ lặn năm 1969 |
| 1969–1970 | Tektite I, II | Ở quần đảo Virgin thuộc Mỹ; Tektite II có một nhóm toàn nữ do nhà hải dương học Sylvia Earle dẫn đầu |
| Cuối thập niên 1980 | Aquarius | Hoạt động đầu tiên ở quần đảo Virgin thuộc Mỹ, đầu thập niên 1990 chuyển về Florida Keys |
Thập niên 1960 và 1970 có hàng chục trạm dưới biển ở nhiều nước. Phần lớn đóng cửa vì đắt đỏ và rủi ro. Aquarius sống sót lâu nhất, qua nhiều lần đổi đơn vị quản lý: thuộc sở hữu của Cơ quan Quản lý Khí quyển và Đại dương Quốc gia Mỹ (NOAA), từng do Đại học North Carolina Wilmington vận hành, và từ năm 2013 do Đại học Quốc tế Florida (FIU) tiếp quản sau khi nguồn ngân sách liên bang bị cắt.
Bên trong Aquarius
Trạm là một ống thép nằm trên bệ nặng, đặt trên nền cát cạnh rạn san hô Conch Reef trong Khu bảo tồn biển quốc gia Florida Keys. Không gian chia làm vài phần:
- Hiên ướt: cửa ra vào ở đáy, là một khoang có mặt nước hở. Không khí bên trong được giữ ở áp suất bằng áp suất nước bên ngoài, nên nước không tràn vào, giống như úp một cái cốc xuống chậu nước. Thợ lặn bơi từ biển lên, trồi đầu khỏi mặt nước là đã ở "trong nhà".
- Khoang chính: chỗ làm việc với máy tính, thiết bị liên lạc, bếp nhỏ, bàn ăn.
- Khoang ngủ: giường tầng cho sáu người, có cửa sổ tròn nhìn ra rạn. Người ở trạm hay kể cá mú, cá nhồng bơi qua cửa sổ khi họ đang ăn sáng.
Trên mặt biển phía trên trạm là một phao hỗ trợ sự sống, chứa máy phát điện, máy nén khí và thiết bị liên lạc, nối xuống trạm bằng một bó dây cáp, ống dẫn. Trên bờ có đội giám sát trực suốt ngày đêm, theo dõi chất lượng không khí, áp suất, nhiệt độ, độ ẩm bên trong. Khi bão lớn tới gần, nhiệm vụ phải dừng sớm; trạm từng nhiều lần phải sửa chữa sau các mùa bão.
Một ngày của "người dưới biển"
Ngày làm việc ở Aquarius thường gồm vài chuyến lặn dài, tổng cộng có thể tới nhiều giờ, nhiều hơn hẳn những gì thợ lặn từ mặt nước làm được. Nhà khoa học theo dõi san hô đẻ, đo tốc độ bọt biển lọc nước, đếm cá theo tuyến cố định, lắp và đọc cảm biến hoá học nước. Có những thí nghiệm cần quan sát liên tục cả ngày lẫn đêm, chỉ có người sống ngay tại chỗ mới làm được.
Thợ lặn ra ngoài theo cặp, giữ khoảng cách giới hạn với trạm và không được bơi lên quá cao. Đây là luật sống còn: người đã bão hoà mà nổi thẳng lên mặt nước sẽ gần như chắc chắn bị bệnh giảm áp nặng. Vì vậy trên rạn quanh trạm có những "trạm thở" phụ chứa sẵn không khí để thợ lặn tạm trú nếu gặp sự cố, và mọi đường bơi đều được đánh dấu.
Sống ở áp suất cao cũng có những điều kỳ cục: nhiều người kể giọng nói nghe hơi khác, đồ ăn có vị nhạt hơn, không khí luôn ẩm nên quần áo, khăn tắm khó khô, và nhiễm trùng tai ngoài là chuyện phổ biến trong lặn bão hoà, phải nhỏ tai phòng ngừa đều đặn.
Kết thúc nhiệm vụ: 17 tiếng chờ
Khi nhiệm vụ kết thúc, cả trạm được đóng kín và áp suất bên trong được hạ dần, cho nitơ thoát ra khỏi cơ thể từ từ. Quá trình kéo dài khoảng 17 tiếng. Người ở trong vẫn ăn, ngủ, đọc sách như bình thường. Xong, họ mở cửa, lặn một đoạn ngắn lên mặt nước. Đây cũng là lý do một cấp cứu ở Aquarius rất phức tạp: không thể "đưa ngay lên bờ" được, mà phải tính cả bài toán giảm áp.
NASA tập đi trên Mặt Trăng dưới đáy biển
Từ năm 2001, NASA dùng Aquarius cho chương trình NEEMO, đưa các phi hành gia và kỹ sư xuống sống từ một đến vài tuần. Môi trường này có nhiều điểm giống trạm vũ trụ: chật chội, biệt lập, nguy hiểm bên ngoài, phải tuân thủ quy trình nghiêm ngặt, liên lạc qua trung tâm điều khiển. Các nhóm NEEMO thử nghiệm cách đi bộ trên bề mặt có trọng lực thấp bằng cách gắn thêm vật nặng, thử dụng cụ lấy mẫu, thử cả độ trễ liên lạc giống như với sao Hoả.
Năm 2014, Fabien Cousteau, cháu nội của Jacques Cousteau, dẫn nhóm sống 31 ngày ở Aquarius trong nhiệm vụ mang tên Mission 31, phát trực tuyến đời sống dưới biển cho học sinh khắp nơi.
Góc nhìn hôm nay: tìm hiểu trạm dưới biển mà không cần lặn bão hoà
Aquarius không mở cho du khách tham quan bên trong. Nhưng có nhiều cách để hiểu nó:
- FIU và NOAA đăng nhiều video, bài giới thiệu và tài liệu giáo dục về Aquarius; các nhiệm vụ đôi khi phát trực tiếp cho trường học.
- Ở Key Largo có một khách sạn dưới nước nhỏ đặt trong đầm phá nông, nơi người có chứng chỉ lặn có thể ngủ một đêm dưới nước. Đó là trải nghiệm du lịch, độ sâu nông, khác hẳn trạm khoa học.
- Ai muốn lặn ngắm rạn san hô Florida Keys nên chọn đơn vị có hướng dẫn viên được chứng nhận, tôn trọng quy định không chạm, không đứng lên san hô của khu bảo tồn.
- Ở Việt Nam, các khu bảo tồn biển như Hòn Mun (Khánh Hoà) hay Cù Lao Chàm (Đà Nẵng) là nơi có thể tìm hiểu về rạn san hô và công việc của các nhà sinh học biển.
Một số dự án tư nhân đang lên kế hoạch xây trạm dưới biển thế hệ mới, lớn hơn và hiện đại hơn Aquarius. Dù chúng có thành hiện thực hay không, Aquarius vẫn là minh chứng hiếm hoi rằng một phòng thí nghiệm dưới đáy biển có thể vận hành bền bỉ hàng chục năm, nhờ quy trình an toàn chặt chẽ chứ không phải nhờ may mắn.
Câu hỏi thường gặp
Aquarius Reef Base ở đâu?
Aquarius nằm dưới đáy biển ở độ sâu khoảng 18–19 m, cạnh rạn Conch Reef ngoài khơi Key Largo, trong Khu bảo tồn biển quốc gia Florida Keys, Mỹ. Trạm thuộc sở hữu của NOAA và từ năm 2013 do Đại học Quốc tế Florida vận hành.
Lặn bão hoà là gì?
Lặn bão hoà là khi thợ lặn ở dưới áp suất cao đủ lâu để cơ thể hấp thụ tối đa khí nitơ. Từ đó, ở thêm bao lâu thì thời gian giảm áp cuối cùng cũng gần như không đổi, nên có thể sống và làm việc dưới biển nhiều ngày rồi giảm áp một lần.
Ở Aquarius bao lâu thì phải giảm áp?
Kết thúc mỗi nhiệm vụ, người ở trạm phải giảm áp khoảng 17 tiếng ngay trong trạm trước khi lên mặt nước. Họ không được nổi thẳng lên giữa nhiệm vụ vì sẽ bị bệnh giảm áp nặng.
NASA dùng Aquarius để làm gì?
Từ năm 2001, NASA dùng Aquarius cho chương trình NEEMO, huấn luyện phi hành gia và thử nghiệm quy trình, dụng cụ cho nhiệm vụ vũ trụ. Môi trường chật chội, biệt lập và nguy hiểm bên ngoài của trạm khá giống với trạm vũ trụ.
Có thể tham quan Aquarius không?
Aquarius là trạm nghiên cứu, không mở cho du khách vào bên trong. Người quan tâm có thể xem tài liệu, video do FIU và NOAA công bố, hoặc lặn ngắm rạn san hô Florida Keys cùng các đơn vị có hướng dẫn viên được chứng nhận.
