מיועדת לצוות של ארבעה אנשי מחקר, ל־20 שנות פעילות ולעמידה בתנאי הוריקן בדרגה 5, Vanguard היא סביבת המחיה האנושית הראשונה שהוצבה בים הפתוח במימי ארה״ב זה יותר מארבעה עשורים
יותר מ־40 שנה חלפו מאז הוצבה במימי ארה״ב סביבת מחיה אנושית בים הפתוח. כעת חוזר הרעיון אל קרקעית האוקיינוס – עם הרבה יותר הנדסה מאחוריו.
Vanguard, שפותחה על ידי חברת הנדסת האוקיינוסים DEEP, הותקנה על קרקעית הים באזור Tennessee Reef שבשמורת הטבע הימית Florida Keys National Marine Sanctuary. המתקן מיועד לצוות של עד ארבעה אקוונאוטים (Aquanauts) – אנשי צוות החיים ועובדים מתחת למים במשך תקופות ממושכות – ומאפשר להם לשהות במקום במהלך משימות מדעיות ותפעוליות ארוכות.
אלא שהאתגר בפרויקט כזה אינו מסתכם בבניית חלל שבו אפשר לגור. סביבת המחיה וכל התשתיות התומכות בה נדרשו לפעול לאורך זמן בסביבה ימית מוגנת, להישאר יציבות גם בתנאי מזג אוויר קיצוניים ולספק מעטפת בטיחות ומערכות תומכות חיים לבני אדם – וכל זאת לאורך חיי תכנון של 20 שנה.
חברת Unique Group, המתמחה בטכנולוגיות ובהנדסה תת־ימית, הייתה אחראית לחלק ניכר מהמעטפת ההנדסית של הפרויקט: החל מסקרי הקרקע ותכנון היסודות, דרך הייצור והתמיכה בהתקנה ועד לשילוב מערכות תומכות החיים.
קודם כול: לבחור את קרקעית הים
עוד לפני שתוכנן כיצד לעגן את Vanguard לקרקעית, היה צורך להבין היכן בדיוק ניתן להציב אותה.
Unique Group ביצעה סקרים גיאופיזיים וגיאוטכניים במספר אתרים אפשריים. אלה כללו מיפוי בתימטרי של קרקעית הים, מיפוי שכבות תת־קרקעיות, נטילת דגימות קרקע ובדיקות מעבדה. המידע שימש לבחינת מאפייני הקרקע, יציבות המדרונות, הרגישות הסביבתית וההתאמה לדרישות התפעוליות של המתקן.
אבל מתחת למים, הקרקע היא רק חלק מהמשוואה.
המהנדסים נדרשו להביא בחשבון גם את תנאי הקיצון שעלולים לפגוש את Vanguard במהלך שנות פעילותה. לצורך כך בוצעה הערכת Metocean מקיפה – ניתוח משולב של התנאים המטאורולוגיים והאוקיינוגרפיים – שכללה מידול של סופות קיצוניות ותנאים ציקלוניים.
התוצאה הפכה לבסיס הסביבתי שעל פיו חושבו העומסים המבניים. התשתית תוכננה לעמוד גם בתנאים הקשורים להוריקן בדרגה 5.
יסודות ל־20 שנה
לאחר בחירת האתר ואפיון קרקעית הים הגיע אחד האתגרים המרכזיים בפרויקט: כיצד מבטיחים שמבנה שבו חיים בני אדם יישאר מקובע ויציב באותו מקום במשך שני עשורים.
מערכת היסודות של Vanguard תוכננה בהתאם לתקני DNV למערכות תת־ימיות. הפתרון משלב בסיס כבידה (Gravity Base) הנשען על משקולות Ballast, יחד עם כלונסאות מעוגנות שנקדחו בקרקעית הים. השילוב נועד לספק את היציבות ארוכת הטווח הדרושה הן למתקן עצמו והן לתשתיות המחוברות אליו.
Unique Group תכננה גם את מבנה הממשק שבין סביבת המחיה לבין היסודות, ניהלה את ייצורו בלואיזיאנה וסיפקה תמיכה בשלבי הבנייה וההתקנה.
דייב תומפסון, מנהל ההנדסה של Unique Group, תיאר את שילוב הדרישות החריג של הפרויקט: ״היינו צריכים לתכנן מערכת שמגינה על אנשים בעומק, שורדת הוריקן בדרגה 5, מחזיקה מעמד 20 שנה ומקבלת הסמכת DNV״.
לדבריו, גם מבחינת מהנדסים מדובר בפרויקט יוצא דופן: ״סביבת מחיה תת־ימית היא מסוג הפרויקטים שמהנדס עשוי לפגוש פעם אחת בקריירה״.
העבודה עצמה חצתה ארבע מדינות. מרכז ההנדסה של החברה בבריטניה הוביל את התכנון המבני ואת הפיקוח על התכנון והייצור; הפעילות האמריקאית בלואיזיאנה ניהלה את הייצור והביצוע באתר; מהנדסים בדרום אפריקה תכננו וסיפקו את מערכות לוחות הגז; והתוכנית הכוללת תואמה ממטה Unique Group באיחוד האמירויות.
המשמעות הייתה שתכנון מבני, תכנון סביבת המחיה, עבודות הסקר, ניהול הייצור, הפעילות הימית ומערכות תומכות החיים נדרשו להתקדם במקביל – כחלק ממערכת אחת ותוך עמידה בדרישות DNV.
קרדיט: Unique Group
לא מספיק להניח מבנה על הקרקעית
Vanguard אינה רק מבנה אטום למים. היא צריכה לאפשר לאנשים לחיות ולעבוד בתוכה לאורך זמן.
Unique Group תכננה וסיפקה לוחות משולבים לבקרת נוזלים וגזים, לצד מערכות חירום לתמיכה בחיים המהוות חלק ממערך החילוץ של הצוללים. הפרויקט כלל גם אזורי מקלט בטוחים, מערכת עגינה וכבל Umbilical המחבר את המתקן למצוף שעל פני המים.
אפילו פנים המתקן הפך לחלק מהאתגר ההנדסי. החברה סיפקה התאמה ייעודית של החלל, כולל ריהוט שתוכנן במיוחד לשהייה ממושכת מתחת למים.
זה אולי הפרט שממחיש יותר מכל את ההבדל בין מבנה תת־ימי לבין סביבת מחיה אנושית. ברגע שאנשים אמורים לא רק להיכנס אליו אלא גם לגור בו, כל המערכות מתחברות זו לזו: חוזק מבני, יציבות קרקעית הים, ניהול גזים ונוזלים, מערכות חירום, עגינה והחיבור אל פני הים.
לדברי Unique Group, ריכוז התחומים האלה תחת תוכנית הנדסית אחת אפשר לקדם מספר מסלולי עבודה במקביל, תוך שמירה על התקנים הנדרשים למערכות תת־ימיות.
מעבדה על קרקעית האוקיינוס
מבחינת DEEP, המטרה של Vanguard אינה להוכיח שאפשר לבנות בית מתחת למים. היא נועדה בראש ובראשונה להיות פלטפורמת עבודה.
בין היישומים המתוכננים: שיקום שוניות אלמוגים, ניטור סביבתי ארוך טווח, מחקר ימי ומחקרים העוסקים בתפקוד האנושי בסביבה תת־ימית. המתקן אמור לשמש גם לפיתוח יכולות לקראת פעילויות תת־ימיות עתידיות.
המיקום בשמורת Florida Keys National Marine Sanctuary מציב אותו בלב סביבה שבה ניתן ליישם את היכולות האלה במחקרים מדעיים וסביבתיים ממשיים.
Vanguard גם מדגימה כיצד טכנולוגיות שפותחו במשך השנים עבור תעשיות Offshore יכולות לקבל שימוש חדש. סקרים גיאופיזיים, הנדסת מבנים, התקנות ימיות ומערכות תומכות חיים – כולן טכנולוגיות מוכרות בפני עצמן. החידוש כאן נמצא בחיבור ביניהן לתשתית שתוכננה מלכתחילה לשהייה אנושית ממושכת.
Unique Group מעריכה כי הגישה הרב־תחומית הזו יכולה להיות רלוונטית גם מעבר ל־Vanguard – למחקר ימי, ניטור סביבתי ותשתיות תת־ימיות עתידיות, לצד התחומים המסורתיים יותר של אנרגיה ימית, אנרגיה מתחדשת וביטחון.
מקום לגור בו מתחת לגלים
Vanguard היא סביבת המחיה האנושית הראשונה בים הפתוח שהוצבה במימי ארה״ב זה יותר מ־40 שנה, על פי החברות השותפות בפרויקט.
מאחורי ההישג הזה נמצאת שרשרת ארוכה של החלטות הנדסיות: למצוא אזור מתאים בקרקעית הים ולאפיין אותו, לחשב את העומסים הסביבתיים, לתכנן יסודות שאמורים לתפקד במשך שני עשורים, להיערך לתנאים של הוריקן בדרגה 5 ולשלב את המערכות שיאפשרו לבני אדם לחיות ולעבוד בבטחה מתחת לפני הים.
Vanguard עצמה קומפקטית יחסית ומיועדת לארבעה אנשי צוות בלבד. המערכת ההנדסית שמאפשרת לה להתקיים, לעומת זאת, משתרעת על פני כמה מדינות וכמה דיסציפלינות – מהגיאולוגיה שמתחת ליסודות ועד למצוף ול־Umbilical המחברים אותה אל פני המים.
בשלב הראשון היא תשמש פלטפורמה למחקר ולפעילות תת ימית בפלורידה קיז. אבל אולי הדבר המעניין ביותר בפרויקט הוא דווקא החיבור בין טכנולוגיות שכבר קיימות בעולם ההנדסה התת־ימית לבין מטרה הרבה פחות שגרתית: ליצור על קרקעית האוקיינוס מקום שבו בני אדם אינם מגיעים רק לביקור – אלא נשארים לגור.
מקור: Unique Group. סביבת Vanguard פותחה על ידי DEEP. בין השותפים בפרויקט: Bastion Technologies, Triton Submarines ו־Resolve Marine.
קרדיט תמונת שער: Unique Group
