Nel 1963, un sottomarino giallo a forma di disco tornò dalle profondità del Mar Rosso e attraccò a un centro di ricerca sottomarina, 26 miglia al largo della costa di Port Sudan e 33 piedi sotto la superficie. A bordo c’era il leggendario esploratore e oceanografo Jacques Cousteau, che catturò l’immaginazione di milioni di persone con il suo documentario premio Oscar World Without Sun. “Questa è la prima volta che una barca sottomarina ha una base sottomarina”, ha raccontato Cousteau mentre la sua figura snella scendeva dal sottomarino ed entrava nella Continental Shelf Station Two, la stazione sottomarina che fungeva da casa e laboratorio per cinque acquanauti per un mese.
Con Conshelf Two, un habitat a forma di stella marina con letti a castello e lampade a infrarossi come riscaldatori, Cousteau ha dimostrato che gli esseri umani possono vivere sotto il mare per lunghi periodi di tempo. Con le sue quattro stanze che si diramavano dal centro, rappresentava un miglioramento significativo rispetto a Conshelf One: un cilindro d’acciaio lungo 16 piedi e largo 8 che poteva ospitare solo due persone. Finanziata dall’industria petrolchimica francese, la missione Conshelf di Cousteau fu interrotta solo due anni dopo, dopo che Conshelf Three fu installato a una profondità record di 330 piedi, e Cousteau spostò la sua attenzione dalla ricerca finanziata dal petrolio alla conservazione degli oceani.
Proprio come la serie di habitat a missione singola che seguirono Conshelf, non rimane molto di queste innovazioni sottomarine. Afflitti, in parte, da un cambiamento nell’interesse pubblico che ha innescato maggiori finanziamenti per l’esplorazione spaziale, alcuni sono stati tirati fuori dall’acqua, altri sono diventati siti di immersione incrostati di crescita di coralli. Oggi, l’unico habitat sottomarino funzionante rimasto ha 34 anni.
Il nipote di Cousteau, Fabien, spera di cambiare la situazione. Il fondatore del Fabien Cousteau Ocean Learning Center, un’organizzazione no-profit dedicata alla protezione e alla preservazione degli oceani, delle aree costiere e degli habitat marini del pianeta, sta costruendo la più grande stazione di ricerca sottomarina del mondo. Prendendo il nome dal profetico dio del mare Proteo, la stazione sarà situata a una profondità di 60 piedi, in un’area marina protetta con biodiversità al largo della costa di Curaçao. Immaginato come la versione sottomarina della Stazione Spaziale Internazionale, sarà il primo habitat di ricerca sottomarina costruito dopo decenni, segnando un nuovo capitolo nella loro tumultuosa storia. “Siamo ora in una nuova evoluzione della coscienza dell’esplorazione oceanica”, afferma Fabien. “Grazie alla tecnologia moderna, siamo in grado di comunicare l’importanza dell’esplorazione dell’oceano.”
Fabien ha imparato a fare immersioni quando aveva quattro anni. Esploratore oceanografico, sostenitore dell’ambiente e acquanauta (è stato addestrato a vivere e lavorare sott’acqua), spiega che una delle sue più grandi frustrazioni sono i limiti significativi delle immersioni subacquee come strumento di ricerca per gli scienziati oceanici. Durante le immersioni subacquee dalla superficie, la quantità di tempo trascorso in sicurezza nelle acque più profonde è limitata a una media di due ore al giorno. Con Proteus, dice, “Ora, all’improvviso, abbiamo una casa sul fondo del mare e possiamo andare in acqua e immergerci dalle 10 alle 12 ore al giorno per fare ricerca, scienza e riprese.” Sylvia Earle, oceanografa e pioniera nei test sulla vitalità degli habitat sottomarini, vede la promessa nella visione di Fabien. “Proteus rappresenta un passo avanti promettente nel diffondere il messaggio che dobbiamo proteggere l’oceano come se le nostre vite dipendessero da esso”, afferma. “Vivere sott’acqua ci regala il tempo e l’incredibile prospettiva di essere residenti sulla barriera corallina. Non sei più solo un visitatore.”
Nel 2014, Fabien ha trascorso 31 giorni nella base dell’Aquarius Reef, l’ultima stazione di ricerca rimasta. Costruita nel 1986, la base di 400 piedi quadrati si trova sul fondale marino al largo di Key Largo nelle Florida Keys. Lì, ha sperimentato in prima persona le sfide della vita sott’acqua: alti livelli di umidità, scarsa illuminazione, niente cibo fresco, niente esercizio fisico e isolamento estremo. “Volevo affrontare tutte le carenze e offrire qualcosa che fosse molto più favorevole all’esplorazione e alla ricerca futura, prendendo il maggior numero possibile di elementi dal mondo superficiale e portandoli in un centro di ricerca marina all’avanguardia”, afferma . “Ciò richiede un layout diverso.”
Con pochissime eccezioni, i precedenti laboratori sottomarini (ce ne sono stati più di 65) erano cilindri, segmentati in aree più piccole per vivere e lavorare. Proteus, progettato dal designer industriale Yves Béhar e dalla sua azienda fuseproject , è diverso da qualsiasi altro habitat.
Il Fabien Cousteau Ocean Learning Center teneva workshop e simposi con accademici, aziende e ingegneri per convalidare la necessità scientifica di Proteus da due anni quando Fabien è stato presentato a Béhar nel 2018. I due si sono incontrati a Helena, un’organizzazione che riunisce leader globali discutere e implementare soluzioni a problemi globali. Il mese scorso, Béhar ha presentato il suo progetto per Proteus.
Con una superficie di 4.000 piedi quadrati, Proteus sarà dieci volte più grande della base Aquarius Reef. Di forma circolare, la struttura a due piani ruoterà attorno ad una rampa centrale curva che collega i due piani. “Vivi sotto un’enorme pressione, letterale, ma anche scientifica”, afferma Béhar. Per mitigare ciò, ha immaginato uno spazio sociale al centro, circondato da varie estensioni ospitate in capsule, dove si troveranno gli alloggi, i laboratori di ricerca, le infermerie e i bagni.
A 60 piedi sotto la superficie, la luce naturale rappresenta un’altra sfida, ridotta alla metà dello spettro visibile. I piani circolari saranno quindi sfalsati tra loro, con finestre a oblò e lucernari che consentiranno quanta più luce naturale possibile. All’interno, le luci a spettro completo soddisferanno il bisogno umano di un minimo di dieci minuti di raggi UV al giorno.
Per facilitare l’esplorazione dell’oceano, la struttura includerà anche una piscina lunare, o come la definì una volta Jacques Cousteau, “una porta liquida”. Questa apertura appositamente progettata, situata sul fondo dell’habitat, consentirà ai subacquei di uscire attraverso una camera pressurizzata. A differenza di una stazione spaziale o di un sottomarino, la pressione dell’aria all’interno delle strutture sottomarine viene mantenuta uguale alla pressione dell’acqua all’esterno, impedendo all’acqua di mare di entrare nell’habitat. Ciò consente agli acquanauti di uscire facilmente e condurre ricerche subacquee utilizzando le immersioni in saturazione, una tecnica che riduce il rischio di malattia da decompressione. Dopo 24 ore a qualsiasi profondità, il corpo umano si satura di azoto e gli acquanauti possono rimanere negli habitat sottomarini per un periodo di tempo indefinito. (Bruce Cantrell e Jessica Fain detengono il record attuale: 73 giorni nella Jules’ Undersea Lodge, un ex habitat di ricerca trasformato in hotel sottomarino). Quando sono pronti a riemergere, il tempo necessario per la decompressione è lo stesso, indipendentemente dalla durata del soggiorno.
Proteus è ancora in fase di concezione. Fabien sta raccogliendo 135 milioni di dollari per costruire l’habitat e gestirlo per i primi tre anni. Eppure Béhar e Fabien hanno già discusso dell’utilizzo della tecnologia di costruzione composita per lo scafo e di piastrelle di corallo stampate in 3D – che la fondazione di Fabien ha utilizzato per rigenerare le barriere coralline marine – per creare una barriera corallina vivente sulla struttura. E quando arriva il momento di costruire, “non c’è modo di portare una struttura sott’acqua senza affondarla”, spiega Béhar. “Devi riempire la struttura con acqua, affondarla e attaccarla al fondo dell’oceano.”
Per la progettazione di Proteus, Béhar ha osservato il modo in cui la fantascienza rappresentava gli habitat sottomarini, ma la storia era la sua musa ispiratrice più forte. “Il libro di Jules Verne e la visione delle avventure sottomarine di Cousteau erano una parte fondamentale della mia immaginazione”, afferma.
Nel 1872, Verne rese popolare l’idea della vita sottomarina con il suo romanzo epico Ventimila leghe sotto i mari . Sessant’anni dopo, lo scienziato americano William Beebe e l’ingegnere Otis Barton trasformarono la fantascienza in realtà. Negli anni ’30, la coppia collaborò alla realizzazione di sommergibili sperimentali chiamati batisfere. Queste minuscole capsule pressurizzate, che pendevano da una nave, portarono i due a più di 3.000 piedi di profondità al largo della costa delle Bermuda e diedero il via a un’ondata di esplorazione delle profondità marine.
Auguste Piccard portò lo sviluppo dei sottomarini di acque profonde a un livello superiore. Il fisico e inventore svizzero, che aveva raggiunto altezze record nella capsula pressurizzata di un pallone aerostatico, si rese conto che dirigibili e veicoli sottomarini non erano poi così diversi. Invece di usare un cavo per abbassare e sollevare il suo sottomarino, Piccard usò pesi di zavorra rimovibili e un serbatoio di galleggiamento pieno di benzina, simile all’involucro pieno di elio di un dirigibile. Nel 1960, la sua invenzione portò Piccard e l’oceanografo americano Don Walsh in un viaggio fino al punto più profondo conosciuto della Terra: 35.814 piedi nella Fossa delle Marianne nell’Oceano Pacifico.
Grazie a questi pionieri, gli esseri umani avevano visitato le profondità marine, ma i progressi sollevarono una nuova domanda: potremmo viverci anche noi? Jacques Cousteau, l’inventore delle immersioni subacquee, dell’erogatore subacqueo e di un veicolo sottomarino noto come “disco subacqueo”, ha suscitato il fascino del pubblico per l’oceano (e da lì, la vita sottomarina) con i suoi documentari sulla vita a bordo della sua nave da ricerca, Calypso . “Quando ero bambino, Calypso era una casa lontano da casa”, afferma Fabien. “Era un’aula straordinaria. Mi ha fatto capire che questi pionieri stanno spingendo oltre i limiti ogni giorno.”
E hanno spinto oltre i limiti. Nel 1962, Cousteau costruì Conshelf One, una struttura in acciaio a forma di tamburo delle dimensioni di un container sospeso a 33 piedi sott’acqua al largo della costa di Marsiglia. Insieme a George F. Bond, il padre dell’immersione in saturazione, Cousteau costruì altre due stazioni subacquee.
Conshelf Two era il “villaggio” sottomarino a forma di stella marina che fungeva da sfondo per World Without Sun. Costruito nel 1963, era situato a Sha’ab Rumi , dove le gabbie per squali incrostate di coralli di Cousteau hanno creato una mecca delle immersioni, mentre una cabina più piccola e profonda ospitava due acquanauti per una settimana a 100 piedi. Due anni dopo nasce Conshelf Three. Simile ad una palla da discoteca a scacchi gialli e neri, la stazione ha fornito a sei subacquei, tra cui il figlio di Cousteau, Philippe, un ambiente autosufficiente, a 100 metri sotto il Mar Mediterraneo. Le stazioni Conshelf hanno innescato un’ondata di costruzioni sottomarine. Dal Baltico al Golfo del Messico, gli habitat sottomarini a missione singola sono germogliati come funghi. Tra il 1964 e il 1969, i SeaLab I, II e III della Marina americana scesero a profondità sempre maggiori – rispettivamente 193 piedi, 203 piedi e 600 piedi – finché la tragica morte di un acquanauta pose fine al Sealab III. Nel 1968, Helgoland, costruito dalla società tedesca Dräger, divenne il primo laboratorio sottomarino costruito per acque fredde e condizioni di mare agitato (fu utilizzato nel Mar Baltico, nel Mare del Nord e nel Golfo del Maine). E nel 1969 e nel 1970, la NASA collaborò con la Marina e il Dipartimento degli Interni per lanciare Tektite I e II, il primo programma per scienziati in mare sponsorizzato a livello nazionale. Dispiegato a una profondità di 50 piedi nella Great Lameshur Bay delle Isole Vergini americane e costruito da General Electric, l’habitat Tektite era costituito da due silos alti 20 piedi collegati da un tunnel a tenuta stagna e punteggiato da finestre a forma di cupola.
Alla fine la tectite fu estratta dall’acqua, ma l’interesse della NASA per le strutture sottomarine continua ancora oggi. Progettato per simulare la vita a bordo della ISS e testare nuovi concetti per future missioni interplanetarie, il programma NEEMO (Extreme Environment Mission Operations) della NASA invia gruppi di astronauti, ingegneri e scienziati a vivere nella base Aquarius Reef di Key Largo. In questo ambiente estremo, dove la mobilità è limitata a uno spazio ristretto e l’acqua offre un’esperienza di gravità prossima allo zero, agli astronauti viene offerto un analogo convincente per l’esplorazione spaziale.
Al culmine dell’esplorazione delle profondità marine, Fabien stima che esistessero 20 strutture sottomarine realmente abitabili. Oggi, l’Aquarius rimane l’unica stazione di ricerca sottomarina operativa al mondo, un orgoglioso sopravvissuto che è durato 34 anni quando fu costruito per durarne cinque. “Dopo gli anni ’70, l’esplorazione oceanica non si è evoluta come l’esplorazione spaziale”, afferma Fabien. Con Proteus spera di riportare l’interesse del pubblico verso l’oceano, e non è l’unico a cercare di farlo.
L’architetto francese Jacques Rougerie ha dedicato tutta la sua carriera alla costruzione di strutture sottomarine, citando Jacques Cousteau come slancio per la sua ricerca nell’architettura e nell’oceanografia. Dal 2009, la sua fondazione ospita concorsi annuali per giovani architetti per progettare habitat sottomarini e spaziali. Rougerie ritiene che il nostro futuro risieda nell’economia blu, o in ciò che la Banca Mondiale definisce come “l’uso sostenibile delle risorse oceaniche per la crescita economica, il miglioramento dei mezzi di sussistenza e l’occupazione, preservando al contempo la salute dell’ecosistema oceanico”. Ma prima, dice, abbiamo bisogno di una società blu. “Dobbiamo motivare le giovani generazioni”, afferma. “Dobbiamo instillare loro questa passione. Devono sentirsi coinvolti”. Per fare questo, abbiamo bisogno di piattaforme di supporto, “simboli forti” come Proteus, o la sua stessa proposta, SeaOrbiter .
Rougerie ha progettato dozzine di habitat sottomarini, quattro dei quali sono stati costruiti. Il suo primo vero è stato Galathée , un habitat semimobile da 56 tonnellate varato nel 1977, al largo delle coste del Giappone. Fino a Galathée, spiega l’architetto, la maggior parte delle strutture precedenti erano state costruite sul fondo del mare. Rougerie ha cambiato la rotta progettando una struttura a zavorra variabile che consente l’ancoraggio sospeso a diverse profondità (da 30 a 200 piedi) e senza impatto sull’ecosistema sottomarino. I
suoi habitat successivi furono ancora più mobili, culminando nel suo progetto più ambizioso fino ad oggi: SeaOrbiter. Costruita per solcare gli oceani, la nave semisommergibile è stata progettata, sul modello di un cavalluccio marino, per galleggiare verticalmente e andare alla deriva con le correnti oceaniche.
“Il mare è una fonte incredibile. Un campo di speranza per le startup di tutto il mondo”, afferma Rougerie. “Ancora non conosciamo la zona abissale [lo strato più profondo dell’oceano vicino al fondale marino]. Non lo sappiamo. “Sappiamo delle sorgenti idrotermali. Sappiamo molto poco.”
Secondo il National Ocean Service , più dell’80% del nostro oceano rimane “non mappato, inosservato e inesplorato”. Ma anche le parti esplorate non sono state mappate con una risoluzione sufficientemente elevata da rilevare oggetti come i rottami di un aereo o la guglia di un vulcano sottomarino. Con Proteus, Fabien sarà in grado di mappare l’area circostante con un raggio di un miglio e una risoluzione di ¼ di pollice. “Questo ci fornisce un mosaico davvero, davvero ordinato che possiamo rivisitare regolarmente per mostrare i cambiamenti su base annuale e decennale”, afferma.
Fabien prevede che la stazione possa soddisfare un’ampia varietà di studi, dalla biochimica alla farmaceutica fino al cambiamento climatico. “Lo studio delle risposte storiche degli ecosistemi come le barriere coralline ai cambiamenti climatici del passato fornisce una guida utile. Ma questi metodi non ci portano solo fino a un certo punto”, afferma Brian Helmuth , professore di scienze marine e ambientali e di politiche pubbliche alla Northeastern University. “Utilizzando una combinazione di approcci sperimentali abbinati a osservazioni in natura, possiamo sfruttare la comprensione dei meccanismi attraverso i quali le barriere coralline sono influenzate dai cambiamenti ambientali per prevedere le risposte future con dettagli molto più fini”.
In Proteus, Helmuth vede l’opportunità di studiare una barriera corallina intatta per un periodo di tempo prolungato e senza le limitazioni delle immersioni in superficie. “Consentirebbe agli scienziati di studiare l’ambiente sottomarino diventandone parte, invece di lavorare come intrusi casuali”, afferma.
È noto che la missione di Fabien, durata un mese, alla base dell’Aquarius Reef ha prodotto tre anni di ricerca, ma c’erano delle carenze, come la mancanza di un laboratorio in loco per studi in tempo reale. I laboratori all’avanguardia di Proteus consentiranno la ricerca avanzata in loco, senza degradazione dei campioni in transito, mentre la sua struttura di produzione video su vasta scala fornirà live streaming continuo per scopi didattici. “Ci sono innumerevoli insegnanti e studenti che, come me che sono cresciuto a New York, non hanno un facile accesso all’oceano”, afferma Helmuth. “Proteus rappresenterà davvero un punto di svolta nell’educazione all’oceano, fornendo una stazione spaziale interna che non solo offre nuove entusiasmanti opportunità alla comunità scientifica, ma rinvigorisce anche quella passione per l’oceano che ha lanciato così tante persone della mia generazione verso una carriera nella scienza e esplorazione.”
Dall’inizio della moderna esplorazione oceanica, l’oceano è cambiato drasticamente. Vaste aree sono ora completamente prive di ossigeno, portando a “zone morte” che ora sono quattro volte più grandi di quanto lo fossero nel 1950. “Quando ero adolescente, andavo alle Florida Keys, ed era un parco giochi di colori, struttura e movimento”, dice Fabien. “E ora, in confronto, è una città fantasma.”
Habitat sottomarini come Proteus o SeaOrbiter possono aiutare ad approfondire la nostra cultura di esplorazione e sperimentazione. Questi laboratori sottomarini possono aiutare a scoprire nuove specie, comprendere come i cambiamenti climatici influiscono sull’oceano e consentire la sperimentazione di energia verde, acquacoltura ed esplorazione robotica. “Il concetto di team robot-umani è particolarmente interessante per Proteus”, afferma Mark Patterson, professore e preside associato presso la Northeastern University, la cui ricerca si concentra sullo sviluppo di robot sottomarini autonomi per infrastrutture civili e rilevamento marino. gli esseri umani che lavorano con robot resistenti e che nuotano velocemente, supereranno il problema che ha afflitto l’oceanografia sin dai tempi della spedizione HMS Challenger : vale a dire, l’oceano cambia più velocemente di quanto abbiamo avuto la capacità di osservare”.
Sessant’anni dopo che Cousteau aveva filmato le sue avventure nel Mar Rosso, l’esplorazione oceanica deve ancora raggiungere il suo pieno potenziale. “Abbiamo vissuto in seno al mare”, disse Cousteau mentre il suo piattino giallo si sollevava dall’oscurità. “Il mare ci ha coccolato, ma abbiamo mosso solo i primi passi nel nostro nuovo spazio. Ulteriori avventure attendono gli oceanauti nel mondo senza sole.”
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