“和之前深淵科考的航次不同，這次，我們攜帶的水下機(jī)器人就是朝著實地應(yīng)用去的。可以說，這次的科考打開了深海機(jī)器人應(yīng)用的大門。”在日前接受《中國科學(xué)報》記者采訪時，中科院沈陽自動化所研究員唐元貴認(rèn)為，展望未來，深海科考將在探測與利用深淵資源、探索地球板塊活動規(guī)律、認(rèn)識深淵神秘環(huán)境等方面發(fā)揮重大作用。
填補萬米海底實時傳輸視頻的空白
中科院沈陽自動化所是參與本次深淵科考的一支重要力量。這一次，他們組成了5人團(tuán)隊，攜帶了由該所自主研制的“海翼”號7000米水下滑翔機(jī)（以下簡稱“海翼”號）和“海斗”號全海深自主遙控水下機(jī)器人（以下簡稱“海斗”號）。
據(jù)介紹，“海斗”號此次重返馬里亞納海溝“挑戰(zhàn)者”深淵，主要開展深淵科考應(yīng)用和光纖遙控模式下的大深度海試兩項任務(wù)。
唐元貴介紹，本航次中，“海斗”號5次下潛深度超過10800米，其中以自主模式4次潛入萬米深淵，最大下潛深度達(dá)10888米，創(chuàng)造了我國水下機(jī)器人最大下潛及作業(yè)深度的新紀(jì)錄，并拍攝到海底視頻，成功完成了航次深淵探測的科考任務(wù)。
“應(yīng)該說，相比之前的科考，這一次的海況特別差。在馬里亞納海溝區(qū)域，狂風(fēng)大作，浪涌特別大，不利于水下機(jī)器人的布放和回收。但是我們還是克服重重困難，勝利完成了各項任務(wù)。”唐元貴說。
這一次的科考，“海斗”號突破了大深度、長距離微細(xì)光纖的綜合管理和視頻傳輸?shù)群诵募夹g(shù)，實現(xiàn)了利用超長距離微細(xì)光纖遙控水下機(jī)器人完成萬米深淵海底巡航以及實時傳輸萬米深淵海底視頻影像的功能，為我國“十三五”國家重點研發(fā)計劃全海深無人潛水器ARV的研制工作提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。
“這一次，我們首次實現(xiàn)了利用光纖傳輸技術(shù)將萬米深淵海底的視頻實時傳輸?shù)剿妫钛a了我國萬米海底實時傳輸視頻數(shù)據(jù)的空白，我們可以清楚地觀察到海底的詳細(xì)情況。”唐元貴說。
創(chuàng)造水下滑翔機(jī)新世界紀(jì)錄
和“海斗”號相比，本次“海翼”號的表現(xiàn)也不遑多讓。
負(fù)責(zé)本次“海翼”號科考任務(wù)的中科院沈陽自動化所副研究員金文明向《中國科學(xué)報》記者介紹，“海翼”號在馬里亞納海溝分兩階段開展試驗與應(yīng)用任務(wù),每個階段各執(zhí)行了6次下潛任務(wù),共完成了12個周期的觀測任務(wù)，累計工作近88小時，累計航程達(dá)到135公里，下潛深度3次突破世界水下滑翔機(jī)6003米的下潛深度紀(jì)錄，最大下潛深度達(dá)到了6329米，成為目前世界上下潛最深的水下滑翔機(jī)。
此次觀測任務(wù)中，操作人員通過衛(wèi)星對“海翼”號進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，并實時回傳觀測數(shù)據(jù)，收集了大量高分辨率的深淵區(qū)域水體信息，為科學(xué)家研究該區(qū)域的水文特性提供了寶貴資料。
“我們研發(fā)的這款水下滑翔機(jī)，本身就是奔著7000米的下潛深度去的。”金文明說，如果經(jīng)過進(jìn)一步技術(shù)改造和升級，未來把世界紀(jì)錄再一次刷新并不是難事。
“當(dāng)然，水下滑翔機(jī)每下潛100米，其本身受到的壓力都會增加1兆帕。這就需要機(jī)器本體有耐高壓的強(qiáng)大外殼。”金文明表示。
深海機(jī)器人大有可為
那么，對于下一步計劃，科研人員有什么設(shè)想呢？
唐元貴表示，每一次的深淵科考都不容易，任務(wù)也不盡相同。他們也希望能夠參與更多的科考，積累更多的海上作業(yè)經(jīng)驗。對他們來說，下一步將要提升深海機(jī)器人實時傳輸?shù)囊曨l數(shù)據(jù)的質(zhì)量，“提供更加高清的視頻資料”。同時，也要在水下長時間和大范圍以及水下采樣作業(yè)方面下功夫。
在唐元貴看來，深海機(jī)器人大有可為，它對于長時間、大范圍深海勘探和采樣具有非常重要的意義。“我們首先可以從科學(xué)層面全面認(rèn)識海底的環(huán)境和生物。比如，我們可以采集深海生物樣本，提取深海生物的DNA，推演海洋生物和人類演變的秘密。此外，我們也可以從深海物質(zhì)中提取有用的成分，用作生物醫(yī)藥的開發(fā)。”
“對水下滑翔機(jī)來說，搭載不同的傳感器可以開展很多研究工作。利用它我們不但可以開展海洋水體觀測，還可以在海洋生物、海洋化學(xué)及資源勘探等方面發(fā)揮更大的作用。”金文明告訴記者。
“海洋和人類的關(guān)系非常緊密。人類需要不斷認(rèn)識海洋、開發(fā)海洋，水下機(jī)器人目前就是最先進(jìn)的技術(shù)手段之一，必將在利用海洋中發(fā)揮更大作用。”金文明說。 展望未來，隨著規(guī)模化的應(yīng)用，水下機(jī)器人的成本會進(jìn)一步降低，將在更多領(lǐng)域發(fā)揮更大更重要的作用。
