作者: 彭科峰 来源:中国科学报 发布时间:2016/3/31 7:29:25
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探秘“潜龙二号”:遨游深海全凭一身绝技

 

■本报记者 彭科峰

日前,中科院沈阳自动化所作为技术总体单位研制的“潜龙二号”自主水下机器人(AUV)圆满完成了中国大洋第40航次试验性应用任务。

在本次海上作业中,“潜龙二号”团队实现了多个重要突破。如实现了深海近海底高精细地形地貌快速成图,发现多处热液异常点,获得洋中脊进海底高分辨率照片300多张,取得我国大洋热液探测的重大突破。可以说,“潜龙二号”西南印度洋试验性应用的成功,填补了我国深海硫化物热液区自主探测技术装备的空白。

那么,“潜龙二号”圆满返航的背后,有哪些不为人知的秘密呢?在为期三个多月的海上科研中,发生了哪些故事?日前,《中国科学报》记者到中科院沈阳自动化所,对“潜龙二号”团队成员进行了采访。

从淡水到深海

“潜龙二号”,是我国自主研发的“4500米级深海资源自主勘查系统”的代称。它是“十二五”国家“863”计划——深海潜水器装备与技术重大项目的课题之一。

中科院沈阳自动化所研究员、水下机器人研究室总工刘健告诉《中国科学报》记者,该课题总体目标为自主研制一套4500米级AUV系统,并以此为平台,集成热液异常探测、微地形地貌探测、海底照相和磁力探测等技术,形成一套实用化的深海探测系统,并培养一支装备操作维护队伍,进行多金属硫化物等深海矿产资源勘探作业。

“这项工作由中国大洋矿产资源研究开发协会作为用户单位组织实施,我们所与国家海洋局第二海洋研究所等单位共同研制。”刘健介绍,2012年初科研人员开始进行研制。2014年10月,“潜龙二号”完成了总装联调和检测工作。“之前‘潜龙一号’也是由我们来完成。多年技术的积淀,使我们的研发任务能够迅速推进。”

2014年11月,“潜龙二号”在浙江千岛湖先后开展了两次湖上试验,累计下水147潜次。

2015年夏季,“潜龙二号”从淡水试验走向南海海试,国家“863”组织6名专家全程跟随,对其性能、指标进行全面考核,最终以高分过关。

2015年12月中旬,“潜龙二号”团队从三亚起航前往西南印度洋,参加中国大洋第40航次试验性应用任务。在这项为期近3个月的航程中,“潜龙二号”团队完成了两个阶段的作业。

“一个是验收试验,另外一个是试验性应用。在第一航段的验收试验中,潜水器共8次下潜,完成了验收试验规定的所有考核项目,高分过关。”刘健说,“一般而言,科研人员的任务就到此为止了,但我们马上又让水下机器人直接进入应用阶段,这在众多‘863’任务中还是首次。”

多项突破性进展

验收试验阶段和试验性应用阶段有什么区别呢?中科院沈阳自动化所副研究员赵宏宇告诉《中国科学报》记者,在第一阶段的西南印度洋中脊热液区大洋探测中,“潜龙二号”获得的断桥、龙旂热液区的近海底精细三维地形地貌数据等,和以往数据相对比都很吻合,这证明了“潜龙二号”的可靠性。

而在第二阶段的8次下潜中,“探索的完全是未知海域,人类在此之前完全没有涉足过,地形复杂,难度极大”。尽管如此,“潜龙二号”团队依然取得了多项重大突破。

在第一阶段,“潜龙二号”首次使用我国自主知识产权的AUV进行洋中脊热液区大洋探测任务,发现断桥、龙旂热液区多处热液异常点,获得300多张洋中脊近海底高分辨率照片,取得我国大洋热液探测的重大突破。

在第二阶段,“潜龙二号”完成了7个长航程探测任务,累计航程近700公里,探测面积达218平方公里,同时发现多处热液异常点。其中,单次下潜最大探测时间达到32小时13分钟,最大航行深度超过3200米。本航段“潜龙二号”连续4个长航程成功探测成绩也创下了我国深海AUV之最。

“这次海上应用中,我们实现了很多技术上的首次。”刘健介绍。如“潜龙二号”首次采用全新非回转体立扁形设计和推进器布局,增强了潜水器的机动性能;首次采用基于前视声呐的避碰控制方法,大大提高了障碍物的有效识别能力,实现了复杂海底地形条件下的有效避碰控制;国内首次在AUV上安装了磁力探测传感器,实现了近海底高精度磁力探测等等。

“‘潜龙二号’为我国开展深海资源大范围精细探测提供了重要技术装备,标志着我国深海资源勘查装备已达到实用化水平,使我国自主水下机器人技术及产品跨入了国际先进行列。”刘健说。

难忘的深海之旅

“潜龙二号”西南印度洋试验队共有17人,核心研发人员约10人,其他以应用人员为主。从2015年12月到2016年3月10日,“潜龙二号”团队在茫茫大海上度过了近三个月难忘的时光。

这是一支年轻的队伍,平均年龄在35岁以下。除了刘健在多年以前有过类似的深海航行,其他队员在此次航行之前并没有在大洋上待过这么久。

科研人员的海上之旅,绝大部分时间都处于忙碌状态。在“潜龙二号”没有下水作业的时候,大家要负责进行设备维护和数据分析工作;“潜龙二号”在水中作业期间,大家轮流值班,通过显示屏监测水下机器人的举动;“潜龙二号”上船后,大家下载其获得的数据并及时分析,同时进行机器人的电池更换等工作。

三个月的时光,对于年轻人来说,其实最难的是通讯不畅。“这些‘80后’的小伙子,基本都是独生子女,上有老下有小。一走这么长时间,家里很多事情都没法管,其实挺不容易的。”赵宏宇说,为了完成“潜龙二号”的海试,大家都牺牲了很多。

“长期以来,我们对于海洋权益的关注度不够,开发也落后于他国。”刘健说,随着经济的发展,海洋权益、海底矿藏对中国的发展将会越来越重要,这也需要我国有与之配套的科研研发实力与深海装备。在向深海进军的道路上,中科院的科研人员将会继续努力。

《中国科学报》 (2016-03-31 第1版 要闻)
 
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