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“小黃魚”入海 我國深海機器人勘測面積破紀錄

來源:新京報

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所屬頻道:新聞中心

關鍵詞:機器人,深海潛水器,潛龍二號

        3月4日,“潛龍二號”被收上甲板。這條“小黃魚”上傳了最后一次下潛的數據,隨后被拆解成“魚骨頭”和一塊塊“魚肉”,裝箱準備回國。

      “小黃魚”入海 我國深海機器人勘測面積破紀錄
      過去的一個多月,是這臺年輕的4500米級自主水下機器人,在黑暗的未知深海打的第一場應用實戰。

      它不僅圓滿完成了我國第40航次大洋科考的第二航段任務,打破了我國深海潛器下潛持續時間、勘測面積、穩定性等紀錄,也發現了多處熱液異常點。更難能可貴的是,它在地形地貌極其復雜的西南印度洋,完成了200多平方公里的勘測,并首次帶回“精細”的海底地形地貌圖。

      “小黃魚”的總設計師劉健說,此次應用首戰圓滿告終,但并非句號,而是“未來大洋應用的開始”。

      “靠譜魚”

      一次性可下潛30小時

      在第二航段,“小黃魚”8次下潛到地形地貌極其復雜的西南印度洋海底,碩果累累。

      它完成了7次長航程探測任務,累計航程近七百公里,共勘測出了200多平方公里的精細海底地形地貌圖,超過了我國以往勘探的范圍。

      “潛龍二號是特別靠譜的國產設備。”此前的第一航段,評審專家之一孫元宏曾這樣說道。

      “小黃魚”的總設計師劉健總結說,“潛龍二號”獲得了前所未有的大范圍近海底精細地形地貌圖,也獲得了近海底磁力等多種探測數據。

      即使自己跟自己比,“小黃魚”在應用階段的下潛時間也累計達近200小時,接近第一航段的四倍。且基本每次都實現或接近30小時的最大工作時間,其中最多一次連續完成了4個長航程。

      對這點,劉健尤為興奮。他解釋說,每次潛器釋放、回收需要時間,而數據上傳下載、維護保養、數據分析也需要時間。對“一寸光陰一寸金”的大洋科考來說,能夠一次性長時間探測,意味著高效率應用,也意味著我國深海無人潛器在可靠性上達到了新的水平。

      “熊孩子”

      偏離航線差點“走丟”

      “潛龍二號”在第二航段中雖說總體相當順利,但也并非沒有曲折。

      第五次下潛,因為導航系統出現了點異常,潛器定位與實際位置不吻,導致它偏離了既定航線。

      當時空氣里都充滿了緊張與焦慮,母船上的監控顯示屏被持續圍觀著,劉健在不同實驗室間匆匆往返,一言不發,其余成員也來來去去,嘗試各種解決方式。

      “這可真是個熊孩子,千萬別走丟了。”一名其他課題組的人說道。

      最終,解決了通訊問題后,母船找到了潛器,發出提前終止任務的指令。

      事后工程師們對操作規程等進行了調整。此后潛器再未出現類似問題,全部順利完成任務。

      如今航段幾近結束。劉健回顧整個航段認為,總體順利除歸因于潛器本身狀態較好、團隊精心調試準備外,也與解決航段中暴露的問題有很大關系。

      “第一航段中,潛器首次到有著復雜地形地貌的西南印度洋深海,遭遇了一些問題,包括對水流和地形認識不足等人為錯誤”。他說,正是這些問題,團隊吸取教訓、采取措施從而將潛器狀態恢復到最佳。在第二航段中新問題的暴露也是如此。

      “越野車”

      駛入黑暗的海底世界

      本航段的探測任務分別在“龍旂”、“斷橋”和“玉皇”三個海域。攜帶著“小黃魚”的“向陽紅10號”根據天氣預報情況在這三個熱液區之間反復來回。

      作為本航段最優先任務,每當海況變好,一定是“小黃魚”首先下海。

      正因為周邊有洋脊、斷裂和火山活動,才出現了具有極高科研價值的熱液區。但這些地方的海底地形也極為復雜,在此之前,從未有中國的自主水下機器人(AUV)近距離觀察它,也因此無法獲得較大范圍的近海底資料。

      科研人員總喜歡打比喻說,主要針對多金屬結核區的“潛龍一號”像是普通轎車,而專門針對地形復雜的熱液區設計的“潛龍二號”,更像是越野車。

      直到這輛“越野車”駛入黑暗的海底世界,科研人員才真正感受到海底地形的復雜。

      在“龍旂”作業區,潛器的速度總是在規定的100米離底高度上下變化,傾斜角忽而正十幾度,忽而負幾度。副總設計師趙宏宇解釋,潛器總在自我調整到離底100米高度,高時會朝下降,低時往上升,這也意味著其分別在“下山”和“上山”。

      有時潛器速度甚至會變成零。這意味著它進入了“懸停”狀態。此外,當探測地形的傾斜角過大,潛器就會時而上升,時而向前,“就像上下樓梯一樣”。在龍旂及玉皇熱液區,潛器忽上忽下、“打懸停”的動作特別頻繁,意味著“山”特別險峻,有懸崖峭壁等復雜地形。

      “矯正鏡”

      海底有了“精細”地圖

      幾乎每天從早到晚,年輕的數據處理技術專家王弘毅都在計算機前處理海底三維圖。每次下潛會帶回來500GB的數據,隨著她面前的四塊2TB硬盤慢慢裝滿,兩張有著前所未有的清晰度的地圖也拼全了。

      “龍旂”熱液區的地形最為復雜,“小黃魚”共在此下潛4次。有時,它沿著山脊橫掃出“半邊山”,有時,它掃出的是“平原”加“懸崖”,等到4張地圖拼起來后,可以很清楚地看出,這兒大部分區域是超1000米的崎嶇“山區”。

      據介紹,每次下潛規定的探測面積都不少于25平方公里,山區最高點到最低點的起伏高度都達1000到1700米。

      “斷橋”熱液區則相對平緩,它更像是陸地上的丘陵地帶,但也由若干高高低低、互不相連的山丘組成,最大相差750米。

      在無人潛器探測前,通常用科考船自帶的多波束等聲學手段掃描大洋深處,精度通常為50米一個點。而潛器距海底在幾十米到100米之間,精度能夠達到1米甚至半米。相比之下,基于“潛龍二號”帶回的大量數據形成的海底圖,其清晰程度,如同一位深度近視患者戴上了度數合適的矯正眼鏡。

      這200多平方公里的三維圖,也是我國無人潛器第一次帶回如此大范圍面積的“精細”海底地形地貌圖。

     


    (審核編輯: 智慧羽毛)

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