當地時間2月15日晚,西南印度洋,科考船“向陽紅10號”攜帶的吊架掛鉤成功鉤住了深海潛水器“潛龍二號”,并將之緩緩送上后甲板。藉此,我國首臺自主研發的面向神秘的大洋熱液區探測的4500米級自主水下機器人的首次試驗性應用任務成功完成。
2月15日,“潛龍二號”深海機器人正在接受最后調試,準備下水。
2月15日,作業組多人從各個方向拉起“潛龍二號”,準備入水。
作業組正在拉繩維持潛器平衡。本組圖片攝影:新京報記者金煜
新京報快訊(特派記者 金煜)當地時間2月15日晚,西南印度洋,科考船“向陽紅10號”攜帶的吊架掛鉤成功鉤住了鮮黃、魚形的深海潛水器“潛龍二號”,并將之緩緩送上后甲板。藉此,我國首臺自主研發的面向神秘的大洋熱液區探測的4500米級自主水下機器人的首次試驗性應用任務成功完成,意味著其已開始為我國勘探西南印度洋海底資源,調查極為復雜的海底地形地貌做出貢獻。
茫茫印度洋,首次開始應用
當地時間2月15日下午2點,科考船“向陽紅10號”緊鄰后甲板的監控室內,幾名值班的年輕的科研人員一邊盯著數據實時滾動的屏幕,一邊開起了打賭的玩笑:在深海潛水器“潛龍二號”何時浮出水面這個問題上,有人猜是2點,有人猜是4點,作為潛水器的總設計師,劉健也參與了打賭,他猜了3點。
劉健來自中科院沈陽自動化研究所,操著一口標準的東北腔,“都瞎猜的,我們誰也不知道它什么時候會上來?!?正是因為這是一臺全自治的水下機器人,“潛龍二號”十分智能,母船并不需要給它實時指令,它自己就可以決定什么時候結束任務,浮出水面。 對于正在西南印度洋執行第40航次第二航段任務的我國第一艘官方和民營資本合作的新型科考船“向陽紅10號”來說,其上負載的“潛龍二號”是這次科考任務中最大的亮點。該航段首席科學家倪建宇介紹,潛水器項目是該航段中最主要,最優先的科研任務。
作為“十二五”國家863計劃深海潛水器裝備與技術重大項目的課題之一,“潛龍二號”此前已分別在我國南海和西南印度洋進行了海上試驗。
今年1月10日,也就是“向陽紅10號”上一個航段中,該深海機器人首次成功下潛至1600米指定位置,獲得了設定區域的精細海底地形地貌圖,實現了它在洋中脊海底的首次勘探,第一航段的試驗結束后,多位隨船現場驗收試驗專家對其各方面性能進行了嚴格的打分,并最終通過了驗收。
從南海試驗以來,潛龍二號一共執行了24次下水任務。在西南印度洋進行了8次,雖然和國外那些研發已久的水下機器人下水的次數比起來這還少得多,但運行順利,已完成試驗階段規定的全部內容。而現在,“潛龍二號”進入了試驗性應用階段,雖然還不完美,但它已開始參與到勘探西南印度洋海底資源的實際工作中。
“黃色小魚”設計感極強
2月14日,1.5噸重的“潛龍二號”擺在后甲板,開始最后的調試,準備下水進行一天多的勘測。母船進入作業區后遭遇多日惡劣天氣,而這一天海況終于有所起色,船長判斷,第二天的海況會更好,有利于回收。
科考船上滿是重型設備,實驗器材,進入作業區的后甲板須穿工作服,戴安全帽,而這臺深海機器人強大的“設計感”則為這種沉重的作業環境帶來一絲可人的氣息。沒有人會否認,“潛龍二號”看起來像是一條嫩黃色的熱帶魚,此前,還有人把它形容成動畫片角色“尼莫”。
劉健也不否認這點,但對所有關于他是否從魚身上得到啟發的疑問,他都會解釋,自己設計初衷并非為仿生,而是為了滿足熱液區探測的需求而設計,最終,“大自然、生物界進化的結果,跟我們科技研究逐漸優化的結果,兩者最后殊途同歸?!?劉健介紹,通常的潛器設計為回轉體,橫向和縱向的阻力比較平衡,但對于熱液區這樣具有非常復雜地形的地方,潛器需要不斷垂直進行調整,“可以說是翻山越嶺,爬山下山”,為此,他們將“潛龍二號”設計成現在的“立扁型”,大大增強了潛器垂直面的靈活性和機動能力。而且,立扁型的設計,使之具有很高的抗風浪能力,即使在浪大的海面上,也可以如不倒翁一樣保持不被翻身。
除此之外,它在海面上還具有一定的航行能力,可以通過母船的遙控器進行簡單的操控。這個還處于“幼年期”的水下機器人已經進入3000多米深的西南印度洋熱液區海底,去探測復雜多變的海底。它身上攜帶可以測量鹽度、溫度、深度、濁度、甲烷、側掃聲納、磁力儀、照相機等多個傳感器,最終將在近海底采集各類信息,以期最終繪制出海底的地形地貌圖來。
“潛龍二號”入水前。
正在入水的“潛龍二號”。
“潛龍二號”總設計師劉健緊張地盯著作業組調試潛水器準備下水。本組圖片攝影:新京報記者金煜
機器人也會 “長大”
20多個作業人員從各個方向拉著牽繩,在四面平衡中,A型架緩緩地將“潛龍二號”放入船尾的水中,一眨眼間,這條黃色的“魚”就消失在了水里,只剩撲打出白沫的浪涌。
“接下來就看它的了,‘孩子’要有出息,晚點回來我們也高興?!?潛水器入水后,劉健望著海浪說,他挺喜歡把它叫做“孩子”。在他看來,“潛龍二號”下水作業的這段時間,母船上的科研人員除了值班之外,反而可以休息一下,因為對于這臺進入工作狀態的智能水下機器人來說,人其實也做不了什么。因為帶寬有限,工作狀態中的潛器只向母船發來如高度、深度、位置等簡單的信息,大量的聲學影像等探測信息都被儲存起來,等到其回到母船,人才會有海量的數據分析要做。
劉健說,設計這臺全自治水下機器人,初衷就是要讓人的指令干預越少越好??蒲腥藛T事先對機器人編寫使命任務,如此次的勘探目標是西南印度洋一塊約30多平方公里的熱液區的海底,其被“切割”成數條橫線線路,機器人將沿著線路在海底來回橫掃,其上攜帶的各種傳感器采集各類信息。
根據事先輸入的指令,有三種情況會使得機器人終止任務,浮上水面。一是電力耗盡,二是任務完成,三是出現重大故障。除此之外,編程者也設計了一條30個小時的最大工作時限以確保機器人的安全,對于14日的這次下潛任務,這個最大安全時限意味著其必須在2月15日下午5時之前開始上浮。
“潛器研發五年,孩子帶五年也該長大了?!眲⒔〕3SX得對潛器的研制如同培育孩子成長,而每次潛器下海,他的心中也既緊張,又充滿期待,“就像期待自己的孩子一樣,希望它能長大,能獨立?!?nbsp;
2月18日,濕漉漉的潛器被回收到母船。新京報記者金煜 攝
首次堅持走完全航程
2月15日下午4點45分,監控屏幕上,潛水器發來的高度數據開始變小,在連續30個小時正常工作后,它發來了“97”的代碼,這意味著已達到最大工作時限,“潛龍二號”自動終止任務,開始上浮。
此前的西南印度洋驗收試驗中,出于考察各種性能的目的,這臺深海機器人每次下水只進行不到10個小時左右的任務,而堅持了整整30個小時的全航程探測,這是它在熱液區的第一次。
然后,只有被安全回收,任務才能算是成功的,而回收也是整個過程中關鍵環節。一個小時后,潛水器在距離母船上千米外浮出水面,母船調向朝之徑直開去??拷鼤r,從其左側緩緩駛過,并盡可能靠近。潛水器在船的一側越來越靠近,它黃色的機身隨著海浪上下起伏,上方的感應器閃爍著紅燈,頭頂不時有海鳥盤旋。
作業組20余人早已等在甲板一側,他們嘗試用拋繩、撐桿等試圖勾上潛水器,然而,此時,風力突然加大,海浪開始翻滾,潛水器被海浪推得忽遠忽近,很難用普通的甩繩鉤勾住。這是一個需要技巧的工作,不僅要攔截住潛水器,而且還得防止它過于靠近母船造成撞擊。最終經過努力,作業組終于用繩子套住了潛水器吊鉤。這個滿載著各種數據的濕漉漉的“機器魚”被小心翼翼地拖了上來。
此時夜幕已落,科學家和工程師們很快對“潛龍二號”進行全身檢查?!棒~肚子”被打開,連上一根長長的網線,開始下載數據, “魚背”也即將被打開,以便更換電池。 “休息”了一天后,17日,“潛龍二號”再次下水,繼續探尋另一塊新的未知海底世界。
“目前看,這個潛次是成功的?!焙蕉问紫茖W家倪建宇說。劉健也表示,潛水器下到了數千米以下地形極為復雜的海底,第一次持續工作到30個小時的最大時限,回收也基本順利,潛水器在執行探測任務時能夠按規劃路徑航行,而至截稿前的初步數據分析情況看,探測數據都被導出且基本有效,這意味著“潛龍二號”的首次試驗性應用任務成功了。
“大洋渺茫,都是未知數,每次孩子下去探測的都是未知世界,每次都是新的考驗,但每次下潛,我們都可以提供更多的寶貴數據供科學家做分析,豐富我國的海洋智庫,尋找人類所需的寶藏,同時也為進一步探測提供依據?!眲⒔≌f。