维科技|中国深海竞争力提升 海斗一号万米科考应用的现实意义

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继2020年6月创造中国潜水器领域多项第一,完成首次万米海试与试验性应用任务之后,中国科学院沈阳自动化研究所2021年10月10日对外发布,在新近结束的马里亚纳海沟深渊科学考察中,由该所主持研制的“海斗一号”全海深自主遥控潜水器取得世界级成果,在国际上首次实现了对“挑战者深渊”西部凹陷区的大范围全覆盖声学巡航探测。

人类所处的地球,表面积的71%是浩瀚的海洋,海底蕴含的丰富石油、锰团等资源吸引着工业发达国家竞相进行着海洋开发事业,当下国际海底区域竞争形势已日趋激烈。

开发利用深海必然离不开深海装载装备,深潜技术是进行海洋开发的必要手段,它由深潜器、工作母(水面支援船)和陆上基地组成一个完整系统。深潜器是该系统的关键部份,其民用、军事领域的研发应用在全球已是竞争激烈,多个国家都在竞相投入。

此次“海斗一号”实现万米科考应用,表明了中国全海深无人潜水器正式跨入万米科考应用的新阶段,填补了当前国际上全海深无人潜水器万米科考应用的空白。

海水深度每增加100米,压力便会增加10个大气压,故而深潜器建造难度颇大,其电气化、自动化程度高,目前全球仅有美国、日本、法国、俄罗斯、中国等少数国家拥有建造深海载人潜水器的能力。

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作为具有水下观察和作业能力的活动深潜装置,深海潜水器大致可分为带缆水下机器人(ROV)、无缆自主水下机器人(AUV)、自主遥控水下机器人(ARV)和载人潜水器(HOV)等类型。

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2002年,中国863计划重大专项“7000米载人潜水器项目”正式批复。经过多年联合攻关,中国实现了深潜器耐压结构、生命保障、远程水声通讯、系统控制等关键技术的突破,并不断取得新的进展。

近年来,随着中国加大海洋科考投入力度,已自主研发出水下机器人、水下滑翔机、载人潜水器等多款海洋观测装备,“蛟龙”、“海龙”、“潜龙”、“海斗”、“海马”、“海燕”、“深海勇士”等探海神器已声名在外。

2017年5月5日,中国“蛟龙”号载人潜水器在南海北部的浦元海山发现多金属结核区,同时带回珍贵的生物样品。( 新华社)

从“嫦娥”探月到“长五”飞天,从“蛟龙”入海到航母入列……探海神器被中国领导人习近平点名将其与航天工程并列而言,其对中国的战略地位可见一斑。

2012年,中国自主研发的“蛟龙”号载人潜水器海试成功,作为载人潜水器,它首度开创了世界作业类载人潜水器最大下潜深度7,062米的历史,并先后在南海、东太平洋、西南印度洋、马里亚纳海沟等七大海区开展了152次下潜,获得了高质量弥足珍贵的地质与生物样品3,800余件。

2012年6月30日,中国自主研发的“蛟龙”号载人潜水器在进行7,000米级海试最后一次下潜试验。(视觉中国)

“海斗一号”是中国科技部“十三五”国家重点研发计划“深海关键技术与装备”重点专项立项支持项目,作为一款自主遥控无人潜水器,具有独特的“三合一”多模式操控和作业模式,同时具备多种类型潜水器的本领,能大范围自主巡航探测,且能实现实时定点精细观测,可通过所携带的机械手采集样品。

在AUV模式下,“海斗一号”潜水器可在海底自由穿梭,实现大范围自主巡航观测;在ROV模式下,通过光纤微缆与母船连接,潜水器可在指定海底区域进行定点精细观测和机械手作业,通过光纤微缆实现回传海底高清影像;在ARV模式下,潜水器通过光纤与母船连接,既可大范围自主巡航观测,又可进行定点精细观测、采样作业和实时影像回传,观测与作业模式灵活切换。

自2016年7月立项以来,“海斗一号”科研团队突破了多项关键核心技术,并开展了系列测试验证。于2019年8月完成了南海4,500米阶段性海试,于2020年5月实现了马里亚纳海沟的首次万米成功下潜,并入选了2020年中国两院院士评选的“中国十大科技进展新闻”。

在中科院沈阳自动化所所长于海斌研究员看来,“海斗一号”此次连续万米深潜与科考应用的成功,是中国海洋科技领域的一个重要里程碑,标志着中国无人潜水器技术与装备进入了全海深探测与作业应用的新阶段,标志着中国在全海深无人潜水器领域正在迈向国际领先水平,正在实现由“并跑”向“领跑”的转变。

在AUV模式下,“海斗一号”打破了多项无人潜水器的世界纪录,包括最大下潜深度达10,908米,海底连续作业时间超过8小时,近海底航行距离超过了14公里,填补了中国全海深无人无缆潜水器自主模式技术与装备空白。

此外,“海斗一号”还首次在国际上对挑战者深渊西部凹陷区进行了大范围、全覆盖声学巡航探测,并首次实现了无缆无人潜水器自主模式万米坐底并连续拍摄高清视频影像。在自主遥控混合模式下,“海斗一号”在万米海底连续工作超过10小时,达到了国际先进水平,创造了中国潜水器万米海底最长工作时间的纪录,并实现了万米海底定点实时高清精细观测。

从全球范围来看,拥有大深度潜水器,具备精细深海作业能力,是一个国家深海技术竞争力的综合体现,而中国在这方面不断向世人呈现的一个又一个世界纪录,必定会带来不少改变。

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