「大洋一號」再出發，又一探海利器「潛龍三號」迎來海試

經歷3天的物資補給和人員輪換，4月15日，「大洋一號」再次起航，離開廈門現代碼頭，奔赴南海執行綜合海試B航段任務。與A航段不同的是，在此航段中，又一件探海利器——我國自主研發的4500米級深海資源自主勘查系統「潛龍三號」將迎來首次海試。

「潛龍」家族為何再添新成員？與家族其他成員相比，「潛龍三號」有何過人之處？此次海試對未來「三龍聚首」有何意義？記者就此採訪了專家。

僅靠「潛龍二號」難以滿足需要

長3.5米，高1.5米，體重1.5噸，立扁形身體，還有4隻「鰭」——從外形看，「潛龍三號」延續了「潛龍二號」的「黃胖魚」「基因」。

這並不奇怪，因為這對「孿生兄弟」的總設計師是同一個人——中科院瀋陽自動化所研究員劉健。劉健說，這種非迴轉體立扁魚形設計，有利於減少垂直面的阻力，便於潛水器在複雜海底地形中垂直爬升，也可以增強水面航行能力。

浩瀚的海洋中蘊藏著豐富的資源，但僅靠人類的潛水技術難以到達深海的絕大部分區域，水下機器人因此有了用武之地。水下機器人通常被分為三類：載人潛水器（HOV）、遙控水下機器人（ROV）和自主水下機器人（AUV）。

「潛龍」系列屬於自主水下機器人，可以自由行動，在較大的區域範圍內進行精細探測，自主導航、自主作業以及自我保護。

「十二五」期間，在中國大洋協會支持下，中科院瀋陽自動化所聯合中科院聲學所、哈爾濱工程大學等單位，研製了我國首台6000米AUV——「潛龍一號」，主要作業海域瞄準了海底較平坦的多金屬結核區。

與此同時，在國家863計劃支持下，歷時5年艱苦攻關，中科院瀋陽自動化所研製出4500米級深海資源自主勘查系統——「潛龍二號」，瞄準的是多金屬硫化物等深海礦產資源的勘探作業。

多金屬硫化物區的海底地形異常複雜，上下起伏達1000多米。相比「潛龍一號」，「潛龍二號」更像一輛越野車，能更好地在複雜地形中作業。

「由於我國在西南印度洋的多金屬硫化物合同區有約一萬平方公里，探測任務繁重，僅靠一台『潛龍二號』，難以滿足大洋深海資源探測的需要」劉健說。

在技術成熟的「潛龍二號」基礎上，2016年9 月，中國大洋協會與中科院瀋陽自動化所簽訂建造合同，目標是再研製一套具備微地貌成圖、溫鹽深剖面探測、甲烷探測、濁度探測、氧化還原電位探測、海底照相以及磁力探測等熱液異常探測功能的4500米級自主潛水器（簡稱「潛龍三號」），以提高對多金屬硫化物資源探測的效率，為大洋海底多金屬硫化物資源的調查評估提供服務。其中中科院瀋陽自動化所為「潛龍三號」的技術總體責任單位，國家海洋局第二海洋研究所負責探測載荷分系統研製，中科院聲學所負責微地貌測量系統設備研製。

在「潛龍二號」基礎上優化升級

劉健介紹，下潛前，科研人員會在「潛龍三號」的「大腦」中植入參數和使命配置，然後用吊車將其放到水中，之後解除吊車和潛水器之間的聯繫。

「潛龍三號」身上安裝了下沉壓載鐵和上浮壓載鐵。下潛到預定深度後，它自動拋掉下沉壓載鐵開始作業。完成作業後，它會自動拋掉上浮壓載鐵，實現自動上浮，工作人員再通過遙控掛鉤或拋繩等方式將它回收到母船。

為應對水下複雜的地形地貌，「潛龍三號」同樣採用前視聲吶作為避碰感測器。這種成像聲吶，也被認為是潛水器的「眼睛」，控制計算機把數據採集進來後，通過圖像處理方式來識別障礙和周圍環境，結合避碰策略，下達緊急轉向、緊急變深或變高以及跟蹤指令。在解除危機後，會通過在線路徑規劃引導潛器回到正確的軌跡上，使其繼續正常地執行任務。

4個可旋轉舵推進器相當於潛水器的「鰭」。依靠操控推進器和舵的運動，潛水器可以靈活地前進、後退、旋轉，在海底「翻山越嶺」。

在我國大洋40航次、43航次、49航次中，「潛龍二號」完成了近500平方公里的熱液區海底精細地形地貌探測、發現多處熱液異常點，獲得大量高清晰近底照片，為我國海底多金屬硫化物礦區資源評估奠定了科學基礎。

雖然是「孿生兄弟」，但劉健說，「潛龍三號」在「潛龍二號」技術基礎上進行了優化升級。其中最主要的變化是最大續航能力的增加，雜訊有所降低。

「『潛龍三號』的技術指標仍然是30小時，我們通過降低電子設備功耗，提高推進效率等措施，使最大續航能力有了明顯的提高。」劉健說。

為「三龍」聚首打下基礎

2017年年底，「潛龍三號」完成千島湖湖上試驗。此次湖上試驗歷時29天，共進行了43個潛次，主要驗證了「潛龍三號」主要技術指標和功能滿足合同要求，在最大速度、推進效率、全系統聲雜訊、最大續航能力上均有較大突破。

「由於海試存在風險，在此之前需要進行湖試。通常湖上試驗主要驗證各種技術指標和功能，而海試則驗證湖試無法驗證的指標，如最大深度指標等，偏重於功能性試驗。」劉健說，此次是「潛龍三號」首次海試，其技術狀態有待驗證，此外也存在出現技術故障、遭遇惡劣海況等風險。此次海試中除了對「潛龍三號」的主要技術指標和功能進行驗證，此外還將根據需求，在天然氣水合物試採區和多金屬結核試採區進行試驗性應用。按照計劃，海試通過後，「潛龍三號」將在我國大洋多金屬硫化物資源調查航次中被實際應用，不斷提升技術水平和性能。

值得一提的是，此次海試的依託母船，是我國海洋調查功勛船「大洋一號」。這是其2016年大修改裝後首次執行綜合海試任務。

在綜合海試A航段中，我國自主研發的「海龍Ⅲ」潛水器完成了400米級、2000米級、4500米級三個深度級別的海試，「海龍11000」潛水器完成400米級和2000米級海試。綜合海試A航段首席科學家初鳳友表示：「海龍Ⅲ」與「海龍11000」潛水器在我國潛水器「龍家族」中初出茅廬，為今後各種潛水器密切配合乃至「三龍」聚首打下了更加堅實的基礎。

記者同時了解到，服務於深海探測的新科考母船有望於2019年下水。屆時，它將可以同時搭載「蛟龍」「海龍」和「潛龍」，「三龍」聯手組成我國探秘深海大洋的國之重器。

來源：科技日報

編輯：陳小柒

審核：王小龍

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