不需電，不需油，不需人的新型海洋探險家環遊南極洲後安全返回

文/有鉗出品

當你看到這張圖的時候，你會想到什麼？我可能會想到這是一個沉船的殘骸。然而事實上，它是一艘好船，難道駕駛員是沉在了海底嗎？都不是！它是一艘厲害的船，它不需要電，不需要油，更重要的是，它還不需要人。

這是利用風能和太陽能發電的一種海洋無人艇，它們勇敢地航行在人類很少涉足的地方——包括嚴酷無情的南極洲。

2019年1月19日，一艘名叫 SD 1020的無人水面載具離開了紐西蘭的布拉夫，臨走前它有一個艱巨的任務。SD 1020必須覆蓋南極(南部)海洋周圍22000公里(11879海里)的區域，那裡偶爾會有巨浪高達近24米，強風速度超過65海里/小時——地球上最寒冷、最偏遠、最危險的水域——不知從哪裡冒出的冰山。對此SD 1020下了巨大的決心，2019年8月3日，它安全返回布拉夫，成為有史以來第一艘完成南極洲自主環遊世界任務的船隻。

1020號航班在暴風雨中接近紐西蘭的布拉夫，成為第一艘南極環遊世界帆船，在196天內環繞南極海洋航行了22000公里

SD 1020是風力和太陽能驅動的海洋無人艇大家庭中的一員，這些無人艇平均每天可以航行100公里。它們由一個7米長的窄船體、一個5米高的機翼和一個2.5米吃水的龍骨組成。 這些無人駕駛帆船可以在任何海邊碼頭部署和修理，它們可以裝進一個集裝箱，然後被運輸到任何出發地點。 比如從碼頭部署好以後，規劃好航行的研究區域，然後成功返回，任務就完成了。

那麼這些無人艇是誰設計、生產和管理的呢？

答案是國外一個叫Saildrone 的公司，這個公司的工程師、創始人和首席執行官叫理查德?詹金斯。 他表示他們設計的這些海洋無人艇並沒有給穿過他們路線的海洋或任何海洋生物帶來風險。

2018年，第四代無人駕駛帆船從舊金山出發，執行「白鯊咖啡館」任務

為了進一步確保安全運行，每個水面無人艇都配備了自動識別系統（AIS）收發器，導航燈，雷達反射器，高能見度的垂直翼顏色和四個船載攝像頭。安全是重中之重，而Saildrone以其良好的安全運營記錄而聞名。

Saildrone感測器有效載荷由科學級儀器組成，並與NOAA的太平洋海洋環境實驗室緊密合作。

該感測器套件可實時測量關鍵的大氣和海洋環境變數，包括太陽輻照度，長波輻射，大氣壓力，氣溫和濕度，風速和風向，海洋表皮溫度，散裝水溫，葉綠素和有色溶解有機物，大氣以及二氧化碳的海水分壓，溶解氧，鹽度和酸度水平等等。

這些水面無人艇還配備了聲學多普勒電流剖面儀（ADCP用於測量水流速度的聲納系統），用於生物量評估和測深的科學回聲測深儀以及用于海洋哺乳動物研究的無源聲學記錄儀。感測器套件連接到車載計算機，這些計算機通過衛星通信將數據傳輸到我們在岸上的數據中心。

那麼這些水面無人艇主要用途又有哪些呢？

當 SD 1020從 Bluff 發射時，它被「命令」去完成一系列的科學目標。 其中大部分是關於調查磷蝦的丰度、海洋捕食者和獵物之間的直接和間接關係、海洋二氧化碳的吸收和總體酸化---- 這些目標是與美國、歐洲和澳大利亞的著名研究機構合作制定的。 但是 SD 1020並不是單獨行動的。

同一天離開紐西蘭海岸的，還有另外兩架 名為SD 1022和 SD 1023號的無人艇，它兩在 SD 1020旁邊發射，但是在途中受損，不久就不得不返回 。 (這兩架無人艇於去年五月重新出發，目前正在南大西洋收集磷蝦數據。)? 為什麼單單SD 1020成功了呢？ Sd 1022和 SD 1023有一個高而細長的機翼，無法承受超過60節的風速和隨之而來的巨浪; 恰恰相反，勝利的 SD 1020就 有一個堅固的新設計的「方形裝備」 ，能夠承受15米長的海浪捲起和淹沒的巨大力量。 這是詹金斯10年研究的成果，有趣的是，詹金斯此前曾成功打破風力驅動汽車的陸地速度紀錄。

詹金斯說: 「南大洋是我們這個星球上最未經檢查的區域之一。無人艇能在海上航行這麼長時間，是工程技術的進化。」。

SD 1022和 SD 1023在收到新的」方翼」後重新部署到南大洋

雖然科學家們還沒有完成他們的調查，詹金斯相信，在環繞世界上最年輕的海洋無人艇?--SD 1020帆船，航行196天後安全返回而帶到岸上的數據將對我們之於環境、天氣和氣候的理解產生巨大影響，並將有助於航運、漁業和石油和天然氣的勘探。

因為南極洲獨特的極端的寒冷氣候條件，先前對於南極洲的勘探是比較少的。而「先進的自動化和無人化技術可以真正提高對我們海洋的認識。」

物理海洋學家、大氣科學家、 主任喬蒂卡?維爾馬尼說: 「通過南大洋碳和氣候觀測與建模項目(旨在解開南大洋的奧秘並確定其對氣候的影響的多機構項目)，數據顯示，南大洋可能不會像迄今為止所認為的那樣吸收大量的碳，然而，這些數據中存在一些不確定性。」 顯然，她認為帆船任務是一項偉大的成就: 「強風和巨浪，以及冬季南極海洋極端惡劣的環境，使得用載人船隻準確採樣變得極其困難。」

這張照片拍攝於2019年南極環遊世界期間的 SD 1020機載相機

南加州大學(University of Southern California)電氣工程系統教授彼得羅斯?約安諾(Petros Ioannou)也認為，在海洋勘探領域取得如此大的進展，是該技術前進方向的傑出表現。

「擁有所有這些無人駕駛飛行器真是太好了，」約安諾說，「在極端的惡劣的環境之下，人類在船上是無疑存在生命危險。」

所以這些無人艇變得非常強大，他們可以發現以前不可能發現的東西。 但是，約安諾很快就對這些無人艇的安全性提出了質疑。

「如果海盜干擾來自指揮中心的信號，並將無人艇指向其他地方，會發生什麼? 」 他問道， 「如果你與帆船失去聯繫怎麼辦？ 它如何恢復？ 它會遵循什麼樣的協議？ 它的失效模式如何？ 例如，你能把它沉下去嗎？ 如何消除造成重大事故的風險? 」

當被問及帆船是否具有故障模式時，詹金斯表示，無人艇沒有具備自毀能力，因為它們的數據是加密的，而且無人艇沒有報廢價值——也就是說打撈無用。

那麼誰將從這些技術中受益呢？約安諾似乎也不確定。

「比方說，你繪製海洋地圖，就像我們繪製空間地圖一樣。 誰來為此買單？ 誰能從深海的知識中獲益？ 我們知道海底有礦物質。 可能是由石油開採公司來買單嗎? 」? (人們認為南極海洋蘊藏著大量的大陸斜坡和天然氣田，以及像黃金這樣的寶貴礦藏。)。

SD 1023在南極海洋的一場風暴中機翼受損，正在返回紐西蘭進行修理

與此同時，去年八月，另一個家族成員，SD 1021，完成了無人艇最快穿越大西洋的記錄。 Sd 1021於5月25日從位於北大西洋的百慕大群島出發，任務是航行至索倫特海峽，該海峽將懷特島與英格蘭大陸分隔開來，在75天的航程中航行3000海里(5550公里)。 這又是一次創紀錄的帆船比賽，據其公司網站介紹，帆船收集了所有任務的數據，包括魚類資源評估、海洋哺乳動物跟蹤、測深製圖、監測海洋生態系統的變化，以及改進的天氣預報。

該公司目前在全球部署了30架無人艇，目標是像滾雪球一樣擴大無人艇的規模。 詹金斯表示: 「我們今年將生產100架無人艇，明年打算生產200架。明年，我們希望再有10至20輛無人艇永久環繞南大洋航行。」

預計有1000架無人艇漫遊在這個星球上，這是 Saildrone 的 CEO 的終極目標，他想用無人艇填滿地球。詹金斯表示: 「我們從以前從未收集過數據的地方收集數據，並證明我們有能力在全球任何地方全年導航。」「這為理解天氣和氣候開啟了一個全新的篇章。」

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