“蛟龍”“海龍”“潛龍”三龍潛水器協(xié)同作業(yè)模式圖

4月30日，在完成深海最后一潛后，“潛龍三號(hào)”跟隨“大洋一號(hào)”船開(kāi)始返航。4月20日開(kāi)始，這個(gè)中國(guó)最先進(jìn)自主無(wú)人潛水器，先后進(jìn)行了包括兩次海試和兩次試驗(yàn)性應(yīng)用在內(nèi)的四次潛水作業(yè)，在全新挑戰(zhàn)中不斷刷新著紀(jì)錄。

最近一段時(shí)間，大洋深處熱鬧非凡，各路探海英雄頻頻刷新著中國(guó)自主研發(fā)的深海裝備挺進(jìn)藍(lán)海的紀(jì)錄。4月20日至30日，備受矚目的當(dāng)前中國(guó)最先進(jìn)自主無(wú)人潛水器——“潛龍三號(hào)”先后下潛四次，包括兩次功能性驗(yàn)證下潛和兩次實(shí)驗(yàn)性應(yīng)用下潛。結(jié)果表明，“潛龍三號(hào)”不但創(chuàng)造了深海AUV（無(wú)人無(wú)纜自治潛水器）單潛次航程最遠(yuǎn)的深海航行紀(jì)錄，并首次實(shí)現(xiàn)無(wú)人無(wú)纜潛水器與船載地質(zhì)取樣同時(shí)作業(yè)新模式。

5月2日，科技日?qǐng)?bào)記者連線正在返航途中的中科院沈陽(yáng)自動(dòng)化所“潛龍三號(hào)”副總設(shè)計(jì)師、本項(xiàng)目執(zhí)行負(fù)責(zé)人許以軍。他介紹說(shuō)：“實(shí)驗(yàn)性應(yīng)用下潛是對(duì)‘潛龍三號(hào)’可靠性非常嚴(yán)格的考驗(yàn)。在‘潛龍二號(hào)’技術(shù)基礎(chǔ)上，‘潛龍三號(hào)’通過(guò)減少電子設(shè)備功耗，提高推進(jìn)效率，在最大續(xù)航能力測(cè)試上取得了非常好的試驗(yàn)效果。”

4月20日—22日，“潛龍三號(hào)”先后進(jìn)行了兩個(gè)海試潛次。海試現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收專家組全程參與，在對(duì)“潛龍三號(hào)”最大工作深度、航速、無(wú)動(dòng)力下潛和上浮、續(xù)航力、衛(wèi)星通信、導(dǎo)航等50項(xiàng)試驗(yàn)考評(píng)項(xiàng)目進(jìn)行評(píng)判后，通過(guò)了現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收。

4月24日，海試首考成功的“潛龍三號(hào)”開(kāi)始試驗(yàn)性應(yīng)用第一潛，也是它的第三潛。4月26日被收回的“潛龍三號(hào)”經(jīng)過(guò)調(diào)試后進(jìn)行了第四潛。“每一次下潛都選擇不同的任務(wù)海域，每一次都是對(duì)深海復(fù)雜環(huán)境的新挑戰(zhàn)。”許以軍說(shuō)。

最先進(jìn)自主無(wú)人潛水器先進(jìn)在哪

許以軍介紹，“潛龍三號(hào)”是中國(guó)自主研發(fā)的潛龍系列潛水器新成員，以深海復(fù)雜地形條件下資源環(huán)境勘查為主要應(yīng)用方向，是在“潛龍二號(hào)”基礎(chǔ)上進(jìn)行的優(yōu)化升級(jí)。國(guó)產(chǎn)化程度更高，慣性導(dǎo)航傳感器及組合導(dǎo)航系統(tǒng)、高清照相機(jī)等核心部件由進(jìn)口改為國(guó)產(chǎn)；降低了電子設(shè)備的功耗，“潛龍二號(hào)”最長(zhǎng)可工作30多個(gè)小時(shí)，“潛龍三號(hào)”則高達(dá)40多個(gè)小時(shí)；推進(jìn)了系統(tǒng)噪聲降低、效率更高、抗流能力得到加強(qiáng)；聲學(xué)成像質(zhì)量得到相應(yīng)提高。

“國(guó)產(chǎn)化程度高、續(xù)航能力更長(zhǎng)，綜合性能更強(qiáng)，是‘潛龍三號(hào)’廣受關(guān)注的主要原因。”許以軍補(bǔ)充說(shuō)，“‘潛龍三號(hào)’這種非回轉(zhuǎn)體大型扁魚(yú)形設(shè)計(jì)，有利于減少垂直面的阻力，便于潛水器在復(fù)雜海底地形中垂直爬升、穩(wěn)定航行、高效避障、水面自航等。”

為應(yīng)對(duì)水下復(fù)雜地形地貌，“潛龍三號(hào)”和它的哥哥“潛龍二號(hào)”一樣，采用前視聲吶作為避碰傳感器，俗稱潛水器的“眼睛”。控制“潛龍三號(hào)”自動(dòng)駕駛計(jì)算機(jī)在采集數(shù)據(jù)后，通過(guò)圖像處理方式來(lái)識(shí)別障礙和周圍環(huán)境，結(jié)合避碰策略，下達(dá)緊急轉(zhuǎn)向、緊急變深或變高以及跟蹤指令，在復(fù)雜海底環(huán)境下靈活自如地避碰。

“潛龍三號(hào)”在深海復(fù)雜地形進(jìn)行資源環(huán)境勘查時(shí)，具備微地貌成圖、溫鹽深探測(cè)、甲烷探測(cè)、濁度探測(cè)、氧化還原電位探測(cè)、海底照相和磁力探測(cè)等熱液異常探測(cè)功能。其上還集成安裝了國(guó)內(nèi)先進(jìn)的高精度測(cè)深側(cè)掃聲吶設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)海底精細(xì)地形地貌圖的米級(jí)以下探測(cè)。

可在水下自主作業(yè)自主決策

許以軍向科技日?qǐng)?bào)記者介紹，“潛龍三號(hào)”的設(shè)計(jì)特點(diǎn)是無(wú)人無(wú)纜全自治水下機(jī)器人，即無(wú)人參與的智能型水下航行機(jī)器人。當(dāng)預(yù)定使命任務(wù)下達(dá)后，潛器下水航行作業(yè)不再需要潛航員操控，能夠自主獨(dú)立完成，通俗地講它就像水下的無(wú)人駕駛汽車，實(shí)現(xiàn)了水下?tīng)顟B(tài)的實(shí)時(shí)檢測(cè)、故障處理和智能決策。“潛龍三號(hào)”更適合大范圍自主探測(cè)，適用于復(fù)雜海底環(huán)境下多金屬硫化物資源勘查。

國(guó)家深海基地管理中心“蛟龍”號(hào)潛航員陳云賽也參與了本次“潛龍三號(hào)”的海試，作為“蛟龍”號(hào)潛航員，他對(duì)有人和無(wú)人潛器的區(qū)別深有體會(huì)。“載人潛水器（HOV）和無(wú)人無(wú)纜自治潛水器最主要區(qū)別在于，人是否在控制回路。載人潛水器執(zhí)行下潛任務(wù)時(shí)，人在艙內(nèi)執(zhí)行全部操控作業(yè)，可定點(diǎn)進(jìn)行精細(xì)取樣操作。如果把載人潛水器比喻為戰(zhàn)斗機(jī)，那么無(wú)人無(wú)纜自治潛水器就可以理解為無(wú)人機(jī)，它按照下潛前輸入的任務(wù)使命，在水下自主進(jìn)行航行探測(cè)作業(yè)，如遇緊急情況時(shí)可自主決策是否拋棄壓載上浮。”

陳云賽認(rèn)為，由于人在潛水器中，需要考慮的安全冗余和生命支持設(shè)計(jì)增多，載人潛水器系統(tǒng)較無(wú)人潛水器更為復(fù)雜。但由于有人在現(xiàn)場(chǎng)，可以開(kāi)展更為精細(xì)的水下取樣，并按照實(shí)際海底情況進(jìn)行計(jì)劃變更。相對(duì)于載人潛水器來(lái)說(shuō)，受傳感器和智能技術(shù)限制，目前無(wú)人潛水器更適合從事大面積的探測(cè)作業(yè)。“我相信隨著人工智能技術(shù)的進(jìn)步，無(wú)人潛水器也能夠從事水下自主取樣等精細(xì)作業(yè)。”

多潛水器協(xié)同作業(yè)迎來(lái)新時(shí)代

海洋科考特別是深海科考依托大型科考船平臺(tái)，船時(shí)費(fèi)用高，如何提高船時(shí)利用效率，降低運(yùn)行費(fèi)用，是未來(lái)深海科考必須解決的問(wèn)題。

“國(guó)際上海洋強(qiáng)國(guó)在提高深海科考效率上做出了有意義的探索，可為我國(guó)未來(lái)發(fā)展多類型潛水器協(xié)同作業(yè)模式以及多潛水器集群作業(yè)提供參考。”陳云賽告訴科技日?qǐng)?bào)記者，在“亞特蘭蒂斯”號(hào)科考船上，美國(guó)科學(xué)家很早就實(shí)現(xiàn)了全天候深潛作業(yè)，利用夜晚進(jìn)行無(wú)人潛水器作業(yè)，白天開(kāi)展載人潛水器下潛作業(yè)；利用自主潛水器探測(cè)的異常數(shù)據(jù)，作為載人潛水器下潛目標(biāo)點(diǎn)，全面提高了深潛作業(yè)的船時(shí)效率。

許以軍表示，“潛龍三號(hào)”第四次下潛到南海多金屬結(jié)核試采區(qū)，首次與船載地質(zhì)取樣設(shè)備同時(shí)作業(yè)，為深海綜合調(diào)查開(kāi)創(chuàng)了全新的復(fù)合型作業(yè)模式。未來(lái)隨著“蛟龍”號(hào)新母船等新型深海科考平臺(tái)的使用，我們也將積極探索多平臺(tái)協(xié)同作業(yè)模式，實(shí)現(xiàn)三龍協(xié)同全天候作業(yè)，提高航次綜合效益，構(gòu)建以任務(wù)為導(dǎo)向的協(xié)同作業(yè)與互助機(jī)制。（本文圖片由受訪者提供）

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“潛龍三號(hào)”呆萌設(shè)計(jì)源于“小丑魚(yú)”

“‘潛龍三號(hào)’外觀像個(gè)胖胖的黃魚(yú)，你們?nèi)绾侮欠Q它？胖魚(yú)、丑魚(yú)、黃魚(yú)？”記者好奇地問(wèn)道。

“潛龍三號(hào)比較呆萌的外觀設(shè)計(jì)，想法源于‘小丑魚(yú)’，由中科院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所‘潛龍三號(hào)’總設(shè)計(jì)師劉健研究員最終拍板確定選用。設(shè)計(jì)者們將卡通形象融入科學(xué)工程技術(shù)，希望科學(xué)技術(shù)與科普相結(jié)合，期待引起更多人有興趣探測(cè)海洋，投入海洋探測(cè)事業(yè)中。”許以軍揭秘了“潛龍三號(hào)”外觀設(shè)計(jì)背后科技人員的良苦用心。

“海上試驗(yàn)主要是對(duì)潛水器一些技術(shù)指標(biāo)和功能進(jìn)行測(cè)試，更偏重于功能性試驗(yàn)。‘潛龍三號(hào)’可以下潛深度4500米，深海是一個(gè)完全未知的環(huán)境，這次就是要測(cè)試‘潛龍三號(hào)’在大海深處的未知環(huán)境下的適應(yīng)能力。”

“深潛器是海洋開(kāi)發(fā)和海洋技術(shù)發(fā)展的最前沿和制高點(diǎn)之一，擁有自主核心技術(shù)的深海裝備更是國(guó)家綜合科技實(shí)力的象征。我們做的‘潛龍三號(hào)’海試就是要保證深海裝備的核心技術(shù)始終掌握在中國(guó)人自己手里。”許以軍雖有些暈船，說(shuō)這話時(shí)語(yǔ)氣依舊鏗鏘有力。