作者:倪伟波/整理 来源: 发布时间:2018-2-1 15:54:30
2017中国十大科技进展新闻
“海翼”深海滑翔破世界纪录

 
2017年3月,西太平洋马里亚纳海沟。
 
在这个地球上最深的地方见证了一个新的世界纪录的诞生:我国自主研发的“海翼”号水下滑翔机完成大深度下潜观测任务并安全回收,最大下潜深度达到6329米,刷新了水下滑翔机最大下潜深度的世界纪录。
 
新型水下无人潜航器
 
圆筒状修长的身体,前部长着一对翅膀,头呈圆弧状,后面拖着长长的天线尾巴。外形如此“其貌不扬”的“海翼”号实则大有来头。
 
“海翼”号水下滑翔机是根据中国科学院B类战略先导专项的部署,由中国科学院沈阳自动化所研制的、具有完全自主知识产权的新型水下观测平台。包括工作深度300米级、1000米级和7000米级等多种不同作业深度的水下滑翔机,分别承担不同的任务,这些水下滑翔机被命名为“海翼”系列。而这次打破世界纪录的,就是其中的7000米级水下滑翔机。
 
作为一种新型水下无人潜航器,“海翼”号无需螺旋桨等推进装置,运用活塞原理改变自身浮力,便可实现在海中移动。
 
具体来说,“海翼”号装配有一个类似于鱼鳔的油囊和可以前后移动的电池。要下潜时,其“鱼鳔”缩小,减小浮力,同时电池自动前移,其头部就下潜,“翅膀”会产生向前的推力,这样“海翼”号就有了水平方向速度。要上浮时,“鱼鳔”鼓起,浮力增大,电池自动后移,它就会抬起头向上滑行。在不断的下潜上浮过程中实现折线前进,就像海豚一样在大海保持航向不断前行。就这样,“海翼”号在水下沿着“W”形运动轨迹前进。这种驱动方式只需要在调节电池位置和“鱼鳔”的时候耗费少许电能,这也造就了其超长的续航能力。
 
如此独特的推进方式使“海翼”号得以跑得远。2014年10月,“海翼”号长航程水下滑翔机完成了长航程试验,此次海上试验不间断连续航行1022.5公里,持续30天,创下我国深海滑翔机海上作业航程最远、作业时间最长的纪录。
 
而这还不够。由于人们对于深海的了解极其有限,因此惟有跑得深才可以打开探索深海的另一扇大门。
 
众所周知,随着深度的增加,水下滑翔机承受的压力也会不断增大。水下6000米的压力约为60兆帕,相当于一只手掌承受60吨物体的压力。因此滑翔机必须要穿更厚重的“耐压服”才能抵抗海水的压力,但厚重的“耐压服”又会导致身体变得笨重,携带电池的空间也被挤占了,没有以前跑得远。
 
为了克服这一问题,科研团队给“海翼”号7000米级滑翔机穿上了一种由轻质碳纤维材料特制的“衣服”,既减轻了滑翔机的体重,又增加了携带的电池量,保证了滑翔机在跑得更深的同时还能跑得更远。
 
“深潜冠军”挺进世界新深度
 
此次,“海翼”号在马里亚纳海沟共完成了12次下潜工作,总航程超过134.6公里,收集了大量高分辨率的深渊区域水体信息,为海洋科学家研究该区域的水文特性提供宝贵资料。
 
无疑,“海翼”号创造的深海滑翔“世界之最”,标志着人类探测、了解和利用海洋这片神秘的水世界又迈进了一大步。要知道,下潜深度超过6000米也就意味着可以对世界上97%的海域进行观测。
 
然而,罗马不是一天建成的。“深潜冠军”同样不是一天炼成的。
 
实际上,我国水下滑翔机的研究起步较晚。由于西方国家在水下滑翔机技术上对我国实行封锁,中科院沈阳自动化研究所的“海翼”号水下滑翔机完全是由我国自主研发的。
 
自2003年起,中科院沈阳自动化研究所便开始持续开展水下滑翔机的研发工作,突破系列关键技术,于2005年研制出我国首台水下滑翔机原理样机,2008年研制出工程样机,2009年在南海完成海上试验。13年来,中科院沈阳自动化研究所已研制出了浅海、深海、深渊等不同型号的水下滑翔机20余台。
 
虽然水下滑翔机的身材比较小巧,但是本事却不小。“海翼”号水下滑翔机搭载了很多传感器,可以测得海水的温度、盐度、浊度、叶绿素、含氧量等信息,为海洋科学家的研究提供丰富的数据。当然也可以根据需求搭载其他传感器。
 
如今,不断寻求突破的“海翼”系列已经将足迹延伸至印度洋。2017年12月11日,一台1000米级“海翼”水下滑翔机在东南印度洋布放下水,开始执行剖面观测。
 
2018年1月2日,该滑翔机顺利完成了预定3条断面的观测任务,到达预定回收地点,出水位置与正在附近作业的母船相距只有1公里。本次“海翼”水下滑翔机海上连续工作23天,航行距离705公里,获得了190个剖面数据。
 
至此,“海翼”系列水下滑翔机圆满完成了2017年所有海上观测任务,共完成了23台次应用,安全回收率100%,海上累计观测天数529天,海上观测距离12600多公里。大规模、高强度的海上应用,充分验证了我国“海翼”系列水下滑翔机的可靠性和稳定性。
 
未来,通过技术的不断更新,“海翼”号将会搭载更多的科学探测设备,带着科研人员的期待,在浩瀚的海洋中跑得更快、更远、更深!■
 
《科学新闻》 (科学新闻2018年1月刊 封面)
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