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“潛龍二號”試驗性應用首潛成功 能按規劃路徑航行
www.hellotw.com    日期:2016年02月18日 14:14    來源:新京報   字號:  
 

當地時間2月14日,“潛龍二號”下潛前,作業組工作人員正在拉繩維持潛器平衡。新京報特派記者 金煜 攝

“潛龍二號”試驗性應用首潛成功

首次堅持整整30個小時的全航程探測,能夠按規劃路徑航行,探測數據基本有效

當地時間2月15日晚,西南印度洋,科考船“向陽紅10號”攜帶的吊架挂鉤成功鉤住了鮮黃、魚形的“潛龍二號”,並將之緩緩送上後甲板。這意味著我國首臺自主研發的面向大洋熱液區探測的4500米級自主水下機器人的首次試驗性應用任務成功完成。

對於正在西南印度洋執行第40航次第二航段任務的科考船“向陽紅10號”來説,其負載的“潛龍二號”是這次科考任務中最大的亮點。“潛龍二號”此前已分別在我國南海和西南印度洋進行海上試驗。

第40航次的科考任務主要是在我國位於西南印度洋多金屬硫化物勘探合同區進行勘探。目前,“潛龍二號”進入了試驗性應用階段,意味著其開始參與到勘探西南印度洋海底資源的實際工作中。 新京報特派記者 金煜

下水

“小黃魚”長大了 跳進印度洋採集信息

當地時間2月14日情人節當天,1.5噸重的“潛龍二號”擺在後甲板,進行最後的調試,準備下水進行一天多的勘測。母船進入作業區後遭遇多日惡劣天氣,而14日當天海況才有所起色,船長判斷,第二天的海況會更好,有利於回收。

20多個作業人員從各個方向拉著牽繩,在四面平衡中,A形架緩緩地將“潛龍二號”從船尾放入水中,眨眼間,這條黃色的“魚”就消失在了水裏,只剩撲打出白沫的海浪。

“接下來就看它的了,‘孩子’要有出息,晚點回來我們還高興。”潛水器入水後,來自中科院瀋陽自動化研究所的劉健望著海浪説。作為潛水器的總設計師,劉健喜歡把“潛龍二號”叫做“孩子”。

“潛器研發五年,孩子帶五年也該長大了。”劉健覺得對潛器的研製如同培育孩子成長,而每次潛器下海,他的心中既緊張又充滿期待,“就像期待自己的孩子一樣,希望它能長大,能獨立。”

在劉健看來,“潛龍二號”下水作業的這段時間,母船上的科研人員除值班外,反而可以休息一下,因為對於這臺進入工作狀態的智慧水下機器人來説,人其實也做不了什麼。因為帶寬有限,工作狀態中的潛器只向母船發來如高度、深度、位置等簡單信息,大量的聲學影像等探測信息都被儲存起來,等到其回到母船後,科研人員才會有海量的數據分析工作要做。

作業中

無需母船實時指令 自己決定何時浮出

當地時間2月15日下午14點,科考船“向陽紅10號”緊鄰後甲板的監控室內,幾名值班的科研人員一邊盯著數據實時滾動的屏幕,一邊開起了打賭的玩笑:在深海潛水器“潛龍二號”何時浮出水面這個問題上,有人猜是2點,有人猜是4點,作為潛水器的總設計師,劉健也參與了打賭,他猜了3點。

劉健説:“都瞎猜的,我們誰也不知道它什麼時候會上來。”正是因為這是一台全自治的水下機器人,“潛龍二號”十分智慧,母船並不需要給它實時指令,它自己就可以決定什麼時候結束任務,浮出水面。

據劉健介紹,設計這臺全自治機器人,初衷就是要讓人的指令干預越少越好。科研人員事先對機器人編寫使命任務。例如,此次的勘探目標是西南印度洋一塊30多平方公里的熱液區的海底,其被“切割”成數條橫線線路,機器人將沿著線路在海底來回橫掃,其攜帶的各種傳感器採集各類信息。同時,根據事先輸入的指令,有三種情況會使得機器人終止任務,浮上水面。一是電力耗盡,二是任務完成,三是出現重大故障。此外,編程者也設計了一條30個小時的最大工作時限以確保機器人的安全。

對於14日的這次下潛任務,這個最大安全時限意味著其必須在15日下午5時之前開始上浮。

回收

首次堅持走完全航程 成功“上岸”

2月15日下午4點45分,監控屏幕上,潛水器發來的高度數據開始變小。在連續30個小時正常工作後,它發來了“97”的代碼,這意味著已達到最大工作時限,“潛龍二號”自動終止任務,開始上浮。

在此前的西南印度洋驗收試驗中,出於考察各種性能的目的,“潛龍二號”每次下水只進行不到10個小時左右的任務,而堅持了整整30個小時的全航程探測,這是它在熱液區的第一次。

然而,只有被安全回收,任務才能算是成功的,回收也是整個過程中關鍵環節。一個小時後,潛水器在距離母船上千米處浮出水面,母船調向朝之徑直開去。

作業組20余人早已等在甲板一側,嘗試用拋繩、撐桿等鉤上潛水器。這是一個需要技巧的工作,不僅要攔截住潛水器,還得防止它過於靠近母船造成撞擊。此時,風力卻突然加大,潛水器被海浪推得忽遠忽近,很難用普通的甩繩鉤鉤住。經過多次努力,作業組終於用繩子套住了潛水器吊鉤。

當這個滿載著各種數據的濕漉漉的“機器魚”被小心翼翼地拖上來時,夜幕已經降臨,科學家和工程師們立刻對“潛龍二號”進行全身檢查。“魚肚子”被打開,連上一根長長的網線,開始下載數據,“魚背”也會被打開,以便更換電池。

“目前看,這個潛次是成功的。”航段首席科學家倪建宇説。劉健也表示,潛水器下到了數千米以下地形極為複雜的海底,第一次持續工作到30個小時的最大時限,回收也基本順利,潛水器在執行探測任務時能夠按規劃路徑航行,而初步數據分析情況看(至截稿前),探測數據都被導出且基本有效,這意味著“潛龍二號”的首次試驗性應用任務成功了。

■ 釋疑

“潛龍二號”為何長得這麼萌?

科考船上滿是重型設備、實驗器材,任何人進入作業區後甲板須穿工作服,戴安全帽,而這臺深海機器人“潛龍二號”強大的“設計感”則為這種沉重的作業環境帶來一絲可人的氣息。沒有人會否認,“潛龍二號”看起來像是一條嫩黃色的熱帶魚。此前,還有人把它形容成動畫片角色“尼莫”。

對此,該潛水器的總設計師劉健也不否認。但對於是否有從魚身上得到設計啟發,劉健解釋説,自己設計初衷並非為倣生,而是為了滿足熱液區探測的需求而設計,最終“大自然、生物界進化的結果,跟我們科技研究逐漸優化的結果,兩者最後殊途同歸。”

據劉健介紹,通常的潛器設計為回轉體,橫向和縱向的阻力比較平衡,但對於熱液區這樣具有非常複雜地形的地方,潛器需要不斷垂直進行調整,“可以説是翻山越嶺,爬山下山”。為此,他們將“潛龍二號”設計成現在的“立扁形”,大大增強了潛器垂直面的靈活性和機動能力。而且,立扁形的設計使之具有很高的抗風浪能力,即使在浪大的海面上,也可以如不倒翁一樣保持不被翻身。

此外,“潛龍二號”在海面上還具有一定的航行能力,可以通過母船的遙控器進行簡單的操控。這個還處於“幼年期”的水下機器人還隨身攜帶可以測量鹽度、溫度、深度、濁度、甲烷、側掃聲吶、磁力儀、照相機等多個傳感器,可以採集各類信息。

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