近年來，在中國大洋科考航次中，“潛龍三號”取得了一系列科考成果，讓人印象深刻。
通常，水下機(jī)器人可以分為3類：載人潛水器（HOV）、遙控水下機(jī)器人（ROV）和自主水下機(jī)器人（AUV）。人們所熟悉的蛟龍?zhí)柺禽d人潛水器，“海龍”號是無人遙控潛水器，這兩類潛水器都擅長局部作業(yè)、定點(diǎn)精細(xì)探測。相較而言，“潛龍三號”擅長大范圍精細(xì)探測。“三龍”系列潛水器形成優(yōu)勢互補(bǔ)，成為我國目前深海探測裝備的主力軍。
“潛龍三號”由中國大洋礦產(chǎn)資源研究開發(fā)協(xié)會(huì)辦公室立項(xiàng)，中國科學(xué)院沈陽自動(dòng)化研究所作為技術(shù)總體單位，聯(lián)合自然資源部第二海洋研究所等單位共同研制，是我國具有先進(jìn)技術(shù)水平的無人無纜潛水器。
自去年5月以來，“潛龍三號”完成現(xiàn)場海試驗(yàn)收項(xiàng)目，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)得到全面測試。今年7月，我國大洋52航次科考任務(wù)圓滿結(jié)束，“潛龍三號”在集成深海熱液異常探測、高精度微地形地貌探測、高精度近底磁力探測、近底光學(xué)探測等功能方面取得了多項(xiàng)成果，獲得了一系列寶貴數(shù)據(jù)，為潛水器本體技術(shù)及后續(xù)調(diào)查應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支持和應(yīng)用參考。
作業(yè)取得新突破
時(shí)間回溯到今年5月19日。“載體密封正確、GPS工作正常、水面控制計(jì)算機(jī)工作正常……”隨著一個(gè)個(gè)通報(bào)口令的對接，經(jīng)過1個(gè)多小時(shí)準(zhǔn)備，“潛龍三號”開始布放作業(yè)。
這是“潛龍三號”跟隨“大洋一號”船執(zhí)行中國大洋科考52航次第四航段科考任務(wù)現(xiàn)場，正在西南印度洋進(jìn)行深海科考作業(yè)。
“潛龍三號”外形酷似小丑魚，“潛龍三號”副總設(shè)計(jì)師許以軍說：“小丑魚”的嘴、眼睛、腦門、鰭、肚子、尾巴等等，都有其特殊功能，去到深海后發(fā)揮不同的作用。
據(jù)了解，在此次深海作業(yè)中，“潛龍三號”在復(fù)雜地形條件下進(jìn)行資源環(huán)境勘查，具備微地貌成圖、溫鹽深探測、甲烷探測、濁度探測、氧化還原電位探測等功能，刷新了我國在西南印度洋使用無人無纜潛水器，以協(xié)同、自主、全天候方式探索深海的新記錄。
在大洋科考52航次第二航段中，“潛龍三號”在南大西洋開展了首次科學(xué)調(diào)查。南大西洋中脊是慢速擴(kuò)張洋中脊，海底環(huán)境復(fù)雜，主要包括中央裂谷壁區(qū)（主要特征是斷崖、陡坡較多，碎石較多）、拆離斷層及大洋核雜巖石區(qū)、新生火山區(qū)等多個(gè)構(gòu)造單元。
“潛龍三號”分別完成8個(gè)區(qū)域的聲學(xué)測線探測作業(yè)任務(wù)。其中AUV01、AUV02、AUV05等潛次的區(qū)域主要以新生火山區(qū)為主，包括穹隆狀巖漿構(gòu)造、線形火山脊等；AUV03、AUV04、AUV08等潛次的區(qū)域?yàn)椴痣x斷層及大洋核雜巖石區(qū)；AUV06、AUV07等潛次的區(qū)域以中央裂谷壁區(qū)為主，包括點(diǎn)狀或串珠狀火山口。在如此復(fù)雜環(huán)境區(qū)域下順利完成探測作業(yè)任務(wù)，進(jìn)一步證明了“潛龍三號”的良好機(jī)動(dòng)性能和環(huán)境適應(yīng)性。
記錄海底世界
“潛龍三號”布放后，科考隊(duì)員們回到深拖實(shí)驗(yàn)室緊盯監(jiān)控屏幕，期待著“小丑魚”在這片海域有所收獲。經(jīng)過幾個(gè)小時(shí)的等待，“潛龍三號”順利到達(dá)海底，在深海開啟了新的探索之旅。
此次科考任務(wù)中，“潛龍三號”初次在洋中脊海底開展光學(xué)探測作業(yè)模式并取得新突破。“潛龍三號”在復(fù)雜洋中脊海底完成單潛次不同作業(yè)高度、不同作業(yè)使命的綜合探測任務(wù)。在完成100米定高聲學(xué)探測與水體異常探測后，潛水器轉(zhuǎn)入5米定高的光學(xué)探測階段，并初次成功在洋中脊海底進(jìn)行近底拍照，獲取大量光學(xué)探測資料。突破了以往分步實(shí)施聲學(xué)和光學(xué)探測的限制，在沒有精細(xì)地形地貌數(shù)據(jù)支撐的情況下，潛水器可以開展近底拍照，進(jìn)一步拓展了潛水器的適用范圍，提高了作業(yè)效率。
首次利用“潛龍三號”搭載自然電位儀完成探測試驗(yàn)。前期改進(jìn)完善的自然電位傳感器，首次外掛搭載在“潛龍三號”潛水器本體上，一同下潛到洋中脊海底進(jìn)行自然電位數(shù)據(jù)采集及異常探測，獲取了有效探測數(shù)據(jù)，提取出搭載在潛水器本體不同位置上的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和擾動(dòng)情況，為進(jìn)一步優(yōu)化自然電位電極布設(shè)和下一步資源調(diào)查應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
首次完成深海水聲環(huán)境監(jiān)測。“潛龍三號”通過搭載自容式水聽器的方式，首次對“潛龍三號”全工況水聲環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測，提取出包括螺旋槳、電機(jī)、聲通訊設(shè)備、超短基線信標(biāo)、甲烷探測傳感器等聲信號的頻段、幅值，為后續(xù)潛水器搭載聲學(xué)探測設(shè)備研究提供數(shù)據(jù)支撐，同時(shí)也為羽流和熱液活動(dòng)聲場探測打下了基礎(chǔ)。
大洋科考第52航次第四航段作業(yè)是“潛龍三號”在該航次的收官作業(yè)。期間，“潛龍三號”在海況變化交替間隙，在西南印度洋51、39和40號區(qū)塊內(nèi)成功開展了2個(gè)潛次調(diào)查，水下工作時(shí)間約78個(gè)小時(shí)，水下探測作業(yè)時(shí)間約73個(gè)小時(shí)，總航程201公里，最大下潛深度3309.8米；聲學(xué)探測測線長度182公里，全覆蓋探測總面積約72平方米；光學(xué)探測測線長約0.8公里，拍攝高清照片585張。通過對探測數(shù)據(jù)的分析，在預(yù)先規(guī)劃的一部分區(qū)塊發(fā)現(xiàn)明顯的熱液活動(dòng)，初步判斷是一處新的礦化異常區(qū)，這為后續(xù)工作奠定了基礎(chǔ)。另外，“潛龍三號”外掛搭載了2個(gè)水聽器設(shè)備、1套自然電位傳感器，獲得了寶貴科考數(shù)據(jù)，為潛水器本體技術(shù)及后續(xù)調(diào)查應(yīng)用提供數(shù)據(jù)依據(jù)和應(yīng)用參考。
實(shí)現(xiàn)無人值守作業(yè)
以往潛水器下水作業(yè)時(shí)需要母船在附近監(jiān)控潛水器的航行狀態(tài)，以便操控潛水器，進(jìn)行決策，保障潛水器安全。
在該航段作業(yè)過程中，科考隊(duì)將“潛龍三號”布放入水進(jìn)入近底巡航作業(yè)狀態(tài)后，水面支持母船便到另一個(gè)區(qū)域進(jìn)行其他作業(yè)，不再對“潛龍三號”進(jìn)行長期監(jiān)控。待潛水器結(jié)束使命后，由母船返回潛水器上浮點(diǎn)回收潛器。
2月23日13時(shí)許，西南印度洋上風(fēng)浪漸小，“大洋一號”船后甲板上，一派繁忙景象。“潛龍三號”經(jīng)歷了40多個(gè)小時(shí)的深海巡游后，開始回收。
在“大洋一號”船后甲板兩側(cè)，有4個(gè)人拉起止蕩繩，在甲板中央末端下放區(qū)域，2名隊(duì)員戴好安全帽、穿上救生衣、系好安全纜繩，一人一個(gè)“套馬桿”，瞄準(zhǔn)“潛龍三號”，進(jìn)行回收作業(yè)。
由于風(fēng)浪開始變化，船體搖擺不定，兩名隊(duì)員手中的“套馬桿”始終無法對準(zhǔn)潛水器掛鉤，時(shí)間在一分一秒地流逝，隊(duì)員體力不斷下降，眼看“套馬桿”就要舉不動(dòng)了。突然，一名隊(duì)員喊道：“快拉！我套上了。”隨后，在隊(duì)員們的共同努力下，“潛龍三號”被成功收回至甲板。此次“潛龍三號”帶回了精細(xì)化地形地貌等寶貴數(shù)據(jù)，并首次實(shí)現(xiàn)了無人值守探測作業(yè)新模式。
據(jù)了解，此次潛水器作業(yè)期間完全解放了母船，實(shí)現(xiàn)母船船時(shí)的最大化利用，這也是我國自主無人潛水器技術(shù)上的一次重大跨越。通過這種突破性作業(yè)模式，通過潛器和船載設(shè)備可在不同區(qū)域同步獲取綜合調(diào)查資料，使科考作業(yè)效率得到成倍提高。本次無人值守作業(yè)長達(dá)40多小時(shí)。AUV06潛次過程中有16.8小時(shí)是處于無人值守作業(yè)狀態(tài)。AUV08潛次分別有12小時(shí)和10小時(shí)處于無人值守作業(yè)狀態(tài)，其余時(shí)間為協(xié)同作業(yè)模式。
與此同時(shí)，在整個(gè)航次任務(wù)中，“潛龍三號”還實(shí)現(xiàn)了“點(diǎn)、線、面”協(xié)同作業(yè)。
在執(zhí)行52航段科考任務(wù)過程中，“潛龍三號”開展了近底巡航作業(yè)，潛水器作業(yè)期間，利用母船光纜絞車同步下放深海攝像或深海電法設(shè)備進(jìn)行測線調(diào)查，或下放電視抓斗進(jìn)行取樣調(diào)查。“潛龍三號”副總設(shè)計(jì)師、本項(xiàng)目執(zhí)行負(fù)責(zé)人許以軍介紹，通過這種作業(yè)模式，可在調(diào)查區(qū)一次性獲取包括近海底水體化學(xué)異常、海底巖石電磁異常、高精度地形地貌以及海底取樣等綜合調(diào)查資料，為尋找新的熱液活動(dòng)區(qū)提供聲學(xué)、光學(xué)、電磁、水體化學(xué)、海底樣品等綜合信息，實(shí)現(xiàn)“潛龍三號”與船載裝備“點(diǎn)、線、面”協(xié)同作業(yè)新模式，大大提高作業(yè)效率。
“潛龍三號”在此航次多個(gè)潛次試驗(yàn)過程中都與深海攝像、深海電法或電視抓斗采用了協(xié)同作業(yè)模式進(jìn)行測線作業(yè)，探測了大量有效、精細(xì)數(shù)據(jù)，并實(shí)現(xiàn)“點(diǎn)、線、面”協(xié)同作業(yè)，無人值守探測作業(yè)新模式，得益于“潛龍三號”水下巡航作業(yè)期間穩(wěn)定、可靠的出色表現(xiàn)，也證明了我國自主勘查技術(shù)邁上新臺階。我國自主無人潛水器技術(shù)躋身于國際先進(jìn)水平，為我國開展深海進(jìn)入、深海探測、深海開發(fā)提供了穩(wěn)定、有效的裝備保障。
