7月初，我國水下滑翔機萬米深淵觀測科學(xué)考察團隊順利返航，其測試的“海燕—X”水下滑翔機最大下潛深度達(dá)10619米，刷新了水下滑翔機下潛深度的世界紀(jì)錄。

科考重器，刷新下潛深度世界紀(jì)錄

7月16日，由青島海洋科學(xué)與技術(shù)試點國家實驗室組織實施的水下滑翔機——萬米深淵觀測科學(xué)考察團隊順利返航。在為期6天的綜合科考中，我國自主研發(fā)的2臺萬米級“海燕—X”水下滑翔機共獲得觀測剖面45個，其中3000米級、6000米級和7000米級剖面各1個，萬米級剖面3個，最大下潛深度達(dá)10619米，刷新了水下滑翔機下潛深度的最新世界紀(jì)錄。

2005年，我國成功研制出第一代溫差能驅(qū)動水下滑翔機，工作深度為100米。2009年，第二代混合推進(jìn)型水下滑翔機“海燕”研制成功，工作深度為500米。如今，“海燕—X”最大下潛深度破萬米。“水下滑翔機是一種新型無人無纜水下自主航行器，是水下觀測設(shè)備的運載器，可實現(xiàn)海洋環(huán)境、聲學(xué)等多要素觀測，具有極為重要的應(yīng)用價值。”江蘇海洋大學(xué)測繪與海洋信息學(xué)院教授周立告訴記者，雖然水下滑翔機的航行速度較慢，但其制造成本和維護(hù)費用低、可重復(fù)使用、并可大量投放等特點，滿足了長時間、大范圍海洋科考探索的需要。

“海洋科考與國家的海洋安全有很大關(guān)系。在面向海洋的新一輪競爭中，類似這樣的大國重器尤為重要。”周立認(rèn)為，最近20年間，很多科研單位都在從事水下滑翔機的研發(fā)，可以說這次“海燕—X” 水下滑翔機刷新了水下滑翔機下潛深度的最新世界紀(jì)錄，是一個階段內(nèi)我們在這一領(lǐng)域科研成果突破的集中體現(xiàn)。

連續(xù)的萬米深度滑翔剖面，充分驗證了“海燕-X”水下滑翔機在深淵環(huán)境下的工作可靠性。

深海探測，載人、無人各顯身手

在深海探測領(lǐng)域，已有蛟龍?zhí)?、深海勇士號、奮斗者號載人潛水器各司其職，為何還要研究水下滑翔機?

周立解釋，海底探測無人化和有人化，各有各的優(yōu)勢，目前沒有說誰會代替誰，或者說是從無人向有人的完全轉(zhuǎn)變的趨勢。但他認(rèn)為，像水下滑翔機的應(yīng)用范圍會越來越廣，譬如它具有跑得遠(yuǎn)、能耗低的優(yōu)勢，裝載的傳感器耗能也都特別低。

“兩者應(yīng)用范圍不同，上浮下潛的原理也不盡相同?！敝芰⒔榻B，蛟龍?zhí)柕容d人潛水器通?？扛淖儩撏У淖陨碇亓縼韺崿F(xiàn)上浮下潛。在潛艇內(nèi)有多個蓄水艙，當(dāng)潛艇要下潛時就往蓄水艙中注水，使?jié)撏е亓吭黾映^它的排水量，潛艇就下潛;從蓄水艙往外排水，使?jié)撏е亓康陀谒呐潘?，潛艇就上浮?/p>

而水下滑翔機的上浮下潛依靠氣體調(diào)節(jié)?！昂Ｑ?X”水下滑翔機項目負(fù)責(zé)人王鵬介紹，滑翔機前艙段安裝有浮力驅(qū)動單元，主要由安裝在耐壓殼體內(nèi)的伺服電機、液壓泵、電磁閥、內(nèi)皮囊和安裝在耐壓殼體外的皮囊組成。收縮自如的皮囊類似魚兒的“鰾”，魚在水下通過調(diào)節(jié)魚鰾內(nèi)的氣體從而達(dá)到調(diào)節(jié)身體浮沉的目的，當(dāng)需要下潛時，皮囊體積變小，浮力也會相應(yīng)變小，重力大于浮力，水下滑翔機就會下潛。反之，皮囊體積變大，浮力增大，水下滑翔機就會向上浮動。

載人潛水器由于其自重較重，在深海下潛時較水下滑翔機具備相對優(yōu)勢。“海燕-X”水下滑翔機由于自重較輕，從一開始的工作深度100米到如今突破萬米，可謂是歷經(jīng)坎坷。“下潛深度是由水下滑翔機本身的浮力調(diào)節(jié)量決定?！?王鵬說，水下滑翔機下潛時需保證自身重力大于浮力，而隨著深度的增加，海水密度不斷增大，萬米深淵處海水密度約為水面密度的105%，導(dǎo)致水下滑翔機自身浮力不斷增加，需要更大的調(diào)節(jié)量來彌補萬米深淵海水大尺度的密度變化。為攻克萬米超高壓力下的浮力調(diào)節(jié)難題，王鵬所在的“海燕”團隊研發(fā)出了萬米高壓環(huán)境下大排量、高精度的浮力調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

“目前，水下滑翔機主要用于收集海底的鹽度、溫度、光度的信號，對于海底地貌等測繪相對少一些?！敝芰⒄f，在未來應(yīng)用中，其很可能憑借靈活小巧的身姿，較長時間地獲取數(shù)據(jù)，可在海洋觀測和探測領(lǐng)域大顯身手。

探索未解之謎，為“透明海洋”積累數(shù)據(jù)

現(xiàn)在“海燕”水下滑翔機已經(jīng)實現(xiàn)了續(xù)航里程、工作深度的譜系化發(fā)展。周立告訴記者，從工作深度譜系來說，有200米、1000米、1500米、4000米和全海深，從續(xù)航里程看，有1000公里、1500公里和3000公里，未來還將實現(xiàn)5000公里，甚至10000公里的目標(biāo)。因為功能不同，“海燕”家族成員長短胖瘦各異，比如“海燕—200”較“瘦小”，可以在深度200米以內(nèi)的海域里進(jìn)行觀測;“海燕—L”略修長，可以連續(xù)航行約5個月，執(zhí)行長時間觀測任務(wù)。

“‘海燕’家族成員還有一個重要任務(wù)，就是為‘透明海洋’積累數(shù)據(jù)?！敝芰⑼嘎?，隨著科技水平的不斷提高，人類逐漸揭開了星空的神秘面紗，可我們卻對近在身邊的大海所知甚少。海洋占地球表面積的71%，人類對海洋的探索卻不到5%。為了加強對海洋的了解，海洋試點國家實驗室提出了“透明海洋”概念，搭建“海洋物聯(lián)網(wǎng)”，對海洋進(jìn)行立體綜合觀測。

“所謂‘透明海洋’，就是利用現(xiàn)代的海洋觀測與探測技術(shù)，實現(xiàn)海洋狀態(tài)透明、過程透明、變化透明。”周立說，海洋透明就是用觀測設(shè)備、技術(shù)知道海洋里面有什么，要實現(xiàn)透明，就要有數(shù)據(jù)支撐，而數(shù)據(jù)支撐就來源于我國載人潛水器和無人潛水器的深海采集。

目前，“透明海洋”已被納入聯(lián)合國“海洋科學(xué)與可持續(xù)發(fā)展十年計劃(2021—2030)”的六大路線圖;去年9月，在美國夏威夷召開的第三屆世界海洋觀測大會上，中國科學(xué)院院士、海洋試點國家實驗室主任吳立新呼吁全球科學(xué)家共建“透明海洋”科研共同體，獲得全球科學(xué)家熱烈響應(yīng)與支持。

在我國南海海域，“海燕”水下滑翔機家族正遨游在大海深處，進(jìn)行海洋環(huán)境多要素參數(shù)的觀測，并將搜集到的海洋信息，實時傳送到幾千公里外的國家實驗室，助力“透明海洋”工程建設(shè)。