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組圖:打撈黑匣子事件或催生各國無人深潛器競賽

2014年04月21日09:37    來源:環球網    手機看新聞
原標題:打撈黑匣子事件或催生各國無人深潛器競賽

MH370失聯已經一月有余。在4月14日,澳大利亞方面表示,由於再未偵測到水下脈沖信號,澳方將停止使用拖曳聲波定位儀,啟用“藍鰭-21”自主水下航行器開展海底搜索。

澳大利亞做出停止使用聲波定位儀尋找黑匣子的原因主要在於兩點:第一,通過聲波定位儀已經大概知道了黑匣子所在的海域,這樣可以大幅縮小搜索范圍,集中精力更有效率進行搜索;第二,馬航客機失聯已經接近一個月,而黑匣子上的聲波發射器的信號很可能因為電量耗盡無法發信,使用聲波定位儀已經無法搜索到黑匣子位置的有效信息,所以隻能使用水下航行器去搜索。

美國的“藍鰭”無人航行器是專門用來對海中物體進行搜索的無人潛航器。美國這次用於搜索MH370黑匣子的是“藍鰭-21”無人潛航器,綽號“金槍魚”。自身具備動力,可以不借助電纜在水下自主航行,長493厘米、直徑53厘米、重750公斤,潛水深度4500米,最大航速4節(約7.2公裡每小時)。在標准負載和3節(5.4公裡每小時)航速下,其續航能力為25小時。該無人潛航器的各種設備,可以說是為了尋找海底黑匣子“量身定做”。

“藍鰭-21”可以通過聲納與母船通信,其擁有高分辨率側掃雷達,可以掃描海底地形,尋找黑匣子下落。該雷達釋放的波束從潛航器兩側放出,沿航線方向掃描,為了保証較高分辨率,掃描的范圍不大。工作時發射出的聲波投射在海底的區域呈長條形,換能器陣接收來自照射區各點的反向散射信號,經放大、處理和記錄,在記錄條紙上顯示出海底的圖像。回波信號較強的目標圖像較黑,聲波照射不到的影區圖像色調很淡,根據影區的長度可以估算目標的高度,從而判斷海底地貌,繪制出准確的海底地形圖,還可能判讀出泥、沙、岩石等不同底質。利用數字信號處理技術獲得的小視野放大圖象能分辨目標的細節。

除此之外,該深潛器還有多波束回聲測深儀利用多波束回聲信號測量、繪制海底地形和水深的裝置。該設備可發出多種波束的扇面聲波,通過各種波束不同的回波來繪制海底地形圖。搭配側掃雷達使用,可以詳細繪制出探測海底地形情況。

“藍鰭-21”除了攜帶聲納探測器,還裝備了磁力探測器,可以通過磁場的變化,來探測水下金屬物體,從而更有針對性地定位黑匣子的所在。而且一旦發現類似黑匣子的物體,還可以通過攜帶的攝像裝置對該區域進行光學成像,方便地面人員分析是否是真的黑匣子。

事實上,除了美國以外,世界一些國家也研發並裝備了無人潛水器。世界無人潛航器的競爭十分激烈。不少本國科技先進的國家都在無人自主潛航器上進行了不少投入。無人潛航器分為兩種,一種是和母船通過電纜連接的有纜水下潛航器,這種有纜水下潛航器可以下潛到比較深的海域,但是其活動范圍受到電纜線的控制,隻能對定點海域進行深潛。日本在這領域獲得了很大的進展,日本“海溝”號無人深潛器,曾經下潛到10970米的深海,創下人類無人深潛器的下潛深度記錄,但是在2003年該深潛器由於電纜斷裂,從此失蹤。所以,世界各國目前主要將研發精力投入在另一種無人潛航器上,那就是無纜自主潛航器。這種潛航器不需要電纜與母船連接,可以下潛到比較深的海域,自帶各種探測器,相對於有纜深潛器,其活動范圍更廣,更加智能。

加拿大的ISE公司研制的EXPLORER無人潛水器,該潛水器理論下潛深度也可以達到6000米,配有慣性導航、多普勒計程儀、GPS、超短基線、長基線導航等導航模式,攜帶了高精確度深海聲納、有避障聲納、多音束測深系統、側掃聲納、CTD、攝影機和聲學照相機。

法國的Alister自主潛航器是由法國ECA ROBOTICS公司研制 ,其使用鋰電池作為驅動,於2002年開始海試,Alister能在水下3000m處工作。導航器自帶有慣性導航、多普勒計程儀、GPS、超短基線、長基線導航等導航模式,攜帶了高精確度深海聲納、有避障聲納、多音束測深系統、側掃聲納、CTD、攝影機和聲學照相機。可以用於測量海底地形、深海攝影、深海生物調查、環境評估和勘察等功能。

德國的DeepC自主潛航器是由德國聯邦科教部贊助研發的一種自主潛航器,該潛航器重2.4噸,下潛深度可達4000米。在4-6節的航速下可連續工作60小時。但是在2004年停止研發。

作為北歐強國的挪威,也在自主深潛器上有很高的技術水平。挪威Kongsberg Maritimu公司研制的HUGIN無人潛水器最高可下潛至水下4500米,可根據需要攜帶各類探測儀器。其導航模式包括慣性導航、多普勒計程儀、GPS、超短基線、長基線導航等導航模式,攜帶了高精確度深海聲納、有避障聲納、多音束測深系統、側掃聲納、CTD、攝影機和聲學照相機。可用在海洋勘探檢測、水下工程結構管線調查、海底地形繪制攝影、反潛、環境評估和海洋監視等。

十分重視海洋的日本當然不甘落后,其自行研制的“浦島號”無人潛水器,採用自主航行模式,不再借助電纜。其長10米,重7.5噸,潛航深度達3500米,航行速度為3節。擁有側掃雷達、海底地層剖面儀、多波束聲納、攝像頭、電子照相機、快速剖面傳感器和聲學多普勒流速剖面儀。

而美國除了“藍鰭-21”以外還有更先進的下潛深度可達6000米的“遠距離環境監測單元系統”(REMUS),REMUS-6000是世界上下潛最深,最先進的自主無人深潛器。

水下情況非常復雜、如何讓無人潛水器在承受數百倍氣壓的高壓,如何在水下移動、判斷海底地形並自主航行等問題是發展無人深潛器的難點,這也是為什麼隻有為數不多的國家在進行這方面的研究的原因。

中國在無人深潛器領域的水平並不弱。中國國際海域資源調查與開發“十二五”規劃重點項目,由中國自主研發、研制的潛龍一號無人深潛器,設計可以下潛到海面6000米以下,並且在2013年10月成功完成了下潛至2080米深的海域並進行開始在距海底50米的高度沿規劃路線作業的實驗。“潛龍一號”長4.6米、直徑0.8米、重1500公斤,最大工作水深6000米,巡航速度2節,最大續航能力24小時,“潛龍一號”同時搭載測深側掃聲吶和照相設備,配有測深側掃聲吶、淺地層剖面儀等探測設備,可完成海底微地形地貌精細探測、底質判斷、海底水文參數測量和海底多金屬結核豐度測定等任務。

截至目前,在尋找馬航黑匣子的過程中還隻有美國無人潛航器“個人秀”。但這次的事件也讓各國意識到發展自主無人潛航器的重要性。無論是在科研、民用還是軍事目的上,無人深潛器都有這非常大的作用。作為一個海洋大國,中國的無人潛航器正在追趕世界先進的步伐。

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(責編:康哲(實習生)、閆嘉琪)


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