能潜入万米深海的水下机器人
能潜入万米深海的水下机器人
　　海洋中蕴藏着极其丰富的生物资源及矿产资源．海底储存着1350亿吨石油，近140万亿立方米的天然气，海底还沉积着极为丰富的多金属结核，其中铀的储藏量高达40亿吨，是陆地上的2000倍．另外，在6000米以下的大洋底部仍有生命存在，在这种极端条件下的生命也格外受到生物学家的重视．
　　但海洋探索也面临着巨大的困难：每下潜100米就增加10个大气压，且海底能见度极低，环境非常恶劣，人体和普通设备都很难在这种条件下完成沉船打捞、光缆铺设、资源勘探等工作．于是，科学家把海洋探索的重任托付在水下机器人身上．
　　世界上许多国家都在大力发展水下机器人，世界上第一台无人潜水器“Poodle”诞生于1953年，迄今已有50年的历史．目前日本研制的“海沟”号机器人已经成功地探测了马里亚纳海沟．马里亚纳海沟是世界上最深的海沟，其最深处叫查林杰海渊．1951年，英国“查林杰8号”船发现了这一海沟，当时探测出的深度为10836米．此后，这一数据不断被新的纪录所修正．
　　1992年，日本海洋科技中心耗资5000万美元研制出“海沟”号水下机器人．“海沟”号长3米，重5.4吨，它是缆控式水下机器人，装备有复杂的摄像机、声纳和一对采集海底样品的机械手．它的研制目标很明确：就是要考察查林杰海渊．经过数次失败，日，“海沟”号机器人被12000米长的一次缆缓缓放向海底，母船操作室内的17个监视器显示出潜水器发回的图像资料．经过三个半小时的“行进”，“海沟”号到达查林杰海渊底部，这时测深表显示的水深值是10903.3米，修正水深为10911.4米．修正水深是根据水压测定的值，通过含盐量、水温资料修正后的深度．“海沟”号创造了新的世界潜深纪录，比原有纪录深了15米．此后，“海沟”号还进行了试样采集及拍摄等考察活动，人们从它传回的图像中看到：茶色的海底泥土上，有一些白色的像海参一样的生物在蠕动，旁边还游动着数条小鱼，此前，确认有鱼的最深水深是8370米．
　　在美国众多的水下机器人中，“阿尔文”号的地位比较特殊，它每年有200多天在水下“工作”．目前“阿尔文”号已经进行了3500次多种海洋科学探索，还曾经在地中海850米深的海底找到了一颗遗失的氢弹．“阿尔文”号也成功地探索了沉睡多年的“泰坦尼克”号．
　　自动深海潜水器（ABE）也是美国水下机器人中的佼佼者，它可以不依靠航海员或导航船的导航自由行动．ABE凭借一套编好的指令，能潜出、潜入并自行决定目的地和测量时间，可以在一定的范围内收集数据、样本并进行拍照．
　　中国水下机器人的研究发展起步较晚．1986年“863”计划实施之前，我国研制的都是有缆遥控水下机器人，工作深度仅为300米．现在研究的重点是无缆机器人，这种机器人不依赖人的控制，摆脱了电缆的限制，为水下机器人向深海发展提供了条件．尽管这种技术的复杂性和难度大大增加，但在预编程无缆水下机器人研制方面，中国已经达到国际先进水平．1997年6月，中国第一套6000米水下机器人试验获得成功，而这一次出海的第二套6000米水下机器人，担负的任务更为艰巨．
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日，巴布亚新几内亚海岸，&深海挑战者&号正在进行潜水测试。 （CFP/图）
著名导演卡梅隆驾驶单人深潜器&深海挑战者&号成功下潜一万米深的马里亚纳海沟，这是卡梅隆的个人秀呢，还是如《国家地理》杂志所言，此举意味着一场深海&文艺复兴&的开始？
一个真实的阿凡达
北京时间日清晨5点52分，当绝大多数中国人还在睡梦中的时候，人类走近海洋的历史又向前迈进了一步：好莱坞著名导演詹姆斯&卡梅隆驾驶单人深潜器&深海挑战者&号成功下潜至世界海洋最深处&&近1.1万米深的马里亚纳海沟&挑战者深渊&底部，成为继瑞士海洋学家兼工程师雅克&皮卡德和美国海军中尉唐&沃尔什在1960年乘坐直上直下的密闭球&的里雅斯特&号到达深度为10916米的马里亚纳海沟底部之后，再次抵达该深度海域的人。
延伸2500多公里的马里亚纳海沟是位于海底的一道狭长、深邃的裂缝。太平洋板块在此处向小马里亚纳板块下方俯冲，全球海洋的最低点就位于这一海沟底部。
为了达到这一深度，卡梅隆和他的包括工程师、科学家和电影制作人在内的团队谋划了整整7年，以设计一款能够完成这项使命并使人类目击地球最深处景象成为可能的深潜器。长24英尺（约7米）、重12吨的&深海挑战者&号正是这些努力的结果。它所携带的除了沉积物取样设备、机械抓手和一台专门用于捕捉小型海底生物的设备，还有测量海水温度、盐度和压强的各种仪器。与以往的深潜器不同的是，竖直状的&深海挑战者&号上下运动时受到的阻力比传统的&鱼状&深潜器小很多，能以相当快的速度下潜和上浮。此外，它使用了对于科学家和期待看到海底景象的普通公众来说都十分重要的全LED水下照明灯光和3D高清摄像。卡梅隆总共花了约2小时36分钟的时间下潜至海沟底部，在那里停留了近3个小时，然后以比预计更快的70分钟时间返回海面。
此前，《国家地理》网站曾透露卡梅隆将于和中国&蛟龙号&深潜器7000米级海试时间非常接近的月间发起这项挑战深海的冲击，卡梅隆本人也曾向邀请他前往造访的&蛟龙号&主要研发单位之一&&中船重工集团公司702所表示，希望等他实现目标之后，再来与中国同行会面。如今，卡梅隆的梦想提前实现了。1960年的时候，唐&沃尔什和雅克&皮卡德在&挑战者深渊&只待了20分钟，且由于潜艇卷起了海床上的大量泥沙，两人几乎什么都没有看到。之后，只有日本&海沟号&和美国&海神号&这两艘无人遥控潜艇分别于1995年和2009年曾经到达过这一深度。
组织和资助这项活动的美国《国家地理》杂志评论称，&深海挑战者&号潜水器这一将人类重新带回6000米以下深海的探险旅程将是人类深海事业的一个转折点，标志了一场深海&文艺复兴&的开始。
日，马里亚纳群岛，美国导演卡梅隆成功完成首次独自下潜马里亚纳海沟任务，从&深海挑战者&潜器中面对镜头竖起两个大拇指。 （CFP/图）
故障披露姗姗来迟
&深海挑战&项目组医生兼项目宣传负责人借用卡梅隆最近的电影，称卡梅隆是&一个真实的阿凡达&。&他代表我们这个星球上的每一个人去到那里，有70亿人无法去，而他能，他知道这一点&&这是一场对一个男人和他的机器的终极测试。&但严格地说，57岁的卡梅隆本人这次也许真的经受住了考验，受到万众瞩目的&深海挑战者&号却未必。
结合《国家地理》网站对这一事件的先后报道可以发现，实际情况是：&深海挑战者&号潜器在美国东部时间3月25日晚上10点露出水面，《国家地理》网站在当晚11：40的报道中没有提到故障。在潜器返回后，卡梅隆在由微软合伙创始人保罗&艾伦所拥有的游艇Octopus上举办的记者会上，介绍了下潜的情况。随后，在美国东部时间26日早晨5点，《国家地理》记者在网上公开了潜器运行的实际情况，披露了故障。
那么，为何关于潜器发生故障、卡梅隆没有取到有价值的海底样品的信息没有在第一时间向公众披露？可以猜测的可能性是：记者们都在Octopus船上，不在母船上，或者卡梅隆没有通过水声通讯告诉母船指挥潜器的故障和没有取到样品，抑或他的水声通讯也有问题，还是&深海挑战者&号潜水器母船的指挥们没有告诉记者而刻意等待卡梅隆在发布会上宣布？可以看到，项目组除了没有进行现场直播外，一切都很尽力，即尽量扩大事件的影响，引起公众的注意。尽管人们还可以疑惑：&深海挑战者&号有很好的数码通讯，为何卡梅隆没有公布任何从海底传来的图像？
从外媒的报道可以得知，卡梅隆此次下潜最终由于机械手发生漏油故障而无法进行顺利的标本取样，此外，推进器也发生了故障，使潜器无法在海底继续航行，故而提前返回。我国&蛟龙&号深潜器首席潜航员叶聪在微博上表示：机械手的故障似乎和&蛟龙&号曾遇到的问题相似，&除了机械手泄漏，据我了解的是五功能电动机械手，为什么会有液压油？油雾在窗前弥漫，2009年我也经历过，像海水开了锅。推力器上次坏了一个，这次坏了一半，可靠性堪忧，所以只好原地旋转。壳子可以模拟打压，水声却很难。&他估计相关的twitter信息是&深海挑战者&号母船上的人发的，从而推测潜器的&着陆器依然难找&。
&任何潜器只有真的到了海里才能发现问题，得到改进。我国的&蛟龙&号在经过1000米、3000米级海试后，也针对作业系统、弱电故障定位、视频高清化、声学系统完善和导航定位系统等五大方面再次进行了技术改进。相信不久后卡梅隆带着经过修复的&深海挑战者&号归来时，那个潜器的性能会比之前更好。&现在美国明尼苏达大学从事研究并曾参与过&阿尔文&号潜器下潜的浙江大学吴世军博士认为，从这个意义上说，&深海挑战者&号仍然处于海试阶段，刚开始而未最后定型。&他可能是想和竞争者抢时间，但其中所表达的未知世界大胆探索和&挑战工程技术极限&的精神十分值得敬佩。&
探测和旅游
事实上，不仅只有卡梅隆的&深海挑战者&号，全球深海探测和让普通人走近深海的整体热潮正方兴未艾。
除了之前各大国为进行海洋科学研究或争夺海底资源而建造的&阿尔文&号（美国）、&和平一号&和&和平二号&（俄罗斯，《泰坦尼克号》里的许多镜头就是通过它们采集）、&鹦鹉螺&号（法国）和&深海6500&（日本）深潜器外，近年来，其他国家如印度，也已设立项目要建造一个4500米级的载人潜器，日本已就建造更新、更深的潜器进行过多次讨论，俄罗斯2011年曾报道军方一艘新的6000米级载人深潜器海试成功。为纪念泰坦尼克号沉没100周年，俄罗斯的肯辛顿旅游公司近期还特地发起了一个为期15天的&泰坦尼克沉船之旅&项目，由MIR系列微型潜艇带领游客考察位于海底的沉船遗址。而以美国为代表的由各种商业力量推动的深潜器制造也正如雨后春笋般兴起。
由美国佛罗里达州一家名为&Triton&的私人潜艇制造商制造的3人座黄色潜水器装备有一个15厘米厚的坚固玻璃球体，可为乘客提供360度全景观看海洋最深处景象的视野。它最深的一次下潜近期在巴哈马群岛附近进行，深度为1000米，但冲击万米深马里亚纳海沟的深潜器雏形已经形成，有望在未来两年里得到完善。据预计，该潜器将以每个座位25万美金的售价向那些爱冒险的人推广。
希望在2012年末发射第一架宇航机以正式开启民营太空之旅活动的维珍航空创办人理查德&布兰森曾立志使他与加州前地产商人威尔什（Chris Welsh）联手推出的&飞艇&成为同行中最早抵达马里亚纳海沟的深潜器，不过这回他被卡梅隆抢了先。那个潜器起初由一位英国工程师为想最早独自抵达马里亚纳海沟底部的百万富翁冒险家福赛特（Steve Fossett）个人而设计，外形基于一架飞机的样子。福赛特后来在一次空难中不幸丧生，威尔什就买下了那个潜器，并也独自开始迎接&飞&向海底所需面临的种种挑战。他与维珍航空的团队还计划挑战地球上的另四处海沟，以使足迹遍布全球五大洋的最深处。
深潜器竞赛中最被忽视，而实质上与中国的&蛟龙&号目标最接近的，是由Google董事会主席施密特（Eric Schmidt）资助位于旧金山的DOER海洋科技公司建造的&深海探索&（Deep Search）号。该潜器能滑翔式潜浮，采用陶瓷浮力材料，使用燃料电池并有大面积的观察窗，在很多方面都有创新。它并不预想最早到达海底最深处，而是希望能有助于科学，为研究者们打开从洋面直到海底、包括海洋各个角落的完整视界。但这个潜器目前还处于设计阶段，DOER公司称，它离首次下潜还要有几年时间。
作为国际上较早开展载人深潜研究国家之一的美国，其于1964年建造的&阿尔文号&载人潜水器在各国深潜器中最富传奇色彩，已经实施了4400多次下潜，共运载了2500多名乘客，但眼下也正面临机器老化和功能不足，正处于向更完备的6500米级深潜器升级过程中，预计将于2012年底完成海试，明年起正式投入使用，前几个潜次的地点预定在大西洋的墨西哥湾和太平洋海域。升级后的新&阿尔文&号将具备更多的视窗、更大的有效载荷，可携带高清摄像设备。
美国海军上校唐&沃尔什（右）对卡梅隆表示祝贺。沃尔什上校曾在52年前与瑞士人雅克& 皮卡德驾驶深海潜器抵达此处。如今，卡梅隆的成功抵达使其成为了第三位下潜至海洋最深处的探险家。 （CFP/图）
比较起来看，以1960年到达马里亚纳海沟的&的里雅斯特&号为代表的第一代潜器体积巨大，无法安放在母船上，在水面上维护困难，在海洋中也难以调转方向，而且由于装载了大量汽油作为自给的浮力材料，存在安全隐患。但机械手、水下灯光、摄像、水密电缆等几乎今天的深潜器所具有的一切设施，在当时都已经奠定了基础。&阿尔文&号、&蛟龙&号等第二代深潜器采用了固体浮力材料，所以体积比第一代深潜器大大减小。&深海挑战者&号所代表的第三代深潜器则全部使用LED灯光、三维高清摄像，且航行速度越来越快，行动越来越灵活，越来越可控，有点像飞机。
深海领域的新生
&深海挑战者&号冲击&深渊&成功后，不少中国百姓疑惑：为什么卡梅隆一个小小的团队能做成的事，我们的&蛟龙&号举全国之力却至今还徘徊在7000米海试阶段？&蛟龙&号潜航员叶聪在微博上发表的观点也许能说明部分问题：&深海挑战者&号只需搭载一名乘客，而&蛟龙&号将搭载三个人，这导致了载人舱尺寸的不同。&深海挑战者&的球壳内直径1.1米，&蛟龙&号则需要2.0米左右。不同球壳的建造难度是不同的，小球用钢材，甚至可以不用焊接；大球则需要钛合金焊接，其难度从美国新&阿尔文&号的球壳建造过程即可知一二。
此外，据吴世军博士介绍，由于卡梅隆的潜器并不准备给许多人使用，所以其设计中没有义务要符合美国海军或船级社的要求；而像&蛟龙&号和新&阿尔文&号这样主要服务于公共科考的深潜器，因为要满足许多人的要求，又完全是由政府出资建造，所以工程技术难度更高，且必须经过国家船级社的认证，研制、改进和完善的速度相对就慢。
业内人士预计，我国正在建造中的4500米级深潜器可很能是第二代深潜器中的最后一艘。而由于技术的相通性，&深海挑战者&号等四个最新深潜器的试航成功，势必会带动水下钻井平台等一系列新的产业&&回顾一下不难发现，创造今天被石油公司最广泛使用的水下机器人（ROV）的，正是当年建造&的里雅斯特&号的那些人。&中国在这一领域还是个新生，还有很多的路要走，和国外的老手们相比，的确还不强。&这位业内人士向记者表示。
而在同济大学海洋地质国家重点实验室的汪品先院士看来，深潜器只是建立深海探测全面竞争力的一个部分。他认为，直接的深海探测从手段上可分为三个层次，我国在技术上还要做相应的升级。第一个层次是从海底取样升级到大洋钻探；第二个层次是在使用载人深潜器等运载工具探测海底时，对其作相应的技术升级；第三个层次是建立深海海底观测网。
我国的南海深部区域不仅有形态多样的大陆坡、边缘海盆和海沟，还有成因各异的深海盆地，海底地形复杂多变，地貌类型丰富多样。1999年春，国际大洋钻探计划第184航次曾在南海取得西太平洋区三千万年来最佳的环境演变纪录。由汪品先院士领衔、自2011年起预计历时8年实施的国家自然科学基金委重大研究计划&南海深部计划&，准备采用一系列新技术探测海盆，揭示南海的深海过程及其演变，再造边缘海的&生命史&，为边缘海的演变树立起系统研究的典范，并为我国深海技术装备建设提供应用或试用平台。其中，&蛟龙号&搭载科考人员和争取国际大洋钻探计划在南海的第二个航次是这项计划的两项重要内容。
汪品先院士形象地形容，在南海的&生命史&中，海底扩张到板块俯冲的构造演化，好比生命史的&骨架&；深海沉积过程和盆地充填，好比生命史的&肉&；而深海生物地球化学过程，可以比作生命史的&血液&。
在2011年6月由国家自然科学基金委地球科学部主办的&南海深部计划对载人深潜器科学需求&研讨会上，一些研究者建议，在&蛟龙号&现有的声学、光学探测装置、摄像和照相装置基础上，增加搭载地磁仪，准确、直观地观测南海海底微地貌构造，并对南海深部环境进行精细的记录和测量，为揭示南海的深海过程及其演变准备基础资料。据悉，这一科考之旅有望在2012年&蛟龙&号7000米级海试成功后，于明年适当的时间执行。
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官方公共微信法机器人将潜入深海打捞埃及红海坠机“黑匣子”
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法机器人将潜入深海打捞埃及红海坠机“黑匣子”
　　中新网1月5日电 路透社消息，法国的水下机器人将于今天潜入红海1000米深的海底打捞对于解读埃航空难至关重要的“黑匣子”。
　　沙姆沙伊赫当地政府官员称，一个由法国潜水员和打捞专家组成的小组同时还负责打捞失事飞机的残骸和遇难者的尸体。当然，“黑匣子”最为重要，因为它或许能解释为什么埃航的那架飞机突然失事。不过，由于“黑匣子”在1000米深的海底，而潜水员无法抵达这一深度，因此只能让水下机器人来帮忙。尽管埃及和法国官员在空难发生后一再表示，这起空难肯定与恐怖活动无关，但法国运输部长现在又改口说，在“黑匣子”打捞并且解读之前，不要过早下结论。
　　瑞士航空管理部门称，他们之前曾因安全原因禁止空难的埃及航空公司的航班飞经瑞士领空，但埃及的航空公司却表示，它的飞机完全符合航空安全标准。埃及这家航空公司的官员告诉法国电视台的记者说，航空公司的飞机刚刚通过了2003年秋季的安全检查。波兰航空管理部门也表示，它们也认为该公司的飞机是安全的。
　　红海空难损失相当惨重，其中包括法国一家三代11口全部遇难。(徐冰川/闻新芳)
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法机器人将潜入深海打捞埃及红海坠机“黑匣子”
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当地时间日，印度洋，澳大利亚国防船海洋盾上的一级水手水下搜寻MH370残骸。据悉，4月8号将派出机器人搜索工具潜入深海搜寻。图片来源：CFP视觉中国　　
发布时间： 17:09:10 【编辑：李美多】
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