创下多项纪录 “潜龙二号”有何过人之处

蔡华为地图

向阳红10号正在进行中国大洋49号航次的作战调查，为海洋勘探带来了利器——乾隆2号。它是中国自主开发的4500米深海资源自主勘探系统，也是目前中国最先进的自主水下机器人。

乾隆二号长什么样？这有什么了不起的？未来将如何应用？

与乾隆一号相比，乾隆二号更像一辆越野车，能在复杂的地形下更好地工作。

看过乾隆二号的人都被它深深打动了。

与许多潜水器不同，乾隆2号看起来像一条鱼:长3.5米，高1.5米，重1.5吨，身体扁平垂直，有四个“鳍”——科学家们亲切地称之为“黄色脂肪鱼”。

乾隆二号在中国是独一无二的。“这是世界上第一次采用非旋转体垂直扁平鱼形设计，这有利于减小垂直面上的阻力，便于它在复杂的海底地形上垂直爬升，同时也增强了水面航行能力。”中国科学院沈阳自动化研究所研究员、乾隆二号总设计师刘健说:“我们设计的初衷不是模仿鱼的形状。形状设计基于水动力优化计算的结果。我认为它不像鱼的形状。”

研究人员对“乾隆二号”投入了大量的精力，希望它能承担深海探测的重要任务。

乾隆二号是在国家863计划的支持下，由中国研究人员设计开发的，花了五年时间来解决关键问题。作为一套集热液异常探测、微地形地貌探测、海底摄影和磁探测技术于一体的实用深海探测系统，主要用于勘探多金属硫化物等深海矿产资源。

浩瀚的海洋资源丰富。根据国际海底管理局的相关规定，哪个国家首先探测海底资源并提供相应的数据和信息，就可以获得优先开发权。单靠人类的潜水技术无法到达绝大多数深海区域，所以水下机器人有地方可以使用。

水下机器人通常分为三类:载人潜水器(HOV)、遥控潜水器(ROV)和自主潜水器(AUV)。其中，著名的蛟龙是载人潜水器，海龙是无人遥控潜水器。两者都擅长局部操作和定点精细检测，但不擅长大规模精细检测。乾隆不同。它是一种无人驾驶、无缆的自主潜水器，能够*移动，在大面积范围内进行精细探测，并能自主导航、操作和保护自己。

中国第一个实用的6000米水下机器人“乾隆一号”诞生于“十二五”期间，应用于海底相对平坦的多金属结核区域。

乾隆一号由来已久。“黄肥鱼”还能做什么？

“大洋中脊多金属硫化物区域的海底地形极其复杂，起伏超过1000米，使得探测非常困难。”国家海洋局第二海洋研究所研究员、海洋49第二航段首席科学家陶春辉说，乾隆一号有些任务做不到，需要对乾隆二号进行升级。

与“乾隆一号”相比，“乾隆二号”更像一辆越野车，能在复杂地形下更好地工作:除探测多金属硫化物外，还能探测多金属地壳资源，同时在同一地点获得声学微地貌、温度和盐度深度、浊度、甲烷、氧化还原电位、磁力等数据，进而圈定矿化区域。

“黄肥鱼”结构精细，智商高，其检测结果在中国深海自主水下机器人中是最高的。

“黄肥鱼”是如何工作的？

在潜水之前，研究人员将把参数和任务配置植入“黄色脂肪鱼”的“大脑”，然后用起重机把它放入水中。将起重机从潜水器上断开后，“黄肥鱼”可以下降到指定区域。

“它装有沉碴铁和浮碴铁。发射后，它靠自身重力下降。潜水到预定深度后，它会自动扔掉沉入水中的压舱铁，然后开始操作。作业完成后，会自动抛掉浮压铁，实现自动漂浮，工作人员会通过遥控吊钩或抛绳等方式将其回收到母船上。”刘健说。

到达作业区的“黄肥鱼”非常忙碌。在“大脑”的控制下，它的“眼睛”非常敏锐，背着“相机”灵活地移动，它的“尾巴”也在同步工作。

“眼睛”是指乾隆二年的声纳。其中，前视声纳是一种避碰控制装置，它可以将潜水器采集的声学数据转换成图像，识别障碍物和周围环境，然后通过自主旋转和避碰来保证身体的安全和正常任务。据报道，这项技术在中国也是第一次。两侧的测深侧扫声纳将持续采集地形地貌数据，进行实时信号处理，并沿计划路线在海底来回扫掠。

在电池的支持下，乾隆2号最多可以工作30个小时以上。“黄肥鱼”的四个“鳍”实际上是四个旋转舵螺旋桨。通过控制螺旋桨和方向舵的移动，乾隆二号可以前后移动，灵活旋转，在海底“爬山”。

“相机”是一种海底相机，每7秒钟可以在不透明的海底拍一张照片，最终形成一张完整清晰的海底照片，供科学家分析研究。

“尾巴”是一个安装在乾隆二年年底的磁性探测器。“一些多金属硫化物区域不再活跃，传统的羽流探测系统难以探测。然而，我国首次采用并自行研制的磁力仪能够探测到它的磁异常陶春辉说。

“黄肥鱼”不仅在结构上是先进的，而且在“智商”和自动性上也是先进的。例如，当它发现自己的“身体”出现故障时，如果不影响作业，它就会坚持下去。如果它感觉“不好”，不能再呆在水下，它会自动结束作业，漂回来。

“黄肥鱼”在婴儿期表现良好。从2016年2月到3月，它在西南印度洋为中国海洋40航次的第二航段执行了一次试点应用任务，这也是它的第一次试点应用。该任务共进行了8次潜水，其中7次是远程勘探任务，水下时间231.3小时，累计航程661.7公里，勘探面积218平方公里。检测数据完整有效。

在本次实验应用中，乾隆2号的探测面积超过了我国以往任何一款深海自主水下航行器，连续4次远航的成功探测结果也创下了我国深海自主水下航行器的最高水平。

“黄肥鱼”的“弟弟”乾隆三号，预计将于今年3月进行首次试航。

在刘健的眼里，“黄肥鱼”就像他的孩子。父母总是关心孩子的安全。每次推出乾隆二号，刘健都会“忧母千里”。

刘健希望这个孩子能长得更快。“乾隆二号是目前中国最先进的深海自主水下机器人，已经达到国际先进水平。但其技术水平和性能有待进一步提高。”刘健告诉记者，当乾隆二号成功从水面打捞上来时，科学家将下载它探测到的所有数据。“未来，我们将通过技术创新缩短数据返回和下载时间，并更及时地处理数据。”

“乾隆二号是一种机器人。随着人工智能技术的不断进步，将来有可能在充分论证的基础上，将一些最新的智能技术应用于潜水器的升级改造。”海洋矿产资源研究开发协会办公室副主任李波说。

除了改进潜水体和探测技术，专家认为管理和应用应该得到改善。

据了解，“黄肥鱼”的“弟弟”乾隆三号预计将于今年3月进行首次试航。"它和乾隆2号是孪生兄弟，是根据它们优化和升级的类似潜水器."李波说，海洋辽阔无边，对深海勘探的需求日益增长。“乾隆”家族的主要目标是对深海资源进行大规模的精细勘探，从而更好地为海洋资源的勘探和深海科学考察服务。因此，在未来，乾隆家族的潜水器数量将继续增加，进行集群作业和合作作业。

此外，一艘新的深海勘探母船预计将于2019年底下水。届时，它将同时携带“龙”、“龙”和“潜龙”，与“三龙”将有机会携手探索大海。