10767米，這是“海斗”號全海深自主遙控水下機器人(以下簡稱“海斗”號)創(chuàng)造的國產(chǎn)水下機器人最深下潛記錄。

52天，4名現(xiàn)場科考隊員，朝氣蓬勃的研發(fā)團隊，來自中科院沈陽自動化所的科研人員群策群力，創(chuàng)造了這樣的奇跡。

日前，《中國科學(xué)報》采訪了中科院沈陽自動化所“海斗”號、“海翼”號相關(guān)研發(fā)人員，解讀“海斗”履深淵如平地的秘密。

艱難的海上之旅

6月22日，在由唐元貴、王健、陸洋、劉鑫宇4人組成的技術(shù)保障團隊保駕護航下， “海斗”號搭乘“探索一號”船，開展我國首次萬米深淵科考工作。

8月12日，科研人員順利返航。也就是說，本次海上科考?xì)v時52天，作業(yè)時間達(dá)37天。

“52天的海上之旅，幾乎天天都在忙碌。在完成日常科考作業(yè)之外,我們才能完善操作規(guī)程，分析數(shù)據(jù)，維護設(shè)備，測試模擬，即使躺在床上睡著前，腦海中也在不斷閃現(xiàn)上次作業(yè)的畫面和下次要做的下潛場景預(yù)演，一樣沒法休息”，年輕的唐元貴已經(jīng)是中科院沈陽自動化所的副研究員，回憶本次航程，他滿懷感慨。

普通人都覺得能夠“看海”很浪漫，但太平洋可不是表面那樣溫柔。航行途中，每每遇到狂風(fēng)大作，海浪濤天，他們卻依然需要堅持工作。在進行最后一次“海斗”號下潛馬里亞納海溝挑戰(zhàn)者深淵時，他們衣衫盡濕，已經(jīng)沒有了換洗工作服，身上全是海水的味道。

鮮為人知的是，在最初制定科考計劃時，團隊并沒有制訂“海斗”號下潛萬米的目標(biāo)。“按照原計劃，‘海斗’號只計劃完成3000米級的海試驗證。為了穩(wěn)妥期間，我們準(zhǔn)備了足夠6次下潛的備用材料。沒想到最后一共下潛了7次，下潛深度兩次超過萬米”，唐元貴說。

7月1日，航渡期間,課題組在對“海斗”號進行技術(shù)狀態(tài)確認(rèn)和海試策劃準(zhǔn)備的基礎(chǔ)上，“海斗”號以攜帶光纖的遙控模式進行試驗性性下潛，最終成功下潛至3959米，勝利完成了“海斗”號光纖模式下的下潛深度目標(biāo)。“海斗”號安全回收到甲板后，4人團隊在心里已經(jīng)有了下一步的計劃，恰逢此時，也得到船上的支持和鼓勵。

“除了船上的要求和鼓勵，我們4人深知，機會來之不易，不能白白浪費在馬里亞納海溝的1個月時間”，唐元貴四人小組立即在科考船上展開技術(shù)攻關(guān)，啟動“海斗”號的自主作業(yè)模式，并在多次甲板模擬測試基礎(chǔ)上，冒著海上作業(yè)現(xiàn)場臨時設(shè)計并改變技術(shù)狀態(tài)的風(fēng)險，“海斗”號以自主模式進行了首次50米下潛試驗，并取得成功,驗證了“海斗”號在自主模式下載體平臺的安全性和數(shù)據(jù)記錄的有效性。

7月12日，“海斗”號向深淵發(fā)起挑戰(zhàn)。團隊經(jīng)連夜的技術(shù)分析與討論,將下潛深度由最初上報的7000米直接提升至8000米以深，最終海斗號成功下潛8201米。當(dāng)那個橘紅色的橢圓形球體浮上水面時，所有人都松了一口氣。

此后，“海斗”號一發(fā)不可收，相繼于7月18日、23日、27日和28日，分別下潛9740米、9827米、10310米和10767米，并勝利完成科考探測任務(wù)。

“如果下潛所需的必備消耗品準(zhǔn)備再充足些，如果航次時間再長久些，我想‘海斗’號還有更多的挑戰(zhàn)機會”，唐元貴說。

源于自籌經(jīng)費的探索

十年磨一劍。“海斗”號的成功，離不開中科院沈陽自動化所在水下機器人領(lǐng)域的長久積累。

中科院沈陽自動化所所長助理、水下機器人研究室主任李碩師承封錫盛院士，在該領(lǐng)域深耕多年。他帶領(lǐng)的這支“海斗”號研發(fā)團隊,曾研制用于北極海冰探測的“北極ARV”水下機器人,創(chuàng)造了國內(nèi)水下機器人領(lǐng)域多個第一。

“沒有持之以恒的研究和一以貫之的積淀，就沒有今天的海斗”，李碩坦言。

2003年，中科院沈陽自動化所在國內(nèi)率先提出自主遙控水下機器人的理念。2年后，他們研發(fā)出首臺樣機，將光纖通訊與水下機器人結(jié)合，并完成了湖試。這一階段的經(jīng)費，全部來自研究所自籌。

2007年，他們終于獲得了國家863計劃的支持，基于自主遙控水下機器人的設(shè)計理念研發(fā)了面向北極科考的水下機器人，先后三次參加北極科考。

2014年4月，在中科院海斗深淵先導(dǎo)專項的支持下，“海斗”號研制工作啟動。短短的兩年時間，團隊完成了多項關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，開展了大量的壓力測試和試驗?zāi)M，先后進行了兩次海試驗證。有了前期的積累，才有了這次突破萬米深淵的輝煌。

“自主遙控水下機器人是針對水下機器人現(xiàn)有的智能水平，針對極地和深淵等極端環(huán)境還缺乏有效導(dǎo)航定位以及作業(yè)等技術(shù)手段的情況下，而研制的一類混合型水下機器人。從當(dāng)初的概念到目前的科考應(yīng)用，確實是不斷創(chuàng)新的結(jié)果。如今來看，我們的水下機器人已經(jīng)能夠在北極冰下探測，也能在馬里亞納海溝內(nèi)縱橫馳騁。當(dāng)然，這類水下機器人終將被全自主作業(yè)型水下機器人所替代，這也將是未來新的目標(biāo)”，李碩說。

向深海進軍意義重大

在這次的深淵科考中，中科院沈陽自動化所研制的“海翼”號7000米水下滑翔機也大發(fā)神威，下潛深度兩次突破5000米，最大下潛深度達(dá)到5751米，成為國內(nèi)首臺下潛深度超過五千米的水下滑翔機，創(chuàng)造了國內(nèi)水下滑翔機的最大下潛深度記錄。同時，“海翼”號獲得了8個有效周期的CTD數(shù)據(jù)以及水下滑翔機本體的狀態(tài)數(shù)據(jù)，為我國大深度的水下滑翔機的研發(fā)積累了寶貴的經(jīng)驗。

此外，中科院沈陽自動化所參與研制的“天涯”號和“海角”號深淵著陸器也有突出表現(xiàn)，累計完成12次深潛，獲取深淵系列深度等級的大生物樣品、沉積物和水樣。

“盡管國家提出了建設(shè)海洋強國的戰(zhàn)略目標(biāo)，向海洋進軍，向深海進軍，但大眾長期以來對于海洋的關(guān)注度不夠，對我們發(fā)展深海技術(shù)裝備也存在一些質(zhì)疑。但事實上，深海技術(shù)裝備的研制具有重大意義”，李碩介紹，“與‘海斗’號類似深海技術(shù)裝備的發(fā)展，是建設(shè)海洋強國的標(biāo)志性技術(shù)，為我們探索未知的深淵世界，提供了先進的技術(shù)手段，這樣的深海科考利器，對于保障國家安全、帶動經(jīng)濟社會發(fā)展非常重要。

海洋里蘊藏著寶貴的資源，是未來世界各國開發(fā)的重點，我們絕不能落后于人，這就需要更多的深海高技術(shù)裝備。比如，深海有很多礦藏和油氣資源有待勘探開發(fā)，有很多獨特的生物資源和地質(zhì)結(jié)構(gòu)變化需要了解，也可能在深淵環(huán)境探索生命的起源——畢竟，人類是來自于海洋”。

“深海有很多微生物菌種或遠(yuǎn)古大生物，對它們進行深入研究，也有助于人類認(rèn)識生物合成機理和新型抗性藥物的研發(fā)，或許能幫助解決人類抗癌、抗頑固疾病的難題”，唐元貴補充說，大眾應(yīng)當(dāng)對海洋科考的意義有深入的認(rèn)識。

“就水下機器人的研發(fā)而言，中科院沈陽自動所按照譜系化的方向發(fā)展，并十分注重技術(shù)與科學(xué)的結(jié)合。我們的某些技術(shù)水平與國外先進水平處于并跑狀態(tài)。我們希望利用我國自主研發(fā)水下機器人能在未來深海科考和海洋開發(fā)中發(fā)揮更大的作用”，李碩最后表示。