“奋斗者”号通过综合绩效评价后首次进行深渊科考

2021-09-06 13:40:06 | 来源: | 参与: 0 | 作者:王珍

  与此同时,科研人员还攻克了深渊复杂环境下大惯量载体多自由度航行操控、系统安全可靠运行等技术难题,让“奋斗者”号的控制系统实现了基于数据与模型预测的在线智能故障诊断、基于在线控制分配的容错控制以及海底自主避碰等功能。

  “我们设计的神经网络优化算法,能够让‘奋斗者’号在海底复杂地形巡航、定点航行以及悬停定位。”赵洋说。

  不过,载人潜水器抵达万米深渊,可不只是“到此一游”,还要完成岩石、生物抓取,以及沉积物取样等精准科考作业。

  为此,科研人员还为“奋斗者”号安上了灵活的双手——两套主从伺服液压机械手,每只“手”有7个关节,可实现六自由度运动控制,持重能力超过60公斤,能够覆盖采样篮及前部作业区域,具有强大的作业能力。这项技术填补了我国应用全海深液压机械手开展万米作业的空白。

  机械手握住沉积物采样器的手柄,在指定的位置采集沉积物。然后,再提起手柄将其放回采样篮……这是“奋斗者”号利用机械手臂进行沉积物采样的过程,这样一次操作大概需要5到10分钟。

  为了支撑实现载人潜水器的科学观测能力,控制系统团队还首次在全海深级别的载人潜水器上研制了电动观测云台,突破超高压环境精确传动控制、高紧凑度一体化设计等技术,搭载多部科考设备实现全向水下观测,获取了大量深渊海底科学观测照片、视频。

  而这些均由聪明的“大脑”控制。

  水声通信: “水下微信”实现“千里传音”

  “亲爱的观众们,万米的海底妙不可言,希望我们能够通过‘奋斗者’号的画面向大家展示万米的海底。”成功坐底马里亚纳海沟后,3位潜航员第一时间通过水声通信系统分享了他们的心情,这一场景至今仍旧振奋人心。

  水声通信是“奋斗者”号与母船“探索一号”之间沟通的唯一桥梁,实现了潜水器从万米海底至海面的文字、语音及图像的实时传输。其原理就是把信息变成声音在水里传播,到达水面后再把它转变为原来的信息。

  为什么是水声通信?记者了解到,与地面不同,由于海水的特性,光、电磁波等在水中会快速衰减至消失,即便是强大的北斗系统也无法发挥作用。而声波恰恰能在水下远距离传播,因此,声波便成了潜水器的通讯、导航利器。

  声学系统由此成为载人潜水器不可或缺的一部分。有科研人员表示,如果说载人潜水器是一个人,那么声学系统就是这个人的眼睛、耳朵、嘴巴,能“看”、能“听”,还能“说”。

  相较“蛟龙”号与“深海勇士”号载人潜水器,“奋斗者”号的声学系统实现了完全国产化,技术指标更高。

  “奋斗者”号的声学系统是一个庞大的系统,按功能分,有水声通信机,还有测深侧扫声呐、前视成像声呐、定位声呐、多普勒测速声呐以及避碰声呐,等等,其功能主要是为潜水器和载人母船之间进行通信、定位,以及载人潜水器的避障等提供帮助。

  在载人潜水器下潜时,水声通信机要将与潜水器相关的诸如舱内温度、湿度以及下潜深度等各项状态参数回传至海面母船。

  在漆黑一片的海底坐底后,各种声呐就开始“侦察”环境,然后告诉潜水器“你在哪儿”“周围环境如何”“可以往哪儿走”……各种“路况信息”,测深侧扫声呐、前视成像声呐等可谓是一扫便知。潜航员便可根据声呐绘制的“海底地图”规划潜水器的行走路线。不仅如此,在行走过程中,如遇“路障”,避碰声呐就像“安全员”一样,会提前“告知”潜航员,为其提供充分的规避时间。

  作业期间,如果潜航员有了新发现或者拍到了值得纪念的精彩瞬间,还可以通过水声通信机实时分享给海面的人,被潜航员称为“水下微信”。

  除此之外,“奋斗者”号还在锂离子电池、海水泵等方面实现多项重大技术突破。其研制及海试的成功,标志着我国具有了进入世界海洋最深处开展科学探索和研究的能力,体现了我国在海洋高技术领域的综合实力。

  不过,坐底10909米深度,仅是初窥冰山一角,海洋深处还有太多的未知需要我们不断去探索和揭秘。从“蛟龙”号到“深海勇士”号,再到“奋斗者”号……我国科研工作者将不断带领我们探寻更多大洋深处的奥秘。

  “奋斗者”号的成功,得益于党中央对深海事业发展的正确领导和科研团队集智攻关中发扬新时代科学家精神,也离不开科技计划管理模式的创新探索。“十三五”国家重点研发计划“深海关键技术与装备”重点专项管理专业机构、中国21世纪议程管理中心黄晶主任介绍,“奋斗者”号载人潜水器是“深海关键技术与装备”重点专项的核心研制任务,中心始终坚持科学化、规范化、精细化管理,组建项目群协同攻关,成立专家组跟踪指导,制定质量和海试管理规范提升装备实用性,有力支撑深海有关装备研制任务圆满完成。

责任编辑:杨征帆

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