MH370失联已经有40多天。4月14日,澳大利亚方面表示,由于再未侦测到水下脉冲信号,澳方将停止使用拖曳声波定位仪,启用“蓝鳍-21”自主水下航行器开展海底搜索。
澳大利亚做出停止使用声波定位仪寻找黑匣子的原因有二:第一,通过声波定位仪已经大概知道了黑匣子所在的海域,这样可以大幅缩小搜索范围,集中精力更有效率进行搜索;第二,马航客机失联已经接近一个月,而黑匣子上的声波发射器的信号很可能因为电量耗尽无法发信,使用声波定位仪已经无法搜索到黑匣子位置的有效信息,所以只能使用水下航行器去搜索。
美国的“蓝鳍”无人航行器是专门用来对海中物体进行搜索的无人潜航器。美国这次用于搜索MH370黑匣子的是“蓝鳍-21”无人潜航器,绰号“金枪鱼”。自身具备动力,可以不借助电缆在水下自主航行,长493厘米、直径53厘米、重750公斤,潜水深度4500米,最大航速4节(约7.2公里每小时)。在标准负载和3节(5.4公里每小时)航速下,其续航能力为25小时。该无人潜航器的各种设备,可以说是为了寻找海底黑匣子“量身定做”。“蓝鳍-21”可以通过声纳与母船通信,其拥有高分辨率侧扫雷达,可以扫描海底地形,寻找黑匣子下落。该雷达释放的波束从潜航器两侧放出,沿航线方向扫描,为了保证较高分辨率,扫描的范围不大。工作时发射出的声波投射在海底的区域呈长条形,换能器阵接收来自照射区各点的反向散射信号,经放大、处理和记录,在记录条纸上显示出海底的图像。回波信号较强的目标图像较黑,声波照射不到的影区图像色调很淡,根据影区的长度可以估算目标的高度,从而判断海底地貌,绘制出准确的海底地形图,还可能判读出泥、沙、岩石等不同底质。利用数字信号处理技术获得的小视野放大图象能分辨目标的细节。
除此之外,该深潜器还有多波束回声测深仪利用多波束回声信号测量、绘制海底地形和水深的装置。该设备可发出多种波束的扇面声波,通过各种波束不同的回波来绘制海底地形图。搭配侧扫雷达使用,可以详细绘制出探测海底地形情况。
“蓝鳍-21”除了携带声纳探测器,还装备了磁力探测器,可以通过磁场的变化,来探测水下金属物体,从而更有针对性地定位黑匣子的所在。而且一旦发现类似黑匣子的物体,还可以通过携带的摄像装置对该区域进行光学成像,方便地面人员分析是否是真的黑匣子。
事实上,除了美国以外,世界一些国家也研发并装备了无人潜水器,该领域的竞争可谓相当激烈。无人潜航器分为两种,一种是和母船通过电缆连接的有缆水下潜航器,这种有缆水下潜航器可以下潜到比较深的海域,但是其活动范围受到电缆线的控制,只能对定点海域进行深潜。日本研制的“海沟”号无人深潜器,曾经下潜到10970米的深海,创下人类无人深潜器的下潜深度记录,但2003年该深潜器由于电缆断裂,从此失踪。所以,世界各国目前主要将研发精力投入在另一种无人潜航器上,那就是无缆自主潜航器。这种潜航器不需要电缆与母船连接,可以下潜到比较深的海域,自带各种探测器,相对于有缆深潜器,其活动范围更广,更加智能。
加拿大的ISE公司研制的EXPLORER无人潜水器,该潜水器理论下潜深度也可以达到6000米,配有惯性导航、多普勒计程仪、GPS、超短基线、长基线导航等导航模式,携带了高精确度深海声纳、有避障声纳、多音束测深系统、侧扫声纳、CTD、摄影机和声学照相机。
法国的Alister自主潜航器是由法国ECA ROBOTICS公司研制 ,其使用锂电池作为驱动,于2002年开始海试,Alister能在水下3000m处工作。导航器自带有惯性导航、多普勒计程仪、GPS、超短基线、长基线导航等导航模式,携带了高精确度深海声纳、有避障声纳、多音束测深系统、侧扫声纳、CTD、摄影机和声学照相机。可以用于测量海底地形、深海摄影、深海生物调查、环境评估和勘察等功能。
德国的DeepC自主潜航器是由德国联邦科教部赞助研发的一种自主潜航器,该潜航器重2.4吨,下潜深度可达4000米。在4-6节的航速下可连续工作60小时。但是在2004年停止研发。
作为北欧强国的挪威,也在自主深潜器上有很高的技术水平。挪威Kongsberg Maritimu公司研制的HUGIN无人潜水器最高可下潜至水下4500米,可根据需要携带各类探测仪器。其导航模式包括惯性导航、多普勒计程仪、GPS、超短基线、长基线导航等导航模式,携带了高精确度深海声纳、有避障声纳、多音束测深系统、侧扫声纳、CTD、摄影机和声学照相机。可用在海洋勘探检测、水下工程结构管线调查、海底地形绘制摄影、反潜、环境评估和海洋监视等。
十分重视海洋的日本当然不甘落后,其自行研制的“浦岛号”无人潜水器,采用自主航行模式,不再借助电缆。其长10米,重7.5吨,潜航深度达3500米,航行速度为3节。拥有侧扫雷达、海底地层剖面仪、多波束声纳、摄像头、电子照相机、快速剖面传感器和声学多普勒流速剖面仪。
而美国除了“蓝鳍-21”以外还有更先进的下潜深度可达6000米的“远距离环境监测单元系统”(REMUS),REMUS-6000是世界上下潜最深,最先进的自主无人深潜器。
水下情况非常复杂、如何让无人潜水器在承受数百倍气压的高压,如何在水下移动、判断海底地形并自主航行等问题是发展无人深潜器的难点,这也是为什么只有为数不多的国家在进行这方面的研究的原因。
中国在无人深潜器领域的水平并不弱。中国国际海域资源调查与开发“十二五”规划重点项目,由中国自主研发、研制的潜龙一号无人深潜器,设计下潜深度可达6000米深海,2013年10月完成了下潜2080米深的海域并进行开始在距海底50米的高度沿规划路线作业的实验。“潜龙一号”长4.6米、直径0.8米、重1.5吨,巡航速度2节,最大续航能力24小时,“潜龙一号”同时搭载测深侧扫声呐和照相设备,配有测深侧扫声呐、浅地层剖面仪等探测设备,可完成海底微地形地貌精细探测、底质判断、海底水文参数测量和海底多金属结核丰度测定等任务。
截至目前,在寻找马航黑匣子的过程中还只有美国无人潜航器“个人秀”。但这次的事件也让各国意识到发展自主无人潜航器的重要性。无论民用还是军用,无人深潜器都意义重大。作为一个海洋大国,我们期待中国的无人深潜器在实用化实战化方面早日赶超世界先进。