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馬裏亞(ya) 納海溝（Mariana Trench，Marianas Trench）位於(yu) 菲律賓東(dong) 北、馬裏亞(ya) 納群島附近的太平洋底部。海溝的“挑戰者深淵”部分約有11000米深，是目前已知的世界海洋最深處。就算把世界上最高的山峰珠穆朗瑪峰扔進“挑戰者深淵”，都會(hui) 被全部淹沒。

深海環境非常惡劣，黑暗、水壓高、溫度低等條件給科研工作帶來了很大困難。但是，就在幾天前，中國的科學家們(men) 在這一科學領域實現了新的突破。

在10月份剛剛結束的馬裏亞(ya) 納海溝深淵科學考察中，中國科學院沈陽自動化研究所主持研製的“海鬥一號”全海深自主遙控潛水器，在國際上首次實現了對“挑戰者深淵”西部凹陷區的大範圍全覆蓋聲學巡航探測。

海鬥一號

（圖片來源：中國科學院沈陽自動化研究所）

海鬥一號”是什麽(me) ？

深海潛水器是研究海鬥深淵（Hadal Trench，水深範圍從(cong) 6000米到11000米左右的海域）不可或缺的裝備。

深海潛水器主要分為(wei) 載人潛水器（HOV）和無人潛水器（UUV）。無人潛水器也叫“水下機器人”，主要有三類：遙控潛水器（ROV），自主潛水器（AUV），最後一類是混合式潛水器。

無人潛水器分類圖

（作者自製）

咱們(men) 的“海鬥一號”，就是一種先進的混合式潛水器。

作為(wei) 一個(ge) 全海深自主遙控潛水器（ARV），“海鬥一號”既可以作為(wei) 自主潛水器（AUV）使用，進行較大範圍的水下調查；也可以作為(wei) 遙控潛水器（ROV）使用，進行局部區域的精確調查和水下輕作業(ye) 。

海鬥一號布放圖

（圖片來源：中國科學院沈陽自動化研究所）

遙控潛水器(ROV)身後拖著一條長長的尾巴，這是一根長電纜，既是電源線又是連接線，能源和信號都通過這根電纜傳(chuan) 送。操作者通過這根電纜對潛水器進行遙控操作。

日本“海溝號”遙控式潛水器

（來源：參考文獻2 徐偉(wei) 哲.全海深潛水器的技術現狀和發展綜述）

自主潛水器AUV沒有“尾巴”，它的電池直接安裝在潛水器體(ti) 內(nei) ，其任務執行過程是由計算機控製的，潛水器按照程序自主地完成任務。

我國首台自主潛水器“探索者”號

（來源：參考文獻5 李一平.自主/遙控水下機器人研究與(yu) 應用）

海鬥一號是全海深自主遙控潛水器（ARV），它兼有遙控潛水器和自主潛水器二者的優(you) 點。

與(yu) 自主潛水器（AUV）相比，海鬥一號不僅(jin) 實現了實時數據交互，還可以完成水下輕作業(ye) ，提升機器人的作業(ye) 能力。與(yu) 遙控潛水器（ROV）相比，海鬥一號可攜帶長距離光纖微纜，不僅(jin) 擴大了水下作業(ye) 範圍，降低了對支持母船的要求，也減少了水麵支持係統的體(ti) 積和重量。

潛水器的發展曆程

對人類而言，海洋是神秘未知的領域，世界各國對它的探索從(cong) 未停止過。潛水器發展的曆史有60餘(yu) 年，經曆了從(cong) 載人到無人，從(cong) 遙控到自主的主要階段。

加拿大國際潛水器工程公司（ISE）總裁麥克·法蘭(lan) 將水下機器人的發展曆史分為(wei) 四個(ge) 階段，並將前三個(ge) 階段稱為(wei) 三次革命：

第一次革命在20世紀60年代，以載人潛水器為(wei) 標誌；

第二次革命為(wei) 70年代，以遙控潛水器ROV的迅速發展成為(wei) 一個(ge) 成熟的產(chan) 業(ye) 為(wei) 特征；

第三次革命在20世紀90年代，以自主潛水器AUV的發展和走向成熟為(wei) 標誌。現在則是混合型水下機器人的時代。

主要深海自主無人潛水器發展曆程

（來源:參考文獻3 曹俊.深海潛水器裝備體(ti) 係現狀及發展分析）

1957年，美國華盛頓大學應用物理實驗室開發了第一台自主無人潛水器，但由於(yu) 技術原因，自主無人潛水器在60～90年代進展緩慢。

90年代，人工智能和致密能源等高新技術更新，推動深海自主無人潛水器進入快速發展時期。美國、英國、日本、加拿大、俄羅斯、法國等海洋強國不斷加快研究，自主無人潛水器的探測深度從(cong) 百米級發展到千米級再到萬(wan) 米級。除了軍(jun) 用潛水器外，商業(ye) 化深海自主無人潛水器不斷湧現。

主要深海遙控潛水器發展曆程

（來源:參考文獻3 曹俊.深海潛水器裝備體(ti) 係現狀及發展分析）

遠程遙控潛水器是最早得到開發和應用的潛水器種類。

1953年，美國設計了最早的一款遠程遙控潛水器；1961年，美國軍(jun) 方研製成610米級的潛水器，屬於(yu) 第一艘具有實質性突破的遠程遙控潛水器係統，因1966年在西班牙外海打撈起一枚墜海氫彈而轟動世界。

20世紀70～80年代，遠程遙控潛水器開始被投入商業(ye) 應用，其技術日臻成熟。在海洋研究、近海油氣開發、礦物資源調查取樣、水下打撈以及探雷、獵雷、滅雷等方麵都獲得了廣泛的應用。

1995年，日本一公司研製成功世界上第一台全海深遠程遙控潛水器KAIKO11000。

在深海遠程遙控潛水器裝備和技術領域，美國、加拿大、英國、法國、德國和日本等國家處於(yu) 領先地位，均有6000米級深海遠程遙控潛水器用於(yu) 海洋科學研究；而在商用遠程遙控潛水器方麵，美國和歐洲國家占據了絕大部分市場。

混合式水下機器人是近十幾年來發展起來新型潛水器，由於(yu) 結合了遙控潛水器和自主潛水器的優(you) 勢，其潛在的應用前景更加廣泛。

國外最具代表性的混合式水下機器人是美國伍茲(zi) 霍爾海洋研究所（WHOI）研製的“海神”號（Nereus HROV）。其最大工作水深為(wei) 11000米，主要用於(yu) 地球、生命等科學探索。

2009年5月31日，“海神”號成功下潛至馬裏亞(ya) 納海溝10902米水深處，是史上第一個(ge) 抵達深海最深處的自動工具。然而，2014年5月10日，“海神”號在新西蘭(lan) 東(dong) 北的克馬德克海溝9990米深度處丟(diu) 失。

“海神”號潛水器

（來源：參考文獻2 徐偉(wei) 哲.全海深潛水器的技術現狀和發展綜述）

“海鬥一號”到底有多厲害？

中國的潛水器研究起步較晚。1983年我國研製的第一台200米級遠程遙控潛水器原理樣機“海人一號”，實現了零的突破。20世紀90年代，我國研製成功600米級遠程遙控潛水器和第一台1000米級探索者自主無人潛水器。

最近十年，我國深海潛水器技術取得長足進步，先後研製成功“海星”係列、“海龍”係列、“潛龍”係列和“探索”係列等深海潛水器。

目前國內(nei) 多家機構致力於(yu) 研究先進的自主/遙控深海潛水器，包括中科院沈陽自動化所、中國船舶科學研究中心和上海交通大學等單位。

在過去的十年中，我國深海潛水器多次在深淵、極地開展試驗應用，在人類難以到達的區域進行調查及作業(ye) ，幫助科學家探索海洋深處地球生命的起源、北極海冰變化及其影響等重大科學問題。

“海鬥一號”的前身“海鬥”號ARV是針對深淵科考需求研製的全海深（11000米）ARV關(guan) 鍵技術驗證平台。2016年～2018年的3年中，“海鬥”號ARV三次赴馬裏亞(ya) 納海溝挑戰者深淵執行航次科考應用任務，共計完成11次萬(wan) 米下潛。

在2018年深淵航次中，“海鬥”號成功實現了萬(wan) 米海底著底，在深淵海底累計工作近6小時，對挑戰者深淵局部區域地形與(yu) 深度進行了精確測量。

在“海鬥”號研製和應用的基礎上，我國成功研製首台作業(ye) 型全海深自主遙控水下機器人“海鬥一號”。

2020年5月，“海鬥一號”在馬裏亞(ya) 納海溝完成首次萬(wan) 米海試與(yu) 試驗性應用，其攜帶的機械手完成了觸發采水、沉積物取樣、布放標誌物等作業(ye) ，實現了ARV全海深探測與(yu) 作業(ye) 。

在剛剛結束的2021年10月應用中，“海鬥一號”在馬裏亞(ya) 納海溝超10800米深度的深淵海區，成功實現多次萬(wan) 米下潛及科考應用，取得了全海深無人潛水器連續、穩定、可靠科考應用的重大突破。

在AUV模式下，“海鬥一號”打破了多項無人潛水器的世界紀錄，包括：最大下潛深度達到了10908米；海底連續作業(ye) 時間超過8小時；近海底航行距離超過了14公裏；首次實現了AUV潛水器萬(wan) 米坐底並連續拍攝高清視頻影像。

海鬥一號采集沉積樣品

（圖片來源：中國科學院沈陽自動化研究所）

在ARV模式下，“海鬥一號”在萬(wan) 米海底連續工作超過10小時，達到了國際先進水平，創造了我國潛水器萬(wan) 米海底最長工作時間的紀錄，並實現了萬(wan) 米海底定點實時高清精細觀測。

海鬥一號高清拍攝海洋生物

（圖片來源：中國科學院沈陽自動化研究所）

“海鬥一號”的成功應用，表明我國全海深無人潛水器正式跨入萬(wan) 米科考應用的新階段，填補了國際空白，未來，我們(men) 拭目以待！

參考文獻：

[1] 李一平,李碩,張艾群.自主/遙控水下機器人研究現狀[J].工程研究-跨學科視野中的工程,2016,8(02):217-222.

[2] 徐偉(wei) 哲,張慶勇.全海深潛水器的技術現狀和發展綜述[J].中國造船,2016,57(02):206-221.

[3] 曹俊,胡震,劉濤,蘇曉雲(yun) ,馬利斌,侯德永.深海潛水器裝備體(ti) 係現狀及發展分析[J].中國造船,2020,61(01):204-218.

[4] 崔維成,薑哲,王芳,李維,宋長會(hui) ,宋婷婷,沙金餘(yu) .2020年深海潛水器熱點回眸[J].科技導報,2021,39(01):126-136.

[5] 李一平.自主/遙控水下機器人研究與(yu) 應用[J].現代物理星空体育官网入口网站,2021,33(01):19-23.

來源：科學大院

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