7月初，我國水下滑翔機萬米深淵觀測科學考察團隊順利返航，其測試的“海燕—X”水下滑翔機最大下潛深度達10619米，刷新了水下滑翔機下潛深度的世界紀錄。
科考重器，刷新下潛深度世界紀錄
7月16日，由青島海洋科學與技術試點國家實驗室組織實施的水下滑翔機——萬米深淵觀測科學考察團隊順利返航。在為期6天的綜合科考中，我國自主研發的2臺萬米級“海燕—X”水下滑翔機共獲得觀測剖面45個，其中3000米級、6000米級和7000米級剖面各1個，萬米級剖面3個，最大下潛深度達10619米，刷新了水下滑翔機下潛深度的最新世界紀錄。
2005年，我國成功研制出第一代溫差能驅動水下滑翔機，工作深度為100米。2009年，第二代混合推進型水下滑翔機“海燕”研制成功，工作深度為500米。如今，“海燕—X”最大下潛深度破萬米。“水下滑翔機是一種新型無人無纜水下自主航行器，是水下觀測設備的運載器，可實現海洋環境、聲學等多要素觀測，具有極為重要的應用價值。”江蘇海洋大學測繪與海洋信息學院教授周立告訴記者，雖然水下滑翔機的航行速度較慢，但其制造成本和維護費用低、可重復使用、并可大量投放等特點，滿足了長時間、大范圍海洋科考探索的需要。
“海洋科考與國家的海洋安全有很大關系。在面向海洋的新一輪競爭中，類似這樣的大國重器尤為重要。”周立認為，最近20年間，很多科研單位都在從事水下滑翔機的研發，可以說這次“海燕—X” 水下滑翔機刷新了水下滑翔機下潛深度的最新世界紀錄，是一個階段內我們在這一領域科研成果突破的集中體現。
連續的萬米深度滑翔剖面，充分驗證了“海燕-X”水下滑翔機在深淵環境下的工作可靠性。
深海探測，載人、無人各顯身手
在深海探測領域，已有蛟龍號、深海勇士號、奮斗者號載人潛水器各司其職，為何還要研究水下滑翔機?
周立解釋，海底探測無人化和有人化，各有各的優勢，目前沒有說誰會代替誰，或者說是從無人向有人的完全轉變的趨勢。但他認為，像水下滑翔機的應用范圍會越來越廣，譬如它具有跑得遠、能耗低的優勢，裝載的傳感器耗能也都特別低。
“兩者應用范圍不同，上浮下潛的原理也不盡相同。”周立介紹，蛟龍號等載人潛水器通常靠改變潛艇的自身重量來實現上浮下潛。在潛艇內有多個蓄水艙，當潛艇要下潛時就往蓄水艙中注水，使潛艇重量增加超過它的排水量，潛艇就下潛;從蓄水艙往外排水，使潛艇重量低于它的排水量，潛艇就上浮。
而水下滑翔機的上浮下潛依靠氣體調節。“海燕-X”水下滑翔機項目負責人王鵬介紹，滑翔機前艙段安裝有浮力驅動單元，主要由安裝在耐壓殼體內的伺服電機、液壓泵、電磁閥、內皮囊和安裝在耐壓殼體外的皮囊組成。收縮自如的皮囊類似魚兒的“鰾”，魚在水下通過調節魚鰾內的氣體從而達到調節身體浮沉的目的，當需要下潛時，皮囊體積變小，浮力也會相應變小，重力大于浮力，水下滑翔機就會下潛。反之，皮囊體積變大，浮力增大，水下滑翔機就會向上浮動。
載人潛水器由于其自重較重，在深海下潛時較水下滑翔機具備相對優勢。“海燕-X”水下滑翔機由于自重較輕，從一開始的工作深度100米到如今突破萬米，可謂是歷經坎坷。“下潛深度是由水下滑翔機本身的浮力調節量決定。” 王鵬說，水下滑翔機下潛時需保證自身重力大于浮力，而隨著深度的增加，海水密度不斷增大，萬米深淵處海水密度約為水面密度的105%，導致水下滑翔機自身浮力不斷增加，需要更大的調節量來彌補萬米深淵海水大尺度的密度變化。為攻克萬米超高壓力下的浮力調節難題，王鵬所在的“海燕”團隊研發出了萬米高壓環境下大排量、高精度的浮力調節系統。
“目前，水下滑翔機主要用于收集海底的鹽度、溫度、光度的信號，對于海底地貌等測繪相對少一些。”周立說，在未來應用中，其很可能憑借靈活小巧的身姿，較長時間地獲取數據，可在海洋觀測和探測領域大顯身手。
探索未解之謎，為“透明海洋”積累數據
現在“海燕”水下滑翔機已經實現了續航里程、工作深度的譜系化發展。周立告訴記者，從工作深度譜系來說，有200米、1000米、1500米、4000米和全海深，從續航里程看，有1000公里、1500公里和3000公里，未來還將實現5000公里，甚至10000公里的目標。因為功能不同，“海燕”家族成員長短胖瘦各異，比如“海燕—200”較“瘦小”，可以在深度200米以內的海域里進行觀測;“海燕—L”略修長，可以連續航行約5個月，執行長時間觀測任務。
“‘海燕’家族成員還有一個重要任務，就是為‘透明海洋’積累數據。”周立透露，隨著科技水平的不斷提高，人類逐漸揭開了星空的神秘面紗，可我們卻對近在身邊的大海所知甚少。海洋占地球表面積的71%，人類對海洋的探索卻不到5%。為了加強對海洋的了解，海洋試點國家實驗室提出了“透明海洋”概念，搭建“海洋物聯網”，對海洋進行立體綜合觀測。
“所謂‘透明海洋’，就是利用現代的海洋觀測與探測技術，實現海洋狀態透明、過程透明、變化透明。”周立說，海洋透明就是用觀測設備、技術知道海洋里面有什么，要實現透明，就要有數據支撐，而數據支撐就來源于我國載人潛水器和無人潛水器的深海采集。
目前，“透明海洋”已被納入聯合國“海洋科學與可持續發展十年計劃(2021—2030)”的六大路線圖;去年9月，在美國夏威夷召開的第三屆世界海洋觀測大會上，中國科學院院士、海洋試點國家實驗室主任吳立新呼吁全球科學家共建“透明海洋”科研共同體，獲得全球科學家熱烈響應與支持。
在我國南海海域，“海燕”水下滑翔機家族正遨游在大海深處，進行海洋環境多要素參數的觀測，并將搜集到的海洋信息，實時傳送到幾千公里外的國家實驗室，助力“透明海洋”工程建設。
