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探秘深海里的两万种生物
【字体: 大 中 小 】 时间:2012年09月07日 来源:译言网
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探秘深海里的两万种生物,机器人潜艇舰队将改写海洋学篇章 。
七大洋上泛舟已经是过去式了。最近流行在海里滑行。数以百计的小型无人驾驶海洋滑翔导弹正在海洋里巡航。它们耗能极小,所以能在外巡航数月之久。另外,作为潜艇,它们不为地表的气候变化所影响。它们唯一已知的天敌是鲨鱼(好几艘带着牙印回来)和渔网。
海洋滑翔导弹靠浮力发动机推进。这些装置通过外部的囊状物泵入与排除石油,因为它空着的时候是收缩的,意味着船体的密度也同样发生着变化。由于滑翔时部分垂直力转化成了水平运动,这使得滑翔导弹能够相应地上浮或下潜。这一运动较为缓慢(大部分滑翔导弹的最高时速约半海里),但过程十分有效。这意味着滑翔导弹将执行长时间的任务。比如,2009年一艘由新泽西罗格斯大学操控的,名为猩红骑士的滑翔导弹尽管历时七个月,但只用了一块充电电池便横跨了大西洋。
有了那次横跨经历之后,滑翔导弹便开始应用在之前根本无法想象的任务上。2010年,来自美国海军的小组——位于马萨诸塞州贝德福的的机器人制造商斯克里普斯海洋研究所利用这些导弹追踪深水地平线石油泄漏在墨西哥湾造成的水下影响。同年,一艘俄勒冈州立大学所属的滑翔导弹观测到了汤加附近劳海盆一处海底火山的喷发。2011年,同样也是在马赛诸萨州,由另一家公司——东法尔茅斯的泰来达茵•韦伯研制的一艘滑翔导弹追踪到了日本福冈遭遇海啸后从核反应堆里泄漏出的海上辐射。此外,纽芬兰大学正计划用装有声呐的滑翔导弹来调查冰山,为了是检测它们是否对水下电缆或其他海底基础设置构成威胁。
奔走在海底间
十多年前,全世界的滑翔导弹还不超过30艘,都是由研究所或是军队研制的。目前起码有400艘,大部分都是以下三家公司之一制造的:iRobot,这家的产品就叫海洋滑翔导弹;泰来达茵•韦伯,这家生产斯洛克姆滑翔导弹(以约书亚•斯洛克姆命名,第一个独自航海环游世界的人);Bluefin Robotics(第三家马萨诸塞海洋滑翔导弹公司,坐落于昆西),这家出售斯普雷滑翔导弹。广义来讲,这些导弹有三种应用方式:科技用途﹑军事用途和商业用途。
如今是一个科技称霸的时代。对于资金短缺的海洋学家而言,滑翔导弹堪比一种恩赐。尽管买下一艘导弹需要15万美元,但使用成本可以忽略不计,相当于载人驶向南太平洋三天所需的费用。
此外,比起船底下设备拍到的照片,滑翔导弹让人们对事物进展有了更持续性的认识。除了追踪污染,观测火山和测量冰山,导弹会四处跟随鱼类,控制海水中不同区域的温度并计算海藻的分布面积。经过维吉尼亚海洋科学学院改良后的海洋滑翔导弹冰龙号被用于南极冰礁下的勘探。另一艘改良后的滑翔导弹深水号可探索6千米(20000英尺)下的水域。同时,泰来达茵•韦伯公司的暴风滑翔导弹可潜伏在飓风易发区,在极度恶劣的天气下获取读数。
滑翔导弹发出的声响很小——轻到研究人员放置后可以用它们“听到鱼类放屁的声音”。南佛罗里达州大学最近的一个项目恰好证明了这一点:一艘滑翔导弹通过红鲶科鱼和蟾鱼的声音,成功地找到了它们在西佛罗里达暗礁的栖身地。
滑翔导弹在军事上的运用也日益发展壮大。例如美国海军为了海洋滑翔导弹沿海作战计划,从泰来达茵•韦伯的姐妹公司泰来达茵•布朗处订购了150艘滑翔导弹。一开始,这些导弹将被分别用于测量水底对声呐装置造成影响的因素。最终这项计划是要用网络连接它们,使其协作运行。
滑翔导弹也是收集情报的好帮手。它们本身没有推进器和引擎声,所以很难被侦察到。通过潜水艇输送出去的滑翔导弹潜伏多久都可以,且不会被发现。任何经过滑翔导弹上面或下面的船只都能在未察觉导弹的情况下被侦察辨别出来。事实上,美国海军正对一款由加利福尼亚桑尼维尔Liquid Robotics开发的、名为波浪滑翔导弹的设计进行评估,主要用于潜艇侦查工作。
第三种商业用途目前看来是最不普遍的,尽管也可能是有关公司的口风比较紧。不过iRobot的首席战略官乔·戴尔认为,对滑翔导弹公司而言,石油和天然气勘探市场很有潜力,因为滑翔导弹能调查广域的海底,而且经济实惠。
法国的一家滑翔导弹公司ACSA也在作类似的市场打算。三月,这家公司推出了海洋探险家——一款流线型的无翼滑翔导弹,时速可达一海里,比美国的对手快了一倍。据ACSA的市场经理帕特利斯·普拉称,无翼的海洋探险家减少了被渔网缠住的概率。同时,它的有效载重舱被设计成可以互换的模块,这样一来就能按照需求改换装置。客人无需再为各种需求去购买不同类型的滑翔导弹。
探索发现之路
这一领域中,美国以外的不光只有ACSA。比如中国沈阳自动化研究所已经研发了一艘名为海之翼的滑翔导弹,研发人为国家海洋研究所的袁东亮。该导弹去年已经投入测试,并在西太平洋的800米深海处运行成功。与此同时,天津大学的一群滑翔导弹研究人员正尝试改进导弹的耐久性。他们用燃料电池代替充电电池进行实验,他们还尝试从海水的不同深度处摄取温度用作热能。
日本的研究人员也在制造滑翔导弹。大阪大学的有马正和就参与了好几个滑翔导弹项目。其中一种叫亚历克斯的小型廉价版本拥有可独立活动的机翼。另一种名为天空的滑翔导弹含有太阳能装置。尽管天空需要回到地表充电,但由于它的需求很小,所以耗时很少。它能在水下滑行数月之间,期间返回地面只占用几天的时间,充满电又能继续工作。因此它能无限期地在海上停留。
不过有马博士最感兴趣的还是像美国海军那样让滑翔导弹进行协作。他计划在网络系统中部署1000艘滑翔导弹来勘测海洋。如果这一切能实现,这些单独在海洋里滑翔的监测者们就真的能组成一支大部队,海洋里的鱼类会发现自己被一群机器人形成的阴影所笼罩。