《科学画报》
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遨游深海的“海马”
2020-12-03 13:47:00 “海马”下潜南海
2014年4月18日，在我国南海中央海盆海域，“海洋六号”综合科学考察船稳稳地停在蔚蓝色的海面上。船上一条脐带缆悬吊着一台亮黄色的装置——“海马”号4500米遥控潜水器(以下简称“海马”号ROV)。“放缆!”随着指挥员的一声令下，5吨多的“海马”号ROV缓缓入水。在海面漂浮片刻后，“海马”号开始以40米/分的速度向中央海盆深处下潜，2小时后，“海马”号ROV抵达了4502米的海底。
这是我国自主研制的首台4500米级深海作业系统——“海马”号ROV在南海进行海上试验的场景。“海马”号ROV是主要针对深海资源探测和作业需求，以深海资源探查、探海科学考察、海底观测网络组网建设、水下工程作业等实用性为目标开展研制的一套大型作业级水下机器人。
在3个阶段的海试中，“海马”号ROV共完成17次下潜，3次到达南海中央海盆4500米海区海底进行作业试验，最大作业水深4502米。完成了水下布缆、沉积物取样、地震仪海底布放、海底自拍摄、标志物布放等多项任务，成功实现与水下升降装置的联合作业，通过了91项技术指标的现场考核。
考核结果证明，“海马”号ROV具有实用化海洋设备应具备的可靠性、稳定性和适应性，除了具备常规的强作业型ROV的功能和作业能力以外，还具有海底观测网扩展缆布放功能，并可根据不同的任务要求进行作业功能的扩展，已达到国外同类ROV的技术水平。
此次海试的成功，标志着我国全面掌握了大深度作业级遥控潜水器的各项关键技术，并在关键技术国产化方面(国产率达93%)取得了实质性进展。
“海马”号ROV作业系统
ROV为无人、有缆系统，不同于载人潜水器，它通过脐带缆与水面母船连接，脐带缆担负着传输能源和信息的使命，母船上的操作人员可以通过安装在ROV上的摄像机实时观察海底状况，并通过脐带缆遥控操纵ROV及其机械手、配套的作业工具，从而实现水下作业。ROV通常配备有水下摄像机、水下照明灯、云台、声呐、深度计、高度计、罗经、机械手、控制系统等设备，其中控制系统是ROV的大脑。由于是无人有缆系统，ROV具有作业能力强、作业时间不受能源限制、无人员风险、能长时间在海底执行复杂而艰巨的作业任务等优点，因而成为水下作业(尤其是深海作业)不可缺少的装备。
“海马”号具有强大的系统动力和搭载能力，有优良的操控性能、系统可靠性和稳定性，配备了多路高清视频和超视距高分辨探测声呐，有强力而灵巧的作业机械手，有精准的深海定位能力，能快速安装各种搭载设备和作业工具以适应各种不同的深海作业任务要求。
为什么是4500米
为什么“海马”号ROV将作业深度设定在4500米呢?因为我国南海中央海盆的深度约为4500米;同时，4500米水深覆盖了我国南海98%的海域、国际大洋海底100%富钴结壳资源富集区和95%~98%热液硫化物富集区，4500米级深海作业装备能够满足绝大部分深海探查和作业的需求。
研发历程
深海潜水器技术与装备是海洋探查和资源开发利用不可或缺的手段，在一定程度上标志着国家海洋资源勘探开发甚至海洋权益维护能力和科技水平。它们不仅对国民经济和社会发展以及国家军事安全有极为重大的意义，还对未来的海洋空间利用、海洋旅游业、深海打捞、救生等有着不可估量的价值和战略意义。
与世界先进国家相比，我国的海洋装备技术水平还存在着一定的差距，尤其是面向深海的装备技术水平差距较大，诸多关键技术仍为少数发达国家所垄断，严重制约了我国参与国际海洋竞争的能力。
正是基于上述背景，国家“863”计划于2008年启动了“十一五”重点项目“4500米级深海作业系统”，上海交通大学为项目总师单位，也是项目课题“4500米ROV本体和关键配套设备”的承担单位，“海马”号ROV即是该项目的重要成果。
“海马”号ROV的研制和海试，不仅使我国全面掌握了大深度遥控潜水器设计建造和试验应用方面的各项关键核心技术，同时还带动了相关配套技术与产业的进步，也使我国初步具备了无人遥控潜水器的产业化基础。基于“海马”号ROV技术，上海交通大学已完成我国国产品牌“海马”系列ROV研发，并形成200米、500米、2000米、4500米ROV产品。
“海马”的征程
2015年，广州海洋地质调查局利用“海马”号ROV，在南海北部海域发现了与天然气水合物有关的冷泉系统，并将其命名为“海马冷泉”。
2017年，“海马”号ROV在西太平洋富钴结壳矿区的6次下潜作业中大显身手，取得了包括海底微地形、结壳类型、水文动力学和生物多样性等多领域探查的丰硕成果，累计获取结壳样品336千克，并创造了中国第一个ROV搭载钻机作业、第一个富钴结壳厚度在线声学原位探测等多项新纪录。
2018年，“‘海马’号4500米ROV本体和关键配套设备”项目荣获2017年度上海市科技进步奖一等奖。
2019年，“海马”号成果在新中国成立70周年国庆观礼“国家科技成就”彩车上进行了展示。
文/连琏
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