乘风破浪的“黑珍珠”

本期撰稿/摄影 半岛全媒体首席记者 王永端 实习生 温瑱瑱

  初春的青岛依旧寒冷,但气温超过28℃的三亚早已满目苍翠、遍地鲜花。

  在海南三亚港,一台重达百公斤的小型智能机器,从科考船转运上岸,踏上返回青岛“老家”的行程。

  这台智能机器,学名叫“黑珍珠”波浪滑翔器。3个多月前的2021年11月12日,它搭乘“向阳红01”船从青岛出发,驶往遥远的东印度洋,并在该海域布放。48天的时间里,它累计自主航行1349公里,完成了该海域跨赤道海气要素的观测。这在我国,还是第一次。

  茫茫大海、挺进深蓝。

  采集海面气温、海水温度,近距离观测台风、为印度洋研究提供重要的高频观测基础数据……这台集50多项国家发明专利于一身的波浪滑翔器,一边服务于我国的科研和我们的生活,一边担负起海洋科技创新的重任。

  乘风破浪的“黑珍珠”

  黑珍珠,电影《加勒比海盗》里最快的一艘船,一个所向无敌的存在。电影里,“黑珍珠”在茫茫大海上一往无前,抵御狂风骇浪。孙秀军希望,他和他的技术团队研发的波浪滑翔器,也能在茫茫大海中勇猛坚毅,创造奇迹。正因为此,他才把自己和团队辛苦的结晶,命名为“黑珍珠”。

  双体结构、水面母船长2.2米、水下滑翔机配备6对水翼、总重量100千克;靠海浪驱动前行,太阳能电池板为观测设备提供能源,即便在无光的状态下,也可至少连续工作一周;可以抵抗12级台风、最大生存浪高10米,续航里程可达1万公里,续航时间可超过1年。一连串的数字,足以说明这颗“黑珍珠”的科技身价。

  高身价的“黑珍珠”又迎来一次实践检验。2021年11月初,物理海洋实验室“青年英才工程第一层次”教授孙秀军接到了一项任务,他主持研发的“黑珍珠”波浪滑翔器需做好远赴东印度洋执行科考的准备。

  科考任务由自然资源部第一海洋研究所牵头实施。孙秀军意识到此次任务意义重大,急忙与研发团队研究,选择适合此次科考的波浪滑翔器。

  “到东印度洋考察什么,波浪滑翔器上就需要配备什么观测设备。”很快,他和团队做好了出发前的所有准备,将“黑珍珠”送上了“向阳红01”科考船。

  作为自然资源部第一海洋研究所海洋与气候研究中心主任,方越对“黑珍珠”的特点可谓了如指掌。选择它参与这次科考,主要是因为它灵活可控的移动性,以及在海洋和大气界面观测上的技术优势。

  “这是我国首次在该海域利用波浪滑翔器开展跨赤道海气要素的高密度观测。”方越说,“‘黑珍珠’的总体性能在国内领先,完全能胜任。”

  11月12日,“黑珍珠”搭乘“向阳红01”船,驶离青岛,奔赴遥远的东印度洋。

  “从青岛到东印度洋的观测海域,海航共需24天。”到达东印度洋指定海域后,工作人员按照预案,将波浪滑翔器小心翼翼布放到茫茫大洋。

挺进东印度洋

  离开“向阳红01”船的“黑珍珠”劈波斩浪,开始了自己长达48天的工作。

  茫茫大洋里,“黑珍珠”利用波浪动能不停地在海面上行进,而无论它走多远,一举一动都在孙秀军研发团队的掌控中。

  “这是一台无人智能设备,不但长着‘眼睛’,还有‘耳朵’。”说起“黑珍珠”,孙秀军的脸上透出骄傲的神色,“它在洋面上眼观六路耳听八方,而且,还能听到海面以下的动静。”

  海上的航行并非漫无目的地随波逐流。通过铱星通信,孙秀军和团队可以随时设定或更改它在东印度洋的科考路径。不论是在车上还是研发基地,他和研发团队的指定成员,只要打开笔记本电脑,就能实时监测“黑珍珠”的移动状态和移动路径。

  大洋上的船只,水下的礁石,包括气象、海浪、风力、海水的温度、盐度,以及鲸和鱼群,“黑珍珠”都可一览无余,并且实时将资料和数据传输到指挥终端。

  “通俗地说,这就是一台无人航行器,它小小的身板上集中了50多项发明专利。”“黑珍珠”的研发,经历了多年不间断的技术更迭,它不但可获取科研人员所需的海洋数据,在海上遇到礁石或障碍物时也会自行躲避。

  按照此次科考任务的时间安排,在东印度洋观测48天的滑翔器于2022年1月22日被回收。随着起吊命令的下达,百公斤的滑翔器回收到了科考船甲板上。

  “这犹如离开母亲多日的孩子,看到它,所有科研人员都很激动。”方越感叹于“黑珍珠”的能量,“在茫茫大洋上开展如此高密度的海气界面观测,几乎不可能通过人工完成,波浪滑翔器是完成此类科考任务的一个‘利器’。”

  又经历数日海航,载着波浪滑翔器和全体科研人员的“向阳红01”船,从印度洋抵达我国时下鲜花盛开的海南三亚港。这个在大洋上累计航程1349公里、为海洋和气候研究立了大功的滑翔器又被打包,通过陆路顺利地回到了位于青岛的自然资源部第一海洋研究所。

  “黑珍珠”波浪滑翔器顺利返回,意味着此次科考任务的圆满完成。

深蓝梦想

  此次科考中,“黑珍珠”主要采集了海面风速、风向、气温、气压以及海水温度、浪高、浪向等数据,这些数据每10分钟实时回传至岸基监控终端。波浪滑翔器远赴东印度洋科考,是基于我国保护海洋生态、应对气候变化和为21世纪海上丝绸之路建设提供保障的需要。

  说起来高大上、集多种高科技于一身的“黑珍珠”,跟我们的生活有什么关系?这个问题,方越了解得很清楚。虽然印度洋远离中国大陆,但在印度洋上发生的一些特殊海洋和大气现象,却可以通过大气环流进一步影响东亚季风系统,从而影响中国,特别是华南地区的降水分布。就中国气候预测而言,我们不仅要考虑太平洋的厄尔尼诺现象,同时还要考虑印度洋偶极子和季风变化的影响。“我国的天气之所以难以预测,在一定程度上也是因为受到了印度洋海气变化复杂性的影响”。

  此外,海洋和大气界面的精细化观测数据,对于研究海气相互作用极其重要,然而这些数据难以通过人工或常规海洋观测手段获取,波浪滑翔器是采集此类观测数据的最有效手段之一。此次“黑珍珠”在东印度洋海域跨赤道海气要素的观测,为印度洋研究提供了重要的高频观测基础数据。再次展示了波浪滑翔器作为一种新兴海洋移动观测手段,在海洋与气候变化研究中的广阔应用前景,对于支撑海上丝绸之路观测网建设具有重要意义。

  2月11日,山东省委海洋发展委员会第五次会议召开,会议强调,要推动海洋科技创新,建设海洋重大科技创新平台,做强海洋科技领军企业,打通科研成果转化通道,打造高水平海洋人才高地。

  会议集结号吹响之时,位于青岛蓝谷研发基地的制造车间,一台新型波浪滑翔器静静安放在这里。这是我国研发的第三代波浪滑翔器,最快将于今年年底挺进深蓝大海,届时这一国之重器将赶上美国当前应用的第三代波浪滑翔器,为我国的海洋监测领域开启新的征程。


编辑: 仲维莉 审核: 刘宜庆