我國自主研發(fā)拉曼光譜儀，協(xié)同海洋探測實(shí)現(xiàn)重大突破

       7月10日至29日，“科學(xué)”號搭載我國自主研發(fā)的系列海洋探測裝備在南海開展協(xié)同作業(yè)。本航次，科考隊(duì)員實(shí)現(xiàn)了深海探測從過去單項(xiàng)裝備分別作業(yè)向協(xié)同作業(yè)邁進(jìn)，在大幅提升科考效率同時(shí)，也為解決重大海洋科學(xué)問題提供了技術(shù)支撐。
         相互支撐與依托：深海探測邁向協(xié)同作業(yè)
　　“科學(xué)”號此次執(zhí)行的是中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)專項(xiàng)“熱帶西太平洋海洋物質(zhì)能量交換及其影響”2017年南海綜合考察航次。航次第二航段開始后，科考隊(duì)員率先將“探索”號自治式水下機(jī)器人布放到海水中，它隨即開始進(jìn)行大范圍地形掃描和拍照。 　　基于“探索”號探測資料，科考隊(duì)員選擇了最想要調(diào)查的區(qū)域，連夜將“發(fā)現(xiàn)”號遙控?zé)o人潛水器布放到水中。“發(fā)現(xiàn)”號和母船之間有一根纜相連，善于精細(xì)作業(yè)和取樣。
 　　在“發(fā)現(xiàn)”號即將結(jié)束作業(yè)時(shí)，科考隊(duì)員又將深海著陸器布放到海底。“發(fā)現(xiàn)”號準(zhǔn)確找到著陸器位置，將其移動(dòng)到科學(xué)家最想觀測位置。深海著陸器將拍攝冷泉區(qū)生物三個(gè)月的生活習(xí)性和變化。
 　　此次“發(fā)現(xiàn)”號帶回了100多只冷泉生物，其中很多生物還活著，這讓科學(xué)家非常興奮。
 　　這只是“科學(xué)”號搭載的系列海洋探測裝備協(xié)同作業(yè)的一個(gè)縮影。本航次中，還實(shí)現(xiàn)了高通量深海海水采集及分級過濾系統(tǒng)、海洋生物光學(xué)剖面測量系統(tǒng)和船舶自身海洋探測裝備的協(xié)同作業(yè)。科考隊(duì)員在本航次還布放了12臺(tái)水下滑翔機(jī)，開展組網(wǎng)同步觀測。
 　　“此次利用‘科學(xué)’號搭載我國自主研發(fā)系列海洋探測裝備開展協(xié)同作業(yè)，提高的不僅是科考效率，更重要的是有利于解決海洋中的重大科學(xué)問題。”航次首席科學(xué)家孫松說。
 　　自主研發(fā)探測裝備：走向海洋必經(jīng)之路
 　　我國海洋探測裝備長期依靠進(jìn)口，進(jìn)口率高達(dá)90%以上。“一些裝備是花錢也買不到的，國外實(shí)行技術(shù)封鎖和禁運(yùn)。”孫松說，“因此，再難也要走自主研發(fā)之路。”
 　　在中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)專項(xiàng)支持下，中國科學(xué)院海洋研究所和中國科學(xué)院沈陽自動(dòng)化研究所等科研單位在前期國產(chǎn)海洋探測裝備基礎(chǔ)上開展自主研發(fā)，填補(bǔ)有些領(lǐng)域的國內(nèi)空白，并推動(dòng)已有裝備優(yōu)化升級。
 　　中國科學(xué)院海洋研究所科研人員杜增豐介紹，拉曼光譜是用于探測目標(biāo)物成分的一種探測裝備，在此專項(xiàng)支持下，科研團(tuán)隊(duì)研發(fā)出了國內(nèi)首套用于深海冷泉和熱液探測的探針式拉曼光譜儀，機(jī)器人可用機(jī)械手拿著探針，在海底靈活探測目標(biāo)物，探針耐高溫技術(shù)屬于國際領(lǐng)先。
 　　在“探索”號自治式水下機(jī)器人研制過程中，中國科學(xué)院沈陽自動(dòng)化研究所與哈爾濱工程大學(xué)研發(fā)出了國產(chǎn)化超短基線系統(tǒng)，突破了定位導(dǎo)航技術(shù)受制于人的瓶頸。
 　　在水下滑翔機(jī)研制過程中，2015年一臺(tái)水下滑翔機(jī)在前海試驗(yàn)中出現(xiàn)故障，在西太試驗(yàn)中又有一臺(tái)丟失。“當(dāng)時(shí)壓力非常大。其實(shí)一些關(guān)鍵技術(shù)都解決了，但一些細(xì)節(jié)影響了結(jié)果。”航次技術(shù)首席、中國科學(xué)院沈陽自動(dòng)化研究所副所長李碩說，“我們便從零開始，對技術(shù)狀態(tài)重新進(jìn)行固化。”
 　　2016年，科研團(tuán)隊(duì)打了一個(gè)“翻身仗”，三臺(tái)水下滑翔機(jī)在西太航次中有兩臺(tái)連續(xù)工作19天，一臺(tái)根據(jù)需要連續(xù)工作8天。
 　　海洋探測裝備：將像手機(jī)一樣智能
 　　專家表示，雖然我國在海洋探測裝備上實(shí)現(xiàn)了不小進(jìn)步，但距離國際先進(jìn)水平差距還很明顯，特別是一些基礎(chǔ)材料和加工工藝還有待突破。
 　　暢想未來，海洋探測裝備會(huì)變成什么樣？專家指出，智能化、無人化、小型化和組網(wǎng)協(xié)同化將是趨勢。例如，自治式水下機(jī)器人是根據(jù)設(shè)定的路徑自動(dòng)航行，將來可以應(yīng)用類似人臉識(shí)別技術(shù)，根據(jù)圖形匹配，機(jī)器人在探測過程中遇到冷泉和熱液，就自動(dòng)停下來精細(xì)調(diào)查和拍照。
 　　“我們要大膽設(shè)想，有了想法才會(huì)想辦法去實(shí)現(xiàn)，不要輕易去否定想法。如果連想法都沒有，肯定無法推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步。”李碩說。
 　　孫松說，過去聽音樂需要CD，打電話需要手機(jī)，拍照需要相機(jī)，現(xiàn)在一個(gè)智能手機(jī)就全解決了。海洋探測裝備也類似，將來一個(gè)探測裝備可自動(dòng)獲取多種數(shù)據(jù)。
 　　編輯點(diǎn)評
 　　專家指出，智能化、無人化、小型化和組網(wǎng)協(xié)同化將是趨勢。例如，自治式水下機(jī)器人是根據(jù)設(shè)定的路徑自動(dòng)航行，將來可以應(yīng)用類似人臉識(shí)別技術(shù)，根據(jù)圖形匹配，機(jī)器人在探測過程中遇到冷泉和熱液，就自動(dòng)停下來精細(xì)調(diào)查和拍照。