7万公里！机器人潜艇将追随麦哲伦航线，开启世界第一次环球航行

抖音推荐 2025年10月11日 16:01 3 admin

一艘名为"红翼"的机器人潜艇于十月中旬从马萨诸塞州玛莎葡萄园岛启程，开始一场预计耗时五年、航程七万三千公里的环球航行。这不是一次技术炫耀，而是海洋科学界对自主观测系统极限的一次系统性测试。由泰莱达因海事公司与罗格斯大学联合实施的"哨兵"任务，试图回答一个关键问题：水下滑翔机这类低成本、长续航的观测平台，能否在最少人工干预的情况下完成持续数年的全球尺度数据采集。

水下滑翔机并非新技术。自上世纪九十年代起，这类没有螺旋桨的潜水器就被用于海洋研究。其工作原理简洁而巧妙：通过浮力发动机——一个可伸缩的充气活塞——微调自身浮力，使潜艇在下潜和上浮之间形成锯齿状前进轨迹。每次下潜至约一千米深度后，活塞收回，浮力增加，潜艇开始上浮。这种设计避免了持续动力推进，极大延长了续航时间。红翼长两点五七米，重一百七十一公斤，尺寸接近冲浪板，但搭载的电池系统使其能够支撑远超以往任务的时长。

罗格斯大学在水下滑翔机领域拥有深厚积累。二零零九年，该校研制的"猩红骑士"号成为首个横跨大西洋的水下机器人，从新泽西出发，历时两百二十一天抵达西班牙海岸，能耗相当于四个圣诞树灯泡。这次跨洋航行证明了滑翔机技术的可行性，也暴露出诸多挑战。此后，滑翔机相继完成了太平洋穿越、罗斯冰架下方探测等任务，但尚无任何设备完成真正意义上的环球航行。红翼的任务设计参照了十六世纪麦哲伦的航线，途经大加那利岛、开普敦、西澳大利亚、新西兰、福克兰群岛，可能途径巴西，最终返回科德角。

技术成熟与风险管理

红翼的平均速度仅为零点七五节，即每小时不到一英里。泰莱达因海事公司的肖伊·奎因强调，滑翔机的策略是"顺流而行，而非对抗水流"。这意味着航线规划必须深度结合洋流数据，任务控制中心每天两次通过卫星通信调整航向，确保滑翔机保持在预定路径上。这种操作模式对导航算法和海洋动力学模型提出了极高要求。

长续航能力的关键在于能量管理。传统水下滑翔机任务通常持续数月，红翼配备的电池系统经过特殊设计，但泰莱达因的布莱恩·马奎尔承认，五年航程中可能需要中途更换电池。这一操作如何在开放海域实施，是否需要支援船只介入，目前尚无详细说明。如果需要人工干预，将在一定程度上削弱"自主航行"的技术意义。

风险管理是此类任务的核心挑战。英国国家海洋学中心的亚历山大·菲利普斯指出，滑翔机面临的威胁包括鲨鱼攻击、生物污损、渔网缠绕和船舶碰撞。生物污损尤为棘手——藻类和海洋生物附着在船体表面，会显著增加水下阻力，影响浮力控制精度，严重时可能导致任务失败。在某些海域，鲨鱼会主动攻击滑翔机，留下深深的咬痕甚至导致设备损毁。航运繁忙区域和渔业作业密集区则存在碰撞和缠绕风险。

英国东英吉利大学的凯伦·海伍德对滑翔机的耐久性持乐观态度。她表示，滑翔机实际上非常耐用，能够抵御强风和波浪。这类设备在飓风和极地冰川前沿等极端环境中的表现已得到验证。罗格斯大学的水下滑翔机曾在飓风"贝里尔"期间收集实时数据，为气象预报提供了关键信息。相比之下，红翼面临的主要挑战可能不是自然环境，而是人类活动密集的海域。

从数据采集到气候洞察

红翼搭载的仪器套件将在相对未知的海域收集洋流、海温、盐度等数据。马奎尔称这是"迄今为止持续时间最长的开放海洋采样活动"。水下滑翔机的独特价值在于其能够在传统观测手段难以覆盖的区域进行持续监测。研究船只成本高昂，无法长期驻守特定海域；固定浮标只能提供点位数据；卫星遥感受限于海面以下的观测深度。滑翔机填补了这些空白，以相对低廉的成本实现长航时、大范围的三维观测。

气候变化研究对海洋数据的需求正在急剧增长。海洋吸收了人类活动产生的大部分额外热量，海温变化直接影响大气环流、极端天气频率和海平面上升速度。然而，南半球大洋、极地边缘海等区域的观测数据仍然稀缺。红翼的航线设计考虑了这些数据空白区域，其采集的连续剖面数据将为全球气候模型提供验证依据。

水下滑翔机集群应用正在成为趋势。单个滑翔机的观测范围有限，但通过协调多台设备的航迹，可以构建区域尺度的准同步观测网络。中国在这一领域进展迅速，"海燕"号系列水下滑翔机已形成谱系化产品，最大下潜深度达到一万米级，多次完成大洋观测任务。中国的水下滑翔机技术在浮力驱动系统、能源管理、传感器集成等方面取得突破，部分性能指标已达到国际先进水平。

红翼任务的另一个重要目标是启发未来的应用场景。数据将与全球大学、学校等机构共享，但泰莱达因海事明确表示，主要目的是展示滑翔机的能力边界。这意味着任务本身既是科学探索，也是技术验证。如果红翼成功完成环球航行，将证明水下滑翔机可以执行超长周期、跨大洋盆地的自主观测任务，为未来建设全球海洋观测网络提供技术基础。

从"猩红骑士"的两百二十一天跨大西洋，到红翼计划中的五年环球航行，水下滑翔机技术在十六年间实现了数量级的跃升。这不仅是续航时间的延长，更是系统可靠性、导航算法、能源管理和风险应对能力的全面提升。红翼能否顺利完成任务，将在很大程度上决定这类技术在未来海洋观测体系中的地位。无论结果如何，这次航行都将为自主海洋观测系统的设计和运行提供宝贵的经验数据，推动海洋科学从间歇性采样向连续观测的范式转变。