海洋有宝藏，关键在深海。

早在2007年，载有俄杜马副主席阿尔图尔·奇林加罗夫的载人深潜器“和平一号”成功潜至4300米深的北冰洋海底，并插上一面俄罗斯国旗，这拉开了新一轮深海资源争夺的帷幕，同时也让世人更清楚地认识到海洋资源对人类发展的重要性。

海洋开发关系国家的安全和权益，我国必须抓住机遇走向深海大洋。而能否实现这一目标的关键在于深海探测技术的发展与实力，这就要求我们必须像重视航空航天技术那样重视深海技术，不断缩小与美国等海洋强国在深海探测领域的差距。

深海资源储量巨大，各国争相加入“深海竞赛”

辽宁日报：人类对海洋的利用起初是晒盐、捕捞及航行，后来又有了海洋石油、天然气开采，对海洋的利用迈进一大步，但我们还是觉得有些遗憾，海洋可以给我们的发展提供更多的支持，比如近几年我们看到许多关于海洋矿产资源、可燃冰等的介绍。

王晓辉：我们对海洋的开发和利用还是十分有限的。实际上，占地球总面积71%的海洋中，蕴藏着丰富的矿产资源和生物资源。近几年经常提到的可燃冰是一种天然气水合物，被称为迄今为止海底最具价值的矿产资源。已探明的可燃冰储量比煤炭、石油和天然气加起来的储量还要大几百倍，有人预测，海底可燃冰的储量够人类使用1000年。多金属结核、富钴结壳和热液硫化物等也是备受关注的海底矿藏，是未来陆地矿最重要的可接替资源。此外，海洋中形形色色的生物不仅仅是人类食物的重要来源，还提供了重要的医药原料和工业原料。比如在深海热液喷口周围，活跃着众多特异的生物，种类繁多，它们生活在既无氧也无光的高温高压环境下，拥有着全新的“基因库”，在生物技术上具有不可估量的价值。

辽宁日报：看到有这么多“好东西”，确实令人兴奋，但是这些资源、能源的一个最重要的特点就是在海底而不是在海洋表面或浅层大陆架，否则是不是早就开发了？

王晓辉：可燃冰主要分布在极地高原的永久冻土带及水深超过300米以下的海底，多金属结核主要分布于水深4000至6000米的海底表层，富钴结壳主要分布在水深1000至3000米的海底山表面，热液喷口通常分布在大洋中脊、弧后盆地和大陆裂谷等的深海海底。所以说，海洋的宝藏是无限的，但藏得很深。

辽宁日报：大洋是人类共有的，每个国家都可以进行探测开发，海底资源、能源的归属问题怎样解决呢？

王晓辉：位于各国管辖海域之外的公海和国际海底区域面积约为2.517亿平方公里，占地球表面积的49％。根据《联合国海洋法公约》的规定，这一区域及其蕴藏的丰富资源为全人类共同继承的财产。在勘探和开发问题上，国际上成立了国际海底管理局，管理和协调各国对大洋海底的勘探工作，制订出了《“区域”内多金属结核探矿和勘探规章》。该规章大致的“分配”方法是，谁先对某未知海域海底进行探测，就可以申请“先驱投资者”资格，然后由国际海底管理局划定一定的勘探海域，这个国家完成勘探工作后，将分配区域的一部分交还联合国，作为人类共同继承财产，余下一部分归探测国进行专属性开采。

辽宁日报：目前我国在深海海底资源勘察方面是一个什么情况，近几年的大洋科考就是在做这方面的工作吧？

王晓辉：1976年开始，我国便组织海洋调查船在太平洋赤道附近的国际海底区域进行深海资源的调研。经过多年的工作及相关程序，我国在太平洋西经138度至157度、北纬7度至14度的海域内获得了一块7.5平方公里的锰结核矿产资源开发区。 2001年5月，我国大洋协会与国际海底管理局签订了 《勘探合同》，标志着我国已由国际海底开辟活动的先驱投资者成为国际海底资源勘探的承包者。

《联合国海洋法公约》生效以后，世界各国对专属经济区以外的国际海底区域更加重视。当前美、日、英、俄等国家和韩国、印度等周边国家大力制定和完善其海洋战略。我国也明确地提出了加快“走向深海大洋”的目标，大洋科考就是一个具体行动，它要横跨太平洋、大西洋、印度洋，对相关的大洋中脊开展综合科学考察，重点是开展深海多金属结核、富钴结壳、热液硫化物、生物基因的调查研究。这有着非常深远的战略意义，标志着我国深海大洋的调查研究工作迈进了一个新的历史阶段。

水下环境让许多“地面技术”失灵，独特的水下机器人成为深海猎手

辽宁日报：深海探测的意义重大，但并不是一件简单的事情，因为我们要深入到几千米以下的海底，这就需要高科技作保障。

王晓辉：随着海洋科学的发展，对深海探测技术和设备的需求也越来越高。深海探测要克服许多“困难”，最基本的是要克服海水压力。在水下每增加10米就增加大约一个大气压。比如在3000米水下工作的探测设备，要能够承受至少300多个大气压。同时，海水的腐蚀、海流的扰动、海洋生物的干扰、地磁的影响等，都给深海探测带来了一定的难度。此外，深海探测器的控制、通信、导航和定位等，与陆上、空中机器人也很不相同，需要针对具体使命和应用环境深入开展研究。

辽宁日报：深海探测需要什么设备？我们经常听到的水下机器人是否就是所谓的“水下探测器”、“水下潜器”？

王晓辉：水下机器人，通俗地说就是深入水下智能（自动化）地执行一系列操作，即获取数据、收集样品、绘制地图的装置。水下机器人有很多别称，如水下航行器、水下运载器、深潜器、潜航器、自航器等。

无人潜水器，我们习惯称之为无人水下机器人，通常分为遥控水下机器人（简称为ROV）和自主水下机器人（简称为AUV）两大类。它们最大的区别是ROV通过脐带电缆与母船连接，操作者通过监视器可以看到水下情况并实时调整载体的运动和各种设备的开关；而AUV则完全脱离母船，自主地执行使命，其作业范围比ROV更远、更广。

除了无人潜水器，载人潜水器是另一类重要的深海探测装备。它配有生命支持系统，允许载有2至4人下潜到水中。人在载人潜水器里面，可以更为直观地观察海底世界，更为精确地操纵各种观测和采样设备。它是与深海海底近距离接触的工具。

除此之外，还有各种深海探测设备、深海导航设备、深海通信设备、深海作业工具等，都属于深海装备的范畴。

辽宁日报：自主水下机器人的特点就是可以自主完成探测任务吧？

王晓辉：自主水下机器人携带能源，依靠自身的自治能力来管理自己、控制自己，自主地完成使命，自主水下机器人也就因此而得名。比如，我国第一台6000米水下机器人“CR-01”就是一台自主水下机器人，它能按预编航线航行,自动回避障碍，进行海底拍照和录像，能自动记录各种测量数据和内部状态参数，它被用在测定我国太平洋多金属结核开辟区内锰结核丰度的深海试验中，为测定提供了重要参考数据。

辽宁日报：无线电通信在水中根本无法使用，没有光缆的自主水下机器人如何实现导航、定位及通信？

王晓辉：水声通信是目前实现水中远距离数据传输的唯一方法。自主水下机器人与母船或自主水下机器人之间的通信主要依赖于水声通信。水声通信有着巨大的难度，比如其传递速度只有每秒1500米，而陆地上的无线电通信速度是每秒30万千米。

自主水下机器人的导航定位通常由多种传感器组合实现，常用的导航定位传感器有多普勒、GPS、长基线或超短基线等。近年来又有一些新的导航系统出现，如地形匹配辅助导航、地磁导航、重力导航等。

我国是世界上拥有潜深6000米AUV的少数国家之一

辽宁日报：深海自主水下机器人和陆上、空中机器人一样，是多种高科技手段的综合集成吗？

王晓辉：自主水下机器人技术涉及人工智能、自动控制、模式识别、信息融合、船舶与海洋工程、仿生技术、新材料和新能源等多个领域，需要多个学科知识的综合掌握。举例来说，要增加自主水下机器人的续航能力，首先要考虑携带更多的电池，而更多的电池需要更大的安装空间，安装空间的增加就要改变载体的外形从而影响载体的水动力特性，进而影响载体的控制，这都是一连串的问题，涉及能源技术、总体技术、控制技术等多个方面，需要将这些方面协调统一，才能最终实现续航能力的增加。从自主水下机器人总体来说，更是要实现通信、导航、定位、控制、能源动力的综合集成，才能完成一台自主水下机器人的设计和建造。

辽宁日报：在深海探测设备和技术领域，目前世界上哪些国家最先进？

王晓辉：美国是世界上最早进行深海研究和开发的国家。 1960年，美国的“迪里雅斯特”号潜水器首次潜入世界大洋中最深的海沟——马里亚纳海沟，最大潜水深度为10916米。当前，世界各国都高度重视发展海洋科技，美、日、英、法、德等国家都制定了长远的海洋科技发展规划，他们的深海装备技术日臻成熟。

以无人水下机器人为例，在美国、英国等发达国家，ROV已经成为一个成熟产业，目前有超过100家的ROV制造和服务商。 AUV起源于美国，兴盛于美国，美国一直是这一领域的领头羊。美国于2002年、2004年先后发布两版《海军UUV马斯特计划》（注：在美国军方报告中，将AUV更多地称为UUV），对U－UV在军事领域的前景、使命、特征性能、技术问题与风险进行了分析论述，并制定了总体开发计划。美国拥有Bluefin、YSI、O－ceanServe等多家从事AUV技术服务和制造的公司，也有MIT AUV实验室，WHOI等科研机构从事AUV前沿理论的研究。此外，英国、挪威、日本、加拿大和俄罗斯等国也属于AUV领域的强国，不仅有专业公司从事AUV技术开发和市场推广，而且有国际领先的AUV科研团队。

辽宁日报：目前我国深海探测设备和技术处于什么样的水平，未来的发展方向是什么？

王晓辉：由于起步较晚、经费不足等原因，我国深海装备整体研制和生产能力与上述发达国家相比还比较落后。还是以无人水下机器人为例，我国上世纪80年代在“中国机器人之父”蒋新松院士的倡导下才开始水下机器人的研究工作。截至目前，我国已有几家单位具备研制大中小各型ROV的能力，但尚未实现ROV的产业化。在AUV方面，我们所通过国际合作，成功研制出“CR01”、“CR-02”6000米自主水下机器人，使我国水下机器人的总体技术水平跻身于世界先进行列，成为世界上拥有潜深6000米AUV的少数国家之一。但是我们必须看到，我国无人水下机器人的发展起步晚、进展慢，缺少拥有自主知识产权的产品。

未来几十年，遥控水下机器人（ROV）产业将会继续成熟、稳健地发展，小型ROV将越来越多地走向普通用户。而无人水下机器人（AUV）的应用和开发也将更加活跃——将向航程更远、智能更高、导航定位更准的方向发展，并逐步实现产业化。另外，水下滑翔机器人、两栖机器人、海底爬行机器人、仿生水下机器人等各式各样的新型水下机器人也将逐步走进人们的视野。

■专家档案

王晓辉，中国科学院沈阳自动化所研究员，博士生导师；水下机器人研究室主任。

■延伸

美日技术高超的深海猎手

美国是世界上最早进行深海研究和开发的国家，“阿尔文”号深潜器曾在水下4000米处发现了海洋生物群落；“杰逊”号机器人潜到了6000米深处；1960年，美国的“迪里雅斯特”号潜水器首次潜入世界大洋中最深的海沟——马里亚纳海沟，最大潜水深度为10916米。

日本目前最宏伟的深海探测计划是和深海探测船“地球”号联系在一起的。耗资约582亿日元打造的“地球”号全长210米，排水量达5.75万吨，是目前世界上最先进的深海探测船。日本引以为荣的机器人技术也已经用于深海探测当中。日本海洋研究开发机构的深海巡航探测器“浦岛”就是一个自律型的深海探测机器人。 “浦岛”可根据内置计算机预先设定的程序，计算自己的位置，自主航行。由于摆脱了以往探测器必须通过电缆和母船相连的限制，“浦岛”能够在更广阔的范围内自动收集研究全球气候变暖机制所必需的海水盐分浓度、水温等数据。□本报记者／刘洪宇