半島全媒體記者 王永端

黑潮的形成對氣候、漁業(yè)資源影響幾何？類似未知，人類一直試圖零距離觀測并揭秘根源，以期降低危害。但類似的零距離觀測，人類在無法實現(xiàn)的情況下，青島的科學家將其交給了我國自主研發(fā)的一個身段僅有2米高、0.6米寬的波浪滑翔機。

在我國南部某地即將入海的波浪滑翔機

2022年6月30日，兩艘從青島出發(fā)的“黑珍珠”波浪滑翔機被布放到西北太平洋。2年多的時間里，賦予重任的“黑珍珠”成功穿越10余個臺風影響區(qū)域，累計航行超2萬千米，收集超過40000組涵蓋氣溫、氣壓、風速、風向、海表溫度、波高、波周期等關鍵參數(shù)的連續(xù)海氣界面觀測數(shù)據(jù)，為我國及全球海洋科學研究提供了寶貴一手資料。

今年8月，這兩艘替代人類上“戰(zhàn)場”、展現(xiàn)強大抗風浪能力被海蠣子、藤壺包裹的小身段，載譽返回青島。

波浪滑翔機的航行軌跡圖

艱難的零距離科考

臺風是怎樣形成的？黑潮是怎樣產(chǎn)生的？黑潮的形成對氣候、漁業(yè)資源影響幾何？臺風到來時，海氣界面的氣溫、氣壓、風速數(shù)據(jù)幾何？類似未知，人類一直試圖近距離觀測，并試圖破解謎團背后根源，期許這些自然現(xiàn)象降低對人類的危害。

然而，破解謎團，離不開大洋科考或連續(xù)的大洋科考。就此，近年來大洋科考盡管備受各國重視，但科考之艱，往往令各國科學家束手無策。

“臺風在海洋中產(chǎn)生的海浪多高，破壞力多強，這些都是我們所要揭秘的。”8月26日，中國海洋大學教授孫秀軍告訴半島全媒體記者，諸多關于海洋的科考，科學家一直試圖揭秘。

一直以來，海洋環(huán)流動力學、海洋波動與混合、極區(qū)海洋動力過程等均是中國海洋大學物理海洋教育部重點實驗室和海洋高等研究院所研究的，但破解這些海洋物理現(xiàn)象絕非易事。

諸多海洋物理現(xiàn)象的破解，迫切需要零距離采集數(shù)據(jù)的支撐，但一些數(shù)據(jù)的取得，單靠人力難以完成。在此情況下，孫秀軍團隊多年來研發(fā)的“黑珍珠”波浪滑翔機派上了用場。

前往西北太平洋

青島海舟科技有限公司試驗車間內(nèi)擺放著數(shù)十臺波浪滑翔機。記者發(fā)現(xiàn)，這些波浪滑翔機主要由水面浮體船、水下牽引機和臍帶纜三部分組成。

汪洋大海上自主航行的波浪滑翔機

波浪滑翔機團隊技術負責人周瑩說，浮體船可搭載各型傳感器，對海氣界面可進行大范圍觀測，浮體船上配備的電池包與太陽能電池板，可為氣象站、傳感器、通訊模塊等電子設備提供能源。水下牽引機可通過拖拽中繼設備與各類探測載荷，實現(xiàn)中繼通信與水下聲學探測功能。

正是因水上船體長2米、寬0.6米，水下牽引機也長2米的“小身段”，能實現(xiàn)氣象、水文、聲學等較大空間尺度與較長時間跨度的觀測，故被譽為“‘黑珍珠’波浪滑翔機”。

汪洋大海上自主航行的波浪滑翔機

2022年6月，炎炎烈日下，一艘載有多名科考人員的大型船只從青島海岸向遙遠的西北太平洋海域進發(fā)。這艘船上除了中國海洋大學的科考人員外，還載有兩艘波浪滑翔機。當時，該波浪滑翔機是我國自主研發(fā)的“二代機”。

當兩艘搭載科考船的“黑珍珠”到達西北太平洋后，“黑珍珠”將離開科考船只，并被布放到汪洋大海，利用波浪動能、太陽能等自然條件，實現(xiàn)科學家賦予它研究西北太平洋海氣界面觀測，為全球氣候變化提供重要數(shù)據(jù)支持的科考任務。

當年6月30日，科考人員將這兩艘賦予重任的“黑珍珠”布放大海后，則去執(zhí)行其他任務了。之后，這兩艘波浪滑翔機開始在茫茫大海上自主航行。

跨越時空，掌控在青島

西北太平洋暖池是全球臺風主要發(fā)源地之一，每年生成的臺風約1/4影響中國沿海地區(qū)。該海域上空形成的熱帶氣旋較世界上其他任何海區(qū)都多，年均約35個。而這些熱帶氣旋中約有80%會發(fā)展成臺風。平均每年約有26個熱帶氣旋達到至少熱帶風暴的強度，約占全球熱帶風暴數(shù)的31%，為其它任何地區(qū)的兩倍以上。

在西北太平洋布放的波浪滑翔機

若在5000余平方千米的西北太平洋海氣界面研究復雜的氣象成因，并非易事。而青島將兩艘小身段的波浪滑翔機放入西北太平洋，更非“放任自流”“不管不問”。盡管波浪滑翔機離開祖國在遙遠的西北太平洋科學考察，但它“依然在祖國的掌控之中”。

“波浪滑翔機被布放海面之后，我們?yōu)樗O定了航行區(qū)域。”周瑩說，“它的動向、坐標，在青島不但實時掌握，還能根據(jù)我們的要求和意愿實時操控。”

當這兩艘波浪滑翔機放入大洋，機體依靠浪能開始在海面上前行，前行中它同時將采集到的海氣界面數(shù)據(jù)，實時回傳到青島海舟科技有限公司岸基監(jiān)控系統(tǒng)。

如此，兩艘波浪滑翔機從炎夏航行到了隆冬，又從隆冬航行到了炎夏。至今年8月，兩艘被賦予重要使命的波浪滑翔機已在西北太平洋航行26個月之久。

“黑珍珠”拿回“寶貴資料”

周瑩說，26個月的兩年多時間里，波浪滑翔機累計航行超20000千米，相當于1/2地球赤道周長的距離，成功穿越了10余個臺風影響區(qū)域，展現(xiàn)了“黑珍珠”波浪滑翔機的強大抗風浪能力。收集了超過40000組連續(xù)海氣界面觀測數(shù)據(jù)，涵蓋氣溫、氣壓、風速、風向、海表溫度、波高、波周期等關鍵參數(shù)。對西北太平洋海域的海氣界面進行了全面、連續(xù)、高精度的觀測，為我國及全球海洋科學研究提供了寶貴的一手資料。

波浪滑翔機的航行軌跡圖

此時歷經(jīng)兩年劈波斬浪、在暴風雨與臺風卷起的巨浪中沉浮的波浪滑翔機，今年8月成功回收時，被海蠣子和藤壺裹身。被海蠣子和藤壺包裹著的波浪滑翔機，仍依靠浪能和太陽能返回指定海域順利回收，足見其技術的長期穩(wěn)定性、可靠性，機械結構的耐腐蝕性和抗疲勞性。

事實是，這一替代人類上“戰(zhàn)場”的小身段上，集中著具有我國自主知識產(chǎn)權的高效波浪轉換系統(tǒng)、自主導航控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸與通信系統(tǒng)和自適應能源管理系統(tǒng)。