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网易探索专访:搜救海域深度超绝大多设备能力

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目前马航失联客机黑匣子电量或已耗光,无法发出信号。搜救团队只能启用自主水下航行器,但疑似海域水深超过了绝大多数搜救设备的能力。有强大搜索能力的“蓝鲸金枪鱼号”目前遇到技术瓶颈,中国的“蛟龙号”在深海搜救上更是有诸多局限。

网易探索专访“蛟龙号”副总设计师、中国科学院声学研究所研究员朱敏:

要点:

1.水上搜救船只侦听到信号,如果任何一个信号被证实,都有非常大的运气成分。

2.划定的海域深度过深,南印度洋海况复杂,搜索打捞难度仍然很大。

3.目前圈定的范围仍远大于"蓝鳍金枪鱼"的有效搜索范围,但已无其他选择。

4.虽然下潜深度大,但“蛟龙号”航速只有1节,两天才能下潜一次,大面积搜索速度比蓝鳍金枪鱼差一个数量级。

5.声学定位、水声通信、声学观测设备会相互干扰,所以多个潜水器不能同时在同一区域作业。


网易探索:一般来说,在确定飞机坠海后,有关水下搜救方面的正常程序是怎样的?

朱敏:在搜救的最初,需要通过雷达、卫星等手段圈定飞机坠海的大致海域,声学设备搜索能力有限,只能做到圈定区域的搜索。

在水下,由于无线电波和可见光的作用距离都很短,所以先期搜索主要依赖声学设备,最终确认还需要用光学设备。而搭载声学设备的平台的搜索能力是不同的,要根据其所长在不同阶段使用。

先用拖曳式设备侦听黑匣子信标的信号,把范围缩小到直径10km以内,然后用拖曳式和无人潜水器在海底附近走S型轨迹来回用声学设备扫测,从声学图像中查找疑似目标,然后用无人潜水器或缆控潜水器(ROV)去拍照、摄像来确认是否飞机残骸。确定以后,可以用ROV去回收黑匣子,在必要的时候,可以使用载人潜水器去观察和回收。

网易探索:这次的搜救工作有哪些难点?

朱敏:一是圈定海域过晚,信标的电源快耗尽了才侦听到信号。如果多侦听到几次信号,就能够把黑匣子的位置范围进一步缩小。如果信标还工作的话,甚至能够引导无人潜水器找到黑匣子。

二是卫星数据给出的海域面积过大,“海巡1号”和“海盾号”能够侦听到信号,不论哪个被最终证实,都应该说有非常大的运气成分。三是海域深度大,如果在浅水,在水面就能够比较准确地确定黑匣子的位置,范围可以缩小到百米以内。疑似海域深度在4000米以上,很多设备都无法到达,搜索、打捞的难度都增加了不少。四是南印度洋的海况总体来讲是比较糟糕的,增加了作业难度。

网易探索:美国已经启用了“蓝鳍金枪鱼”(BLUEFIN-21)下水搜寻MH370。在什么情况下,会启用这种自主水下航行器?

朱敏:自主水下航行器的航行速度一般不太快,BLUEFIN-21的最大航速是4.5节(节,为轮船航行速度的单位,1节=1海里/小时=1.852公里/小时),一般是3节,所搭载的120/410kHz双频侧扫声纳的覆盖宽度大约是600-1000米,为保证无遗漏,S型轨迹相邻两条轨迹的间距要小于覆盖宽度,一次下潜能够搜索的海域满打满算估计也就50平方公里左右,效率是比较低的。所以一开始是用拖曳式侦听设备逐步缩小搜索海域,只有在疑似海域面积缩小到一定程度,比如100平方公里以内时,才会使用自主水下航行器。这次是信标没有电了,自主水下航行器只能投入使用了,而疑似海域还有几百平方公里,搜索难度要大很多。

网易探索:启用这种自主水下航行器搜到飞机残骸的概率大吗?主要受什么因素的影响?难度在哪?

朱敏:目前能够用来大范围搜索残骸的只有自主水下航行器和深海声学拖曳观测系统了,二者搭载的声学设备性能类似,速度也差不多,不过后者可以连续几天几夜工作并且可以马上看到结果,不象前者要回来下载数据和充电。用它们找到残骸的可能性还是比较大的,但不确定性也是比较大的,因为用声纳扫描海底得到的图像并不是很直观的,如果海底有岩石、沟坎、断层等,也会出现在图像中,增加识别难度。如果飞机残骸体积过小,过于分散,声纳识别也会比较困难。

网易探索:针对这种不确定性,目前有没有什么解决办法?

朱敏:这个目前没有什么好办法。

网易探索:在这种情况下,为什么不直接启用“深海声学拖曳观测系统”?

朱敏:这个不是很清楚,二者不能够同时用,可能他们是想先用自主水下航行器。

网易探索:蓝鳍金枪鱼”首日执行六小时任务后,提前返回海面,有分析说可能搜索的区域超过了蓝鳍金枪鱼的最大下潜深度4500米。这是否意味着虽然“蓝鳍金枪鱼”有着强大的搜索能力,但受下潜深度问题很难在任务中发挥作用。下潜深度问题对“蓝鳍金枪鱼”能否成功完成任务具有决定性影响吗?

朱敏:BLUEFIN-21的设计深度是4500米,目前划定的搜索海域有相当部分是超过这个深度的,BLUEFIN-21就不能够做到全覆盖搜索,这个影响是很大的,需要上更大深度的设备。

网易探索:很多人都对“蛟龙号”有很高期待,比如“蛟龙号”的极限下潜深度可达到7000米,“蛟龙号”与“蓝鳍金枪鱼”比较起来,各有什么优劣?

朱敏:蛟龙号的下潜深度是完全可以满足要求的,但它的航行速度只有1节,平均2天能够下潜1次,每次在海底的作业时间只有5小时左右,搜索速度比BLUEFIN-21慢一个数量级,所以搜索工作最好是用无人潜水器或拖曳式声学探测系统来完成。载人潜水器的优势是可以带着人下去现场观察取样,但对安全性方面的考虑要更加谨慎。

网易探索:不同的航行器各有所长,可不可以同时下水进行探测?担心互相干扰吗?

朱敏:一般情况下多个潜水器是不能够同时在同一区域作业的,声学定位、水声通信、声学观测设备都会相互干扰,除非这些设备能够通过水声通信实现水下协同作业,但目前该技术还处于试验性阶段。

网易探索:在什么情况下,“蛟龙号”会出来执行任务,“蛟龙号”可能遇到什么挑战?需要什么其他协助吗?

朱敏:在用其它手段确认了残骸在海底的位置后,会使用缆控潜水器(ROV)和载人潜水器,以ROV为主,载人潜水器为辅。

出于安全性考虑,载人潜水器是不太会靠近可能造成缠绕的大型残骸去作业的,更多的是观察,对散落物品取样等。

是否会使用载人潜水器,是否会使用蛟龙号,什么时候使用,这些不是我能够回答的。要看ROV作业的效果,也需要搜救中心在国家层面的协调。对载人潜水器来讲,最大的麻烦可能是南印度洋的海况,需要选择海况相对较好的季节。

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