水下科技设备搜寻MH370

　　尽管在大自然面前，人类任何手段都有其局限性，但目前得到的重要信息，绝大多数都来自这些高科技设备的发现。

　　马航MH370航班“消失”在茫茫大海已经40多天，各国搜寻力量自始至终没有放弃，空中、海上、水下搜救设备陆续运抵疑似失事海域展开有次序地搜索。在这起注定将写入空难史的神秘事件中，各国顶尖的搜救系统和探测设备，为将这起空难变得不那么“神秘”，作着不懈的努力。

　　尽管在大自然面前，人类任何手段都有其局限性，但目前得到的重要信息，绝大多数都来自这些高科技设备的发现。

　　4月6日和4月8日，澳大利亚军舰先后4次侦测到疑似黑匣子的信号，成为目前搜寻MH370最重要的线索。侦测到该信号的设备，是美国军方提供的TPL-25型水下拖曳声波定位仪。

　　据悉，TPL-25型拖曳声波定位仪由水下拖曳部分、线缆和控制台等组成。其水下拖曳部分长约76厘米，直径为35英寸（约89厘米），重量约32千克，通常随船只拖曳在海上缓慢行进，速度一般为1到5节（１节约合0.5米/秒）。

　　中船重工测控技术研究所研究员张琼将声波定位仪比作人的“耳朵”，是专门“收听”声信标（如黑匣子）发出声信号的设备。声波定位仪的“听力”高度敏感，在澳大利亚军方的搜寻任务中，水下拖曳声波定位仪以3节的航速在船只的拖曳下行进，最深仍可以“听到”黑匣子在水下两万英尺（约合6096米）发出的信号。

　　军事评论员宋忠平在接受《中国科学报》记者采访时介绍说，高精度的声波定位仪作为被动声呐定位设备，在黑匣子尚能发出微弱信号的阶段，是最佳的选择。

　　黑匣子通常以37.5kHz的频率发出信号，而声波定位仪可以探测从3.5kHz到50kHz频段范围内的信号。声波定位仪“收听”到黑匣子信号后，信号会出现在控制台中的示波器上，或出现在可以对信号进行处理的计算机上。控制人员通过对信号最强点的位置进行记录，再结合同时段、多次的测量，可以通过“三角定位”来确定黑匣子的位置。

　　值得一提的是，2009年，美方曾将拖曳声波定位仪借给法国使用，搜寻失事航班法航447的黑匣子。

　　随着黑匣子电池电量耗尽，澳大利亚海军“海洋之盾”号补给舰4月14日停止使用拖曳声波定位仪搜寻，而改由“蓝鳍金枪鱼-21”自主水下航行器“接班”。

　　在水下声波定位仪“司职”主要的水下搜索任务时，“蓝鳍金枪鱼”就备受关注，人们一面对其寄予厚望，一面质疑为何按兵不动，直至15日才首度试水？

　　宋忠平解释说，“蓝鳍金枪鱼”属于主动声呐定位设备，它通过主动发出声波，利用回波定位附近有无大量金属物块等方式，寻找失联客机的残骸和黑匣子。“这就相当于在海底拉网式搜索，相对来说要慢得多、也难得多”。

　　张琼也指出，“蓝鳍金枪鱼”“发射声波接收回波”的方式，作用距离只有公里级的范围；而且“蓝鳍金枪鱼”的一次下水作业时间只有25个小时，还受海底山脉、海沟等海底复杂环境的影响，再考虑到水下4500米属于“蓝鳍金枪鱼”的极限水深，须尽可能缩小搜索区域后再下水。

　　“蓝鳍金枪鱼-21”是由美国马萨诸塞州蓝“蓝鳍金枪鱼”机器人技术公司研制的一款自主式水下航行器（ROV），最大下潜深度4500米，最长水下行动时间约25个小时（其中16个小时用于海底搜索、4个小时用于设备收放）。被投放至海底后，“蓝鳍金枪鱼-21”将发射声呐脉冲扫描海底，脉冲将向两个方向以弧形散开。接收到在脉冲范围内物体的反射声波后，利用“声波阴影”判断物体高度并形成图像，适用于精细搜索。蓝鳍金枪鱼机器人技术公司首席执行官戴维凯利把该设备的搜索工作比作“剪草机给草坪修草”。

　　“蓝鳍金枪鱼”除了能够利用旁侧声呐扫描外，还可以携带水下摄像机下潜（一次只能装配一种设备）。通常情况下，它首先使用声呐探测，发现可疑目标后升至水面，改装上摄像机后再次下潜，为搜寻人员提供水下画面。

　　不过，“蓝鳍金枪鱼-21”无法在海底行动时向海上研究人员传输收集到的数据，搜救人员必须在其结束海底搜寻任务浮上水面后才能获取数据。

　　据报道，4月14日晚“蓝鳍金枪鱼”首次下水因下潜深度超出设计极限，在首次搜索仅6小时后就返回海面。没有完成计划的搜索周期。而经过对其扫描数据分析，目前暂无发现。“蓝鳍金枪鱼”已在15日晚开始其第二次水下搜索任务。

　　“目前还没有接到相关部门关于蛟龙号参与马航失联飞机搜救的通知，不过我们时刻准备着，蛟龙号可随时出动参与救援。”国家深海基地管理中心主任刘峰日前接受《中国科学报》记者采访时曾表示。

　　“蛟龙”号深潜器副总设计师胡震也表示，只要失联飞机定位精确，“蛟龙”号可下海，参与现场评估、搜救指挥甚至打捞工作。

　　目前探测到的脉冲信号水域深度约为4500米，“蛟龙”号深潜器的最大下潜深度可达7000米。此外，“蛟龙”号具有先进的水声通信和海底微地形地貌探测能力，可以高速传输图像和语音，探测海底的小目标。不过，据报道，“蛟龙”号优势在于定点作业，非大范围搜寻；由于航程限制，载人深潜器无法像无人深潜器那样在深海长时间作业。

　　宋忠平告诉记者，“蛟龙”号在2013年刚刚从试验阶段到试验应用阶段，贸然下水还具有一定的风险，下水之前对任务海域的海情海况还有待进一步了解。

　　“搜寻MH370作为蛟龙练兵的机会，也未尝不可。只是需要在下水之前，将风险降低到最低。”宋忠平说。

　　军事专家杜文龙也在媒体采访中表示，载人深潜跟一般的无人潜航器不同，它对天气、洋流、海底地质等条件要求很高，如果这些条件无法保障，“这种载人深潜任务风险重重”。

　　“若是打捞，必须靠各种手段结合。各类潜水器协同作业，才能取得较好的效果。”刘峰称，潜水器的海下作业有分工，搜寻目标的过程要逐步推进。

　　根据法航447空难事后处置经验，法国军方在客机失联后不仅出动了远程巡逻机、预警机和普通救援船，还出动了一艘携带有两艘小型潜艇的潜艇救援舰和一艘红宝石级核潜艇。法国出动潜艇救援舰、核潜艇的目的是希望利用舰艇上的先进声呐设备，尽快确定失事客机残骸的海底位置，以打捞起更多遇难者遗体以及客机的黑匣子。

　　不过，直到近两年后，“阿卢西亚号”勘探船通过配备有当时世界上最先进的水下探测设备的三艘里莫斯6000型潜艇，经过了整整8天地毯式的搜索，最终凭借水下航行器携带的摄影设备，才找到了黑匣子。

　　据悉，中国海军的潜艇救援实力强大，专用潜艇救援舰除母船具备可实施水下探查的侧扫声呐、能精确测定水下物体位置的高频声呐、水下电视、GPS定位、深潜通讯功能之外，搭载的深潜救援艇还配备有先进的卫星定位、搜索声呐、图像声呐、水下相机以及机械手，可以凭借在水下的精确移动，成功靠近水下可疑目标以进行精确确认。尤其是考虑到法航447海底客机残骸最终也是依靠3艘小型无人潜艇得以被发现，该方案或许应该得到更多重视。

　　“潜艇是最后的方案。”《航空知识》副主编王亚男告诉《中国科学报》记者，当年法航447的搜索打捞工作是在确定了失事地点后才选择的潜艇，“现在仍需要对黑匣子定位”。