俄羅斯“勇士-D”無人潛航器首探馬里亞納海溝

姜永偉

2020年5月23日，受俄羅斯政府和國防部委托，俄太平洋艦隊的官兵，在符拉迪沃斯托克軍港，舉行隆重的歡迎儀式，迎接從太平洋馬里亞納海溝遂行深潛任務凱旋的“福季·克雷洛夫”號救援拖船和“勇士-D”無人自主深潛系統（以下簡稱“勇士-D”系統）。“勇士-D”系統在馬里亞納海溝成功下潛10028米，創造了無人深潛系統自主下潛的世界紀錄，成為轟動世界的重大新聞。

2020年5月23日，俄太平洋艦隊司令伊格里·科羅廖夫海軍少將（前排左2），在符拉迪沃斯托克軍港歡迎“福季·克雷洛夫”號救援拖船和“勇士-D”無人深潛系統凱旋而歸

名不虛傳

2017年9月，根據《2025年前俄國家北極地區社會經濟發展規劃》，俄“紅寶石”海洋技術中央設計局（以下簡稱“紅寶石”設計局），與俄前瞻研究基金會正式簽署共同研制“勇士-D”系統的協定。前瞻研究基金會（FPI）成立于2012年10月，該基金會與美國國防高級研究計劃局（DARPA）非常相似，是國防部的一個獨立機構，其宗旨是促進國防和國家安全方面的研究與發展，以便在軍事技術和社會經濟領域里獲取高質量的新成果，開發創新技術并生產軍用、特種和軍民兩用高技術產品。2020年1月，普京在國情咨文中指出，前瞻研究基金會不僅應該在研制武器關鍵部件、新一代軍用和特種裝備中發揮決定性作用，也應該在2025～2050年為俄軍隊和其它強力部門研制國產武器系統的基礎。

前瞻研究基金會之所以將該系統命名為“勇士-D”，是為了紀念蘇聯著名的“勇士”號科研船。“勇士”后的“D”字母，是俄語“展示”的第一個字母。

在俄羅斯海洋科學發展史上，蘇聯“勇士”號是一艘充滿傳奇色彩和對蘇聯海洋科學研究作出特殊貢獻的科研船。該船原是納粹德國的一艘客輪，于1939年在德國布萊梅港完成建造，當時以“火星”號命名。二戰期間，“火星”號客輪擔負軍用物資運輸任務。戰后，根據戰敗國賠償條款，德國先是將“火星”號客輪交付英國，1946年，英國又將其轉交給了蘇聯，并易名為“赤道”號。1947～1948年，“赤道”號客輪被改裝為科研船，命名為“勇士”號，以紀念沙俄海軍著名的“勇士”號護衛艦。

“勇士”號科研船長109.44米，最大吃水深度5.86米，排水量5710噸，自主航程18500海里，主發動機功率3000馬力，航速14節。該船深水錨泊時，海底拖網和土壤取樣等工作深度為11000米，可搭載船員66人、科研人員70人。

1949～1979年，“勇士”號科研船懸掛著蘇聯科學院院旗，完成了65次出海科學考察，航行80萬海里，訪問過世界100多個港口，建立了7942個海洋科學研究站。1957年，“勇士”號曾首次完成了測量馬里亞納海溝極限深度11022米的重要任務。此外，它還發現了生活在200米以下海床上的須腕動物。這些探險成果寫進了蘇聯教科書。1959年，“勇士”號創造了深海拋錨9600米的世界記錄。蘇聯科學院曾以“勇士”號科研船為核心，組建了由蘇聯50多個科研所和國外20個科研所組成的海洋科學研究團隊。

蘇聯“勇士”號科研船

在蘇聯解體前的11年時間里，蘇聯科學院曾就這艘功勛船的去向進行過多次的討論，但沒有結果。當時，停泊在加里寧格勒“琥珀”造船廠碼頭的“勇士”號科研船，由于年久失修已破舊不堪。1992年，俄科學院將“勇士”號正式轉交給了文化部下屬的加里寧格勒市世界海洋博物館。1994年7月12日，停泊在加里寧格勒市中心碼頭的“勇士”號已經修復一新，船體一側出現了“11022”的字樣，向國內外觀眾展示該船為世界海洋科學研究做出的豐功偉績。

左上、右上：蘇聯“勇士”號科研船展品 左下：加里寧格勒海洋博物館展示的“勇士”號測繪馬里亞納海溝地理概貌的模型。 右下：博物館展示的“勇士”號當年測量馬里亞納海溝極限深度的位置

2019年，俄政府在加里寧格勒市世界海洋博物館，隆重舉行了“勇士”號科研船下水80周年、首次科學考察70周年、退役40周年和停泊博物館碼頭25周年的紀念活動。該船已成為博物館的主要展區和該城市標志性景點。該船設有一個地理發現展覽館和一個航海史展覽館。此外，博物館還展出了許多記載地理發現和航海歷史的展品，保留了修繕一新的船長室和休息艙等該船歷史原貌。

今天，“勇士”號科研船，既是一所培養青少年學習海洋科學和增強海洋探險興趣的學校，也是一所進行愛國主義教育和弘揚俄民族戰斗精神的基地。

精心籌劃

“勇士-D”系統主要用于完成深度為12000米的海底勘探和研究工作，開發在極限深度條件下的無人深潛技術。為此，“紅寶石”設計局在研制出下潛深度6000米的“大鍵琴-2R-PM”無人潛航系統的基礎上，決定研制下潛深度為12000米的“勇士-D”系統。同時，設計局專門組建了機器人系統實驗室。

“勇士-D”系統的最復雜難題是確保系統的儀器和設備，在最大靜水壓力條件下的工作能力。因此，在建造系統殼體和堅固的儀器儀表艙時，“紅寶石”設計局運用了自己在研制載人潛航系統、無人潛航系統積累的豐富實踐經驗。同時，設計局還與“無風”聲吶通信科研所、機器人技術和控制中央科研所、俄科學院遠東分院海洋技術問題研究所等俄國內骨干科研機構進行密切的合作。

“紅寶石”設計局總經理伊格里·維爾尼特指出，設計局專家在研制“勇士-D”系統過程中，廣泛采用了最先進的3D建模技術和終端模型計算技術，對其進行大量的試驗，以確定“勇士”系統的工作能力和檢測其結構部件受最大靜水壓力時的特征。“勇士-D”系統擬定技術文件采用“無紙化”技術，零部件的制造則直接由數控機床按程序自動完成。根據設計構想，“勇士-D”無人潛航器和海底站，在無人參與的條件下，可借助控制系統的計算自主運行。在下潛前，母船操控員將具體任務輸入控制系統，隨后，無人潛航器和海底站按照程序下潛水中，開始自主工作。同時，它們可以通過聲吶信道向地面操控員傳遞各種信息。“紅寶石”設計局和研制控制系統的科研人員，將在母船控制臺旁對試驗實施全程監控。為了培養系統操控員，“紅寶石”設計局專門研制出“勇士-D”系統綜合模擬訓練器，以確保操控員獲得操控經驗，并擬定出大量的操控技術方案。

2020年4月，俄海軍太平洋艦隊SB-135“福季·克雷洛夫”號救援拖船，搭載“勇士-D”無人深潛系統駛往馬里亞納海溝進行下潛試驗

挑戰海溝

2020年5月8日，前瞻研究基金會副總經理兼物理技術研究負責人伊格里·杰尼索夫，在接受塔斯社記者采訪時具體介紹了“勇士-D”系統在馬里亞納海溝完成下潛試驗的情況。

“勇士-D”系統采用了魚雷外形設計，重5600千克、長4米、直徑1.5米、高1.471米，全部采用俄國產材料和工藝研制而成。系統由主要設備和輔助設備，以及海底站、系統器材和零部件等設備組成。主要設備即無人自主潛航器，安裝了測量物理環境參數（外部溫度、壓力、水電導率）的設備、照明設備、照相和視頻設備、側視聲吶、慣性導航系統、視覺感知與規避控制系統等設備。在水下航行時，無人自主潛航器依靠慣性導航系統、照相和視頻設備、側視聲吶提供的信息。海底站是一個中繼信標，它可以幫助潛航器在海底定位。潛航器和海底站殼體完全采用了國產鈦合金和高強度球體塑料材料。“勇士-D”系統的動力裝置，由4臺主電動機和10臺側推電動機組成。

“ 勇士-D” 無人深潛系統安裝的俄電子公司研制的耐水深度12000米的KT-1200水下彩色攝像機

2018年1～2月，“勇士-D”系統完成了組裝，2019年春，在喀瑯施塔得地區完成工廠試驗。隨后，該系統無人自主潛航器在黑海進行下潛試驗。由于馬里亞納海溝區域的氣象條件險惡，2019年夏天和秋天，“勇士-D”系統抵達距離馬里亞納海溝海域不遠的日本海海域進行下潛前的準備。2020年4月，“福季·克雷洛夫”號救援拖船搭載“勇士-D”系統從符拉迪沃斯托克軍港出發，歷時29晝夜航行5200多海里，抵達太平洋馬里亞納海溝海域。

在此期間，太平洋艦隊司令部發揮了巨大作用。從符拉迪沃斯托克到馬里亞納海溝，是一個極為復雜的航線。如果沒有“福季·克雷洛夫”號救援拖船，下潛試驗將無從談起。為完成此次下潛任務，根據“勇士-D”系統的設計需求，專門對“福季·克雷洛夫”號進行了技術改裝。“福季·克雷洛夫”號是世界上最大的海洋拖船，排水量7000噸，長99米，寬19.5米，航速19.5節，船員50人，搭載直升機1架。由于可以在海浪8級和以4節航速拖曳排水量達25萬噸的船舶，“福季·克雷洛夫”號救援拖船被列入吉尼斯世界大全。

由于無人潛航器是第一次在馬里亞納海溝海域進行下潛試驗，試驗前該海域的水聲波分布參數來自文獻資料，所以首先釋放了海底站，但這未必能夠保證無人潛航器安全下潛。為確保萬無一失，潛航器與母船“福季·克雷洛夫”號救援拖船建立了通信聯系。

“紅寶石”設計局為俄海軍研制的“大鍵琴-2R-PM”無人潛航系統

“勇士-D”系統共完成了兩次下潛：第一次是5月8～9日，第二次是5月10～13日。5月8日莫斯科時間22點34分，“勇士-D”系統無人潛航器下潛到馬里亞納海溝海底10028米，5月9日莫斯科時間6點2分浮出水面。

首先，無人潛航器下潛到海底需要大約10個小時。在距離馬里亞納海溝底部3米時，無人潛航器停止下潛，開始航行。它先以2米/秒的速度向前航行了1.5個小時，然后轉彎上升到30米處，開始折返。這大約花費了約3個小時。期間，無人潛航器在海底安插了紀念衛國戰爭勝利75周年的紅旗，還繪制了海底地圖、制做照片和視頻，研究了海洋環境的參數。隨后，潛航器用了大約4～5個小時的時間浮出了水面。按照預定計劃，潛航器應在距母船較近的海域浮出水面，但它實際浮出水面時距母船遠達9千米，這說明馬里亞納海溝的洋流條件非常復雜。為了確保下潛深度的科學性和真實性，俄科學院科研人員在對“勇士-D”號無人深潛系統主要設備和輔助設備獲取的數據進行嚴密檢查后，又將其與國外報道的數據進行了對比。隨后，科研人員再次對數據進行驗證。

日本Kaiko無人深潛系統

2020年5月8日，“勇士-D”無人深潛系統在馬里亞納海溝準備下潛

在“勇士-D”系統實施此次下潛探險之前，前瞻研究基金會專家曾對馬里亞納海溝極限深度做過預測：深度為10994米，正負誤差為40米。此外，還預先測量出了馬里亞納海溝長1500千米，寬5千米。那么為何會出現正負40米的誤差呢？杰尼索夫解釋說，馬里亞納海溝深度是通過聲速測量出來的，其誤差很大，這主要取決于水物理參數。目前，尚不清楚“勇士-D”下潛10028米是否到達了最深的深度。但此次下潛的結果可以證明，1957年蘇聯“勇士”號科研船測量馬里亞納海溝深度11022米的數據是錯誤的。同時，這次下潛試驗告訴人們，現階段對馬里亞納海溝了如指掌是絕對不可能的。馬里亞納海溝是一個相當活躍的地質構造，它在不斷發生變化。

1995年3月24日，日本Kaiko無人深潛系統下潛到了馬里亞納海溝的11911米深處。2009年5月，美國“海神”號無人深潛系統下潛到了馬里亞納海溝的10902米深處。此外，1960年，皮卡德的兒子雅科斯和美國海軍上尉唐沃爾什駕駛“迪里亞斯特”號深潛系統，下潛到了馬里亞納海溝的10919米的深處。2012年3月26日，加拿大導演詹姆斯·卡梅隆獨自駕駛“深海挑戰者”號深潛系統，下潛到了馬里亞納海溝的10898米深處。

與日本Kaiko和美國“海神”號無人深潛系統不同的是，“勇士-D”系統完全未借助光纖電纜實現了自主下潛，而Kaiko和“海神”號，則是借助“繩子”即光纖電纜完成下潛。“勇士-D”系統下潛后，可24小時自主遂行水下科學考察任務。該系統的蓄電池充電主要依靠母船來提供。總之，俄羅斯科學家創造了深潛系統自主下潛的歷史性突破。“勇士-D”系統的試驗再次證明，該系統可以在世界海洋任何深海底部工作。

2020年6月7日，俄國防部紅星電視臺《軍事驗收》節目主持人阿列克謝·葉戈羅夫，專程前往“紅寶石”設計局“勇士-D”制造車間采訪了總設計師帕維爾·科洛奇科夫。科洛奇科夫向葉戈羅夫透露了“勇士-D”系統創新成果的某些細節。例如，目前一般的潛航器大都依靠鰭板穩定器進行轉彎，而“勇士-D”則依靠改變螺旋槳轉速進行轉彎。這種推進-操舵設計結構，可以確保“勇士-D”系統的水下安全。此外采用余度設計，即在每個垂直和水平的表面都有兩臺螺旋槳，即使某一個螺旋槳出現故障，也可以保證“勇士-D”以較低的速度安全行進。

前景展望

2020年5月23日，俄太平洋艦隊負責武器裝備發展的副司令伊戈里·科羅廖夫海軍少將，在符拉迪沃斯托克軍港為“福季·克雷洛夫”號救援拖船和“勇士-D”系統舉行的歡迎儀式上指出，“勇士-D”的下潛成功，不僅是為紀念蘇聯衛國戰爭勝利75周年送上的一份最厚重的禮物，也是俄征服海洋的重大歷史事件。“勇士-D”系統將成為俄海軍發展深潛系統的重要平臺。下潛深度超過10000米的深潛系統，將可以確保俄海軍在世界海洋任何海底遂行作戰任務。“勇士-D”系統設計方案，可以確保俄海軍研制更加完善的自主深潛系統。他殷切希望“勇士-D”系統能夠在太平洋艦隊列裝。目前，太平洋艦隊已建立潛航系統基地并裝備了自主深潛系統。同時，艦隊積累了使用自主深潛系統的豐富經驗。

2020年4月，俄海軍太平洋艦隊SB-135“福季·克雷洛夫”號救援拖船，搭載“勇士-D”無人深潛系統駛往太平洋馬里亞納海溝進行下潛試驗，途中遇美國軍艦跟蹤

2020年6月10日，“紅寶石”設計局總經理伊格里·維爾尼特，在接受塔斯社記者采訪時指出，“勇士-D”系統下潛試驗成功已經引起俄政府和國防部的高度重視。俄政府負責軍工生產的副經理尤里·鮑里索夫給予“勇士-D”系統高度評價，他認為這是俄軍工科技近年來取得的最優異成果之一，它將極大提升俄軍工科技在世界造船業的地位。在不久的將來，“勇士-D”系統將與潛艇、水面艦艇和保障船等各種各樣的載體實現深度的融合。使用以自主和遙控技術為基礎研制而成的“勇士-D”系統，不僅將確保人類完全脫離高風險地區，而且可以對有效完成任務提供更充分和更全面的信息保障。在開發和研制水下機器人技術裝備方面，“紅寶石”設計局有著雄厚的科技潛力和豐富的實踐經驗，能夠在“勇士-D”系統基礎上，為國內外潛在客戶制造各種新型無人深潛系統。

“勇士-D”系統無人潛航器采用余度技術，即在每個垂直和水平的表面都有兩臺螺旋槳

維爾尼特接著指出，從長遠來看，“紅寶石”設計局專家計劃建立一個由無人潛航器、滑翔機、水下照明設備、無人機、通信設備和其它遂行科研任務的保障設備組成的全球網絡系統。未來水下機器人技術發展的主要方向是優化無人潛航器的自主性，增加水下續航力和提高水下定位精確度，完善網絡化控制能力，將各種技術裝備和通信裝備融為一體。發展各種新技術，確保未來建立由導航、通信和控制系統組成的網絡，為各種機器人系統在海洋、深海和空中遂行任務提供保障。總之，這將有助于建立能夠控制無人潛航器、水面艦艇和空中飛行器的一體化指揮中心，以便向俄國防部和俄科學院，以及俄羅斯其它強力部門實時提供全方位的導航服務和技術信息支持。

據2020年6月18日俄海軍網站透露，目前，前瞻研究基金會正與俄國防部就將“勇士-D”系統交付俄海軍使用進行談判。如果談判順利，俄海軍將成為世界上首個裝備無人深潛系統的國家。“勇士-D”系統的列裝，不僅將提升俄海軍深海搜救能力，而且為實現普京的海洋強國夢增加了一份有分量的籌碼。