无人潜航器技术应用的前景

美国《国防》杂志刊登该杂志编辑桑德拉·I·欧文撰写的文章《无人潜航器技术应用的前景》一文。该文称，波音公司“鬼怪工程部”正在大力投资开发商用机器人项目。该工程部相信，商用机器人比国防部能够发明的任何装备更好地适应军事需求，成本也更低。

波音公司的高管们看到了美国海军对机器人的巨大需求，并且受到了国防部有关打算从商业渠道采购创新产品表态的鼓舞，因此决定放弃传统的防务贸易模式，自行投入资金研发一系列无人潜航器。

波音公司电子信息方案部先进技术项目主管兰斯·托尔斯介绍称：“波音公司研发海洋机器人已有数十年。但直到近年来，以设计隐身战机和尖端航行器著称的鬼怪工程部才真正加大了研发无人潜航器的力度。”

自从无人系统进入军事领域，并代替人执行那些过于危险的任务以来，机器人市场一直蓬勃发展。波音公司的无人潜航器将在海军不愿意冒险派遣载人潜艇的水域执行巡逻任务。不过，这并非波音公司研发无人潜航器的唯一考虑。无人潜航器的另一个重要优势在于节省开支——它不同于军方使用的其他无人系统，无需大量人员和支持性基础设施来帮助运转。

波音公司分析人员通过计算得出结论——对于美国海军来说，在海洋监控方面唯一能够节省开支的办法，就是部署无需通过劳动密集型水面舰船或潜艇实施投放或回收的无人潜航器。正如托尔斯所言：“你需要的是能够从海港投放、不需要人员维护或充电就可以长时间运转的设备。”

2016年3月，波音公司推出了长51英尺（约15.5米）的柴油混合动力水下航行器——“回声航行者”。这种潜航器实现了完全无人操作运转。当其浮出水面后，会竖起桅杆，启动柴油发电机，给电池充电。在放下桅杆后，“回声航行者”可以下潜至水下1.1万英尺（约3300米）的深度。这种潜艇能够从美国境内的所有商用港口实施投放和回收，并且可以根据用户的不同需要安装相应的电子产品附加元件。托尔斯称,“回声航行者”的设计可以满足多种用户的需求，这些用户由此分担了基础设施的开销。按照计划，“回声航行者”将于2016年夏季在南加利福尼亚沿海接受测试。目前，已经有4个买家决定采购这种潜航器。

2016年3月，波音公司推出了长15.5米的柴油混合动力水下航行器——“回声航行者”

波音虽然并未期望很快就能获得美海军的订单，但相信海军将会意识到常规的海洋监视在经济上无法维持，因为根本没有足够的人员、水面舰艇或潜艇满足行动需求。根据波音公司的计算，即使美国海军花费数千万美元的巨资采购一艘无人潜航器，从长远看也是划算的，因为这将节省下数十亿美元的维护成本和人员开销。潜航器驶离码头后，无需配备保障人员，仅需1名操作员便可以管理多达20艘在海上运行的“回声航行者”。

2012年，液体机器人公司研制出一款依靠可再生能源提供动力的波浪滑翔器，引起了波音公司的注意并与之建立合作伙伴关系。波音公司军用飞机自主海上系统项目高级主管伊根·格林斯坦介绍称：“这种无人艇贴近水面，信号特征极低，很难被定位，除非你事先知道朝哪个地方观测。它可以在无需人工操作的情况下顺利运转6个月。我想这种艇应该有希望解决海军面临的一些难题。”

这种滑翔器全称为“传感器承载自动化远程艇”（SHARC）。在波音公司的帮助下，液体机器人公司对SHARC进行了完善，可用于收集实时海事数据。SHARC依靠海浪产生的能量获得推进动力，电子设备则由太阳能电池驱动，因此不需要燃料。SHARC最初被出售给石油和天然气公司等民用行业，用于海洋探测。液体机器人公司已经生产了350艘波浪滑翔器，累计航程100万海里，安全穿越了17个热带风暴。

2015年，波音公司推动美国海军在一场战术演习中对SHARC进行了测试。格林斯坦解释称：“SHARC能够探测到快速和慢速航行的船艇。我们使用水中听音器对迫近舰船发出的声音进行探测。如果发现威胁，将通过卫星通信手段呼叫基地，向决策者报告正在发生的情况。”

2015年夏季，SHARC无人艇在美国与澳大利亚联合军演中被用作为海上情报、监视与侦察节点。基于SHARC在演习中的表现，波音公司看到了将其用于执行更复杂任务的前景。格林斯坦透露：“我们正在面对反潜作战，这是个大问题。海军希望能够在太平洋、南中国海以及对方目标噪音更低的大片海域实现航行自由。SHARC可部署拖曳式声呐阵列，在侦测到潜艇的信号后呼叫基地。”

美国海军凭借这种在海上提供早期预警的无人装置，可无需让P-8型反潜巡逻机进行不间断的巡逻。海军可以将一组SHARC无人艇前沿部署在靠近威胁的海域，从而将大量的P-8型反潜巡逻机从每天24小时、每周7天的任务中解放出来，使其只需在真正出现危险时才进行回应。格林斯坦称，这些无人艇甚至可以与空中的无人机进行通联。

格林斯坦透露，研发“回声航行者”潜航器和SHARC无人艇的初衷，是为了打造有人和无人武器平台、从海底到太空的网络，以此作为未来海上监视系统的重要组成部分。SHARC作为通信网关，可以使这种网络发挥效能。它不仅能够与空中有人/无人操作平台进行通联，还可以与潜艇、无人潜航器等水下和海底的有人/无人设施保持联络。SHARC能够与“回声游骑兵”实现互操作，下一步可以与“回声航行者”等更大型的平台建立联接。

目前，实现无人平台之间的合作已经成为美军试图寻找的“必杀技”。格林斯坦称：“我们努力推动这些平台之间建立交叉线索。如果SHARC发现情况，将会自主向‘扫描鹰’无人机下达任务，无需人工参与。下一步是让‘扫描鹰’具备识别海上舰船目标和判断敌我的能力。我们可以将一些无人平台部署到某个地区，让这些平台自由遨游，在无需人工决策的情况下探测各个目标。先进的目标识别技术已经非常普及，就连人们的手机都带有图片识别技术。将这种技术应用到无人机上也就是几个月的时间。”

近日，美国海军协会在华盛顿举办了技术展览会。波音公司在会上展示了在夏威夷沿海进行巡逻的多艘SHARC无人艇发回的实时数据。在夏威夷附近游弋的4艘SHARC无人艇可以追踪进出檀香山的所有飞机和舰船。

“回声航行者”和SHARC等无人航行器属于新鲜事物，以至于政府尚未制定出使用规则。由于避免发生海上碰撞的规章尚未出台，这些无人平台目前只能被归类为“残骸”。

波音公司正在向军方领导人推销这些商用系统，即使海军仍在努力自主研发大直径无人潜艇。21世纪初，波音公司建造出“回声”系列潜航器的首个型号“回声游骑兵”无人潜航器，它最初用于石油工业，能够依靠电池在水下3000米的深度潜航2～3天。

美国海军已经与波音公司签署了合作研发协议，共同分担机器人传感器组件研发的某些资金。格林斯坦称：“合作的重点是‘商用技术再利用’。国防部认识到，他们已经落伍。”

波音公司认定，即使海军将大直径无人潜艇列入测试项目，他们也还是希望能够通过不同的、成本更低的方式解决问题。波音向海军官员展示了这些商用航行器，目前双方正在进行深入探讨。格林斯坦声称，他和鬼怪工程部的其他执行官必须说服波音公司高层领导，该项目值得投资。他表示：“虽然其中会有风险，但我们相信能够通过上述措施获得回报。”波音公司将与液体机器人公司之间的合作伙伴关系，视为防务产业未来的发展趋势。

液体机器人公司研制的“传感器承载自动化远程艇”

按照计划，波音公司的下一步工作将是证明海洋监视中的“大数据”方法能够在复杂的海战环境中发挥效用。格林斯坦称：“传感器不但成本低，而且在彼此联接时能够产生强大的效能。如果美国海军在敌方附近部署50艘可连续滞留6个月、无需燃料和操作人员的SHARC无人艇，将能够获得完全不同于以往的优质信息和全新的思维方式。我觉得我们需要这么做，去证明这一点。”

海军实施海洋巡逻将需要多少艘航行器？这个问题有许多种答案。有些传感器的探测距离达到16千米，因此在部署时相互之间可以间隔很远，具体取决于任务和地区情况。

格林斯坦指出：“海军希望能够实现全球抵达，他们需要建立非常广阔的安全区域，这很困难。”目前，美国海军通过在海上投放声纳浮标来探测对手的潜艇，但这些浮标作为一次性使用的传感器，仅能持续工作约8个小时。

在实际使用中，海军往往需要一次投放50～60个声纳浮标。而SHARC无人艇可以在同样面积的区域内执行与这些浮标类似的任务，且执行任务时间可长达半年。大规模使用SHARC无人艇，可以为海军节省巨额开支。声纳浮标不仅需要更换，还需要动用飞机或者舰船将其投放到海里。用非常昂贵的方式将传感器投放到海上，显然不如让传感器发挥自身在海中遨游的能力。

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