Глубоководные аппараты освоения мирового океана

Глубоководные аппараты освоения мирового океана

Поверхность планеты Земля покрыта водой примерно на 70%. Водная акватория Земли, между тем, является крупнейшей ресурсной базой. Эта база далеко не полностью исследована людьми, соответственно, огромные объёмы ресурсов не используются. Исследования и добыча ресурсов здесь ограничены фактором глубины. Требуются глубоководные аппараты, способные достигать глубин как минимум 2000 метров, составляющих большую часть океана.

Глубоководные аппараты для работы в океане

Подводные глубоководные аппараты видятся важным оборудованием, для транспортировки, научных исследований, спасательных операций на глубине. Такого рода техника имеется на вооружении человечества, но в недостаточных количествах. Следует отметить: первый подводный аппарат люди построили ещё в 1950-х годах. С тех пор разработано несколько различных типов подводных систем под различные требования, которые подразделяются на два вида:

  1. Обитаемые (пилотируемые).
  2. Необитаемые (беспилотные).

В свою очередь, необитаемые (беспилотные) системы подразделяются на ряд конструкций:

  • дистанционно управляемые аппараты (ROV — Remotely Operated Vehicles),
  • автономные подводные аппараты (AUV — Autonomous Underwater Vehicles),
  • автономные дистанционно управляемые аппараты (ARV — Autonomous Remotely Vehicles),
  • автономные подводные гидропланеры (AUG — Autonomous Underwater Gliders).

Пилотируемые (обитаемые) системы (HOV — Human Occupied Vehicles) традиционно имеют статус транспортной техники, управляемой специально подготовленным экипажем. Такая техника ориентирована на человеческие познания в области выполнения операций на глубине, способна достаточно быстро и точно по месту доставлять людей на глубину океана.

Глубоководные аппараты освоения мирового океана + МИР-2
Глубоководные аппараты российского производства пилотируемые представлены серией машин «МИР»

Беспилотный (кабельный) глубоководный аппарат (ROV) получает энергию, данные и команды через бронированные оптоэлектронные композитные кабели. Автономный подводный аппарат (AUV) получает энергию от бортовой батареи, управляется заложенным в систему программным обеспечением для выполнения определённого набора задач.

Автономный дистанционно управляемый аппарат (ARV), по сути, является гибридной машиной с автономным питанием, но с передачей данных в режиме реального времени по оптоволоконным кабелям.

Все обозначенные типы подводных глубоководных аппаратов достаточно широко используются для проведения и выполнения:

  • морских научных исследований,
  • морских инженерных операций,
  • исследования ресурсов и окружающей среды,
  • военных операций.

Искусственный интеллект в сочетании с машинами глубины

Последние годы отмечаются активными попытками внедрения искусственного интеллекта в состав глубинных машин с целью классификации объектов, запечатлённых на подводных видео. С развитием технологий искусственный интеллект обещает стремительное развитие в будущем. Не исключена полная замена человеческого восприятия неизвестных сред в практике исследований глубин мирового океана.

Однако в настоящее время способность автономных подводных гидропланеров и аппаратов к восприятию и автономному пониманию подводной среды не гарантирует качества человеческого мышления и суждения. Поэтому трудно удовлетворить высокие требования к автономии и интеллекту, ожидаемые от беспилотных машин в сложных подводных условиях.

Глубоководные аппараты освоения мирового океана + гидропланер
Гидропланер (Китай): 1 — передний «смотрящий» датчик; 2 — прочный алюминиевый или карбоновый корпус; 3 — блок аккумуляторов; 4 — складные крылья; 5 — сенсорная полезная нагрузка (массив датчиков); 6 — датчики температуры, глубины, сопротивления; 7 — масляный баллон изменения плавучести; 8 — хвостовой плавник; 9 — антенна связи

В результате режимы работы, которые полагаются исключительно на автономные глубоководные гидропланеры и аппараты, часто не позволяют быстро принимать оптимальные решения в плане управления. Большинство такого рода миссий не готовы полностью стереть статус «человек в цикле миссии». Следовательно, для будущих подводных операций необходимо рассмотреть совместную работу пилотируемых/беспилотных глубоководных машин с целью преодоления ограничений создания функциональных групп.

По сравнению с беспилотной глубоководной техникой, параллельное взаимодействие и интеграция человеческого интеллекта и машинного интеллекта в пилотируемом/беспилотном подводном устройстве способствует реализации двустороннего дополнения между обитаемыми и необитаемыми машинами. Следовательно, взаимодействие пилотируемых и беспилотных глубоководных машин обещает повышение производительности при решении сложных задач.

Глубоководные пилотируемые системы + автономные машины

Если сопоставить по численности глубоководные обитаемые подводные машины и технику беспилотного типа в рамках целого мира, найдётся только восемь пилотируемых людьми глубоководных систем:

  • Fendouzhe (производство: Китай; глубина – 11000 м).
  • Jiaolong (производство: Китай; глубина 7000 м).
  • Shinkai6500 (производство: Япония; 6500 м).
  • New Alvin (производство: США; 6500 м).
  • МИР-1, МИР-2 (производство: Россия; 6000 м).
  • Nautile (производство: Франция; 6000 м)
  • Shenhai Yongshi (производство: Китай; 4500 м).

Пока что не отработана на качественном уровне технология совместной одновременной деятельности пилотируемых и автономных глубоководных машин. Однако практикуется совместная работа глубинной пилотируемой техники и автономных глубоководных гидропланеров, что значительно повышает эффективность научных исследований, поиска ресурсов, выполнения поисково-спасательных операций.


При помощи информации: REDDIT