你是否知道多波束?
- 發佈時間:2015-02-03 01:30:42 來源:科技日報 責任編輯:羅伯特
■直擊大洋34航次科考
記者被安排在“大洋一號”科考船多波束實驗室值班已有20多天,每天下午對著螢幕上的水深、波束數、發射號、航向、航速等數字感覺枯燥乏味。可當聊天時聽到國家海洋局第二海洋研究所于曉果研究員説,多波束在尋找馬航MH370發揮了重要作用時,一下子就來了興趣。
多波束全稱“多波束海底地形地貌測量系統”。據設備負責人、國家海洋局第二海洋研究所工程師張國堙介紹,海底地形也和陸地一樣,有山、谷和平原。多波束是一種利用聲學反射原理探測海底地形地貌的聲學調查設備。
“大洋一號”上使用的是挪威康斯伯格公司生産的深海多波束系統。在“大洋一號”船底的導流罩內安裝著兩個各8米長的“大方陣”:發射陣和接收陣。該設備每次最多可形成191個聲學波束,“這些波束到達海底後會根據不同的物性特徵反射回不同的聲波,根據時間、角度、聲速等就可以計算出水深,了解探測區域的海底地形。”張國堙説。在2000米水深時,這臺設備垂直精度能達到4米,水準精度50米。實時採集的數據會自動生成一張地形圖,記者在多波束實驗室看到一台電腦螢幕上顯示著實時探測的海底地形。“冷色是比較深的區域,暖色是比較淺的區域。”張國堙説。對這些數據經過後期精細處理能得到更精準的海底地形圖。
于曉果介紹説,在海洋調查中用到的很多海洋技術和設備其實在生活中也發揮著很大作用。尋找馬航MH370時,澳大利亞和我國的遠洋船都使用船載多波束,後來美國提供的AUV(自主水下機器人)“藍鰭金槍魚”搭載的主要也是多波束和另一種聲學設備側掃聲吶。“藍鰭金槍魚”由美國著名的海洋研究所伍茲霍爾研究所(WHOI)研製。與船載聲吶相比,水下機器人能到海底200米左右的距離獲取海底更精細的地形地貌數據。目前,承擔MH370搜尋任務的荷蘭輝固公司主要也是使用這些設備。
“多波束可以探測海底的地形,同時,由於對海底不同物質的回波反射特徵不同,比如沉積物、岩石、飛機金屬殘骸以及沉船等,其回波信號特徵各不相同,可以為海底搜尋提供參考。”張國堙介紹,一般先使用船載多波束探測事故區域的海底地形,再布放自主水下機器人進行精細尋找。2009年,從巴西裏約熱內盧飛往法國巴黎的法航AF447客機在大西洋失事,2年後在大西洋底找到飛機殘骸。後來公佈的事故報告顯示,在飛機殘骸搜尋過程中,多波束髮揮了重要作用。
張國堙介紹説,“二戰”後海洋聲學設備進入快速發展階段,軍用潛艇等開始安裝一些聲學設備探測海底地形地貌,1977年在美國首次出現多波束。現在各國的調查船、勘探船等一般都安裝多波束,在大陸架劃界、海底資源開發等問題上發揮重要作用,此外,在水下考古、打撈沉船、探魚等方面多波束也發揮著不可替代的作用。目前,生産多波束設備的主要是挪威、丹麥等北歐國家,但一項2008年的統計數據顯示,全球多波束設備僅有1300套,其中深水多波束200套。
(科技日報西南印度洋“大洋一號”2月2日電)
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