2025年3月23日,北京航空航天大学联合中科院深海所、浙江大学等单位共同发布重大科研成果:我国自主研发的柔性仿生机器人"海蝠"在马里亚纳海沟成功完成10909米深度的多模态运动实验,首次在这一极端环境中拍摄到未被记录的深海生物。这台体长不足50厘米、体重仅1.5千克的微型机器人,以颠覆性技术创新将人类深海探测能力推向新高度。
在承受超过1000个大气压(相当于指甲盖承受1吨压力)的万米深海环境中,传统刚性机器人易发生结构变形。"海蝠"创新采用双稳态手性超材料,通过两种稳态间的快速突跳实现高效驱动。这种智能材料在高压下模量提升300%,巧妙地将环境压力转化为驱动动力,机器人摆动速度达到1.2米/秒,远超同类设备。
针对深海2℃-4℃的低温环境,科研团队研发了基于形状记忆合金弹簧的温控驱动系统。通过周期性电流加热实现高频循环变形,实验数据显示该系统在-5℃环境下仍能保持98%的驱动效率,成功攻克传统柔性材料低温僵硬化难题。
受深海蝙蝠鱼启发,"海蝠"具备游动、滑翔、爬行三种运动模式。其仿生鳍片采用柔性硅胶材料,可在海底淤泥中实现"凌波微步",有效解决了传统刚性机械臂在松软地形中易被困的窘境。
作为地球最深处,马里亚纳海沟底部压强达1100个大气压,相当于2000头非洲象踩在人体表面。深海探测器的耐压舱每平方厘米需承受1吨压力,远超太空舱设计标准。与太空环境相比,深海终年无光、温度接近冰点,且盐度高、酸性强,设备需采用特殊抗腐蚀材料。"海蝠"外壳采用的纳米涂层,可抵御99%的硫化物侵蚀。
能源与通信技术方面,"海蝠"通过压电俘能技术回收运动能量,使续航能力提升至72小时,达到传统设备的三倍。针对海水介质中无线电波严重衰减问题,创新采用蓝绿激光通信技术,实现10Mbps的传输速率。在导航定位领域,结合惯性导航和声呐阵列技术,定位误差控制在0.5米以内。
中国深海探测三级跳:
- 2012年:蛟龙号载人潜水器下潜7062米,覆盖全球99.8%海域;
- 2020年:奋斗者号实现10909米载人深潜,国产化率超95%;
- 2025年:"海蝠"完成万米自主探测,柔性驱动技术国际领先。
从国际竞争态势来看,各国在深海探测领域呈现差异化发展路径:
- 美国"深海挑战者号"虽实现单人万米下潜,但设备成本超5000万美元且年作业次数不足10次;
- 日本主力深潜器"深海6500"面临设备老化问题,其钛合金舱体制造技术断层或导致2030年后丧失6000米以下探测能力;
- 欧洲多国联合研制的"海神号"无人潜器虽下潜10902米,但需依赖美国声呐技术,数据处理效率仅为中国设备的1/3。
深海环境中每立方米海水包含约1000种微生物,其中80%为未知物种。此次"海蝠"拍摄到的荧光管虫和无眼端足类生物,极有可能是从未被记录的新物种。作为地球最后的资源宝库,深海不仅蕴含着丰富的生物资源,还蕴藏着巨大的资源潜力,可燃冰储量可供人类使用数百年,深海稀土资源储量预计是陆地的1000倍。
当人类不断探索宇宙奥秘时,大洋深处正以其极端环境和复杂未知等待征服者。"海蝠"的万米突破不仅是中国深海探测技术的重大提升,更标志着我们正在践行"可上九天揽月,可下五洋捉鳖"的科技强国梦想。
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