水下無人機是怎么樣充電的？

Yi Chao喜歡稱自己為“紙上談兵的海洋學(xué)家（armchair oceanographer）”，因為他試過在船上呆了一周，暈船得非常厲害。因此，這位前美國國家航空航天局科學(xué)家想要通過讓水下無人機利用其公司的能源收集技術(shù)進行充電，從而在更大范圍內(nèi)促進對海洋的遠程研究，也就不足為奇了。

目前監(jiān)測世界海洋的許多機器人滑翔機和浮動傳感器站都被有效地當作一次性設(shè)備對待，因為研究界在無人機完成將數(shù)據(jù)傳回國內(nèi)的任務(wù)后，只有數(shù)量有限的船只和資金用于取回無人機。這不僅是浪費金錢，也可能導(dǎo)致越來越多的廢棄鋰離子電池因其泄漏的有毒物質(zhì)污染海洋——這是一種絕對不可持續(xù)的研究水下世界秘密的方法。

“我們的目標是部署我們的能源收集系統(tǒng)，以使用可再生能源為這些機器人提供動力，”Chao說，他是初創(chuàng)企業(yè)Seatrec的總裁兼首席執(zhí)行官。“我們要一次省一個電池，所以希望不要把更多的有毒電池扔進海里?！?/p>

Chao在加州的創(chuàng)業(yè)公司聲稱，其SL1熱能收集系統(tǒng)已經(jīng)可以幫助研究人員節(jié)省資金，相當于將機器人探測器用于海洋數(shù)據(jù)收集的成本降低了一個數(shù)量級。這家初創(chuàng)公司正致力于調(diào)整其系統(tǒng)，使其能與自主式水下滑翔機協(xié)同工作。此外，該公司還與國防巨頭Northrop Grumman公司合作，為遠洋無人機開發(fā)一個水下充電站，該站集成了Northrop Grumman公司的自絕緣電連接器，能夠在通電觸點被淹沒的情況下工作。

Seatrec的能源收集系統(tǒng)利用了某些物質(zhì)在加熱時從固相轉(zhuǎn)變?yōu)橐合啵蛷囊合噢D(zhuǎn)變?yōu)闅庀嗟倪^程。該公司的技術(shù)利用這些相變導(dǎo)致的壓力變化來發(fā)電。

為了使相變發(fā)生，Seatrec的解決方案利用了海洋表面溫暖的水和海洋深處較冷的水之間的溫差。即使是一個相對簡單的機器人探測器也可以通過改變浮力來產(chǎn)生額外的電能，既可以漂浮在水面上，也可以沉到較冷的深度。

通過附加一個外部能量收集模塊，Seatrec已經(jīng)開始將機器人探測器轉(zhuǎn)變成可以充電和再利用的資產(chǎn)，比每次派船去取回探測器更經(jīng)濟實惠。這種可再生能源方法可以讓這種無人機幾乎無限期地運行，除非出現(xiàn)電氣或機械故障。Chao解釋說：“我們只要將背包固定在機器人上，給了它們提供電源的電纜，它們就可以進入海洋?！?/p>

Seatrec產(chǎn)品的早期購買者主要是使用水下無人機收集海洋學(xué)數(shù)據(jù)的學(xué)術(shù)研究人員。但這家初創(chuàng)企業(yè)也吸引了軍方和政府的興趣。它已經(jīng)從美國海軍研究辦公室（U.S. Office of Naval Research）和國家海洋和大氣管理局（National Oceanic and Atmospheric Administration，NOAA）獲得了小企業(yè)創(chuàng)新研究合同。

Seatrec還獲得了由美國能源部和NOAA管理的“推動藍色經(jīng)濟：海洋觀測獎”（Powering the Blue Economy: Ocean Observing Prize）下的兩項獎，獎金為一萬美元。早在2020年3月的DISCOVER競賽階段，所頒發(fā)的獎品包括與Northrop Grumman公司聯(lián)合授予的“無限任務(wù)無人機潛航器站”概念獎項。這家初創(chuàng)公司和國防巨頭目前正在尋找一家機器人公司，以合作開展“海洋觀測獎”的開發(fā)競爭階段，該獎項將提供總額為300萬美元的獎金。

從長遠來看，Seatrec希望它的能源收集技術(shù)能夠支持商業(yè)企業(yè)，比如經(jīng)營大型水下農(nóng)場的水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)。這項技術(shù)還可以支持水下無人駕駛飛機進行海底調(diào)查，為深海采礦項目鋪平道路，盡管這些項目由于預(yù)計會對環(huán)境造成影響而引起爭議。

在所有可能的應(yīng)用中，Chao似乎特別熱衷于Seatrec可再生能源技術(shù)的前景，這項技術(shù)使水下無人機和漂浮器能夠長時間收集海洋數(shù)據(jù)。20年里，他大部分時間在位于加州福尼亞州帕薩迪納市的NASA Jet Propulsion實驗室工作，在那里他幫助開發(fā)了一顆用于監(jiān)測地球海洋的衛(wèi)星。但他和該實驗室工程團隊（開發(fā)Seatrec核心技術(shù)）相信，大量的水下無人機可以提供一個持續(xù)的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，從而真正開始深入了解海洋。

COVID-19大流行在一定程度上減緩了Seatrec產(chǎn)品的生產(chǎn)和交付，原因是當?shù)赝．a(chǎn)和供應(yīng)鏈中斷。不過，這家初創(chuàng)公司能夠繼續(xù)運營，部分原因是它被認為是一家經(jīng)營重要制造設(shè)施的國防承包商。Seatrec的工程師和其他工作人員正在輪班工作，以實現(xiàn)社交隔離。

Chao說：“我們不是要為政府建立一兩個充電站，而是要擴大規(guī)模以建立成千上萬個，數(shù)十萬個，甚至最好是數(shù)百萬個，這樣我們就可以增進理解并向社會提供這些數(shù)據(jù)?！?br /> 責任編輯人：CC