文/有钳出品
当你看到这张图的时候，你会想到什么？我可能会想到这是一个沉船的残骸。然而事实上，它是一艘好船，难道驾驶员是沉在了海底吗？都不是！它是一艘厉害的船，它不需要电，不需要油，更重要的是，它还不需要人。
这是利用风能和太阳能发电的一种海洋无人艇，它们勇敢地航行在人类很少涉足的地方——包括严酷无情的南极洲。
2019年1月19日，一艘名叫 SD 1020的无人水面载具离开了新西兰的布拉夫，临走前它有一个艰巨的任务。SD 1020必须覆盖南极(南部)海洋周围22000公里(11879海里)的区域，那里偶尔会有巨浪高达近24米，强风速度超过65海里/小时——地球上最寒冷、最偏远、最危险的水域——不知从哪里冒出的冰山。对此SD 1020下了巨大的决心，2019年8月3日，它安全返回布拉夫，成为有史以来第一艘完成南极洲自主环游世界任务的船只。
▲1020号航班在暴风雨中接近新西兰的布拉夫，成为第一艘南极环游世界帆船，在196天内环绕南极海洋航行了22000公里
SD 1020是风力和太阳能驱动的海洋无人艇大家庭中的一员，这些无人艇平均每天可以航行100公里。它们由一个7米长的窄船体、一个5米高的机翼和一个2.5米吃水的龙骨组成。 这些无人驾驶帆船可以在任何海边码头部署和修理，它们可以装进一个集装箱，然后被运输到任何出发地点。 比如从码头部署好以后，规划好航行的研究区域，然后成功返回，任务就完成了。
那么这些无人艇是谁设计、生产和管理的呢？答案是国外一个叫Saildrone 的公司，这个公司的工程师、创始人和首席执行官叫理查德•詹金斯。 他表示他们设计的这些海洋无人艇并没有给穿过他们路线的海洋或任何海洋生物带来风险。
▲2018年，第四代无人驾驶帆船从旧金山出发，执行“白鲨咖啡馆”任务
为了进一步确保安全运行，每个水面无人艇都配备了自动识别系统（AIS）收发器，导航灯，雷达反射器，高能见度的垂直翼颜色和四个船载摄像头。安全是重中之重，而Saildrone以其良好的安全运营记录而闻名。
Saildrone传感器有效载荷由科学级仪器组成，并与NOAA的太平洋海洋环境实验室紧密合作。
该传感器套件可实时测量关键的大气和海洋环境变量，包括太阳辐照度，长波辐射，大气压力，气温和湿度，风速和风向，海洋表皮温度，散装水温，叶绿素和有色溶解有机物，大气以及二氧化碳的海水分压，溶解氧，盐度和酸度水平等等。
这些水面无人艇还配备了声学多普勒电流剖面仪（ADCP用于测量水流速度的声纳系统），用于生物量评估和测深的科学回声测深仪以及用于海洋哺乳动物研究的无源声学记录仪。传感器套件连接到车载计算机，这些计算机通过卫星通信将数据传输到我们在岸上的数据中心。
那么这些水面无人艇主要用途又有哪些呢？当 SD 1020从 Bluff 发射时，它被“命令”去完成一系列的科学目标。 其中大部分是关于调查磷虾的丰度、海洋捕食者和猎物之间的直接和间接关系、海洋二氧化碳的吸收和总体酸化---- 这些目标是与美国、欧洲和澳大利亚的著名研究机构合作制定的。 但是 SD 1020并不是单独行动的。
同一天离开新西兰海岸的，还有另外两架 名为SD 1022和 SD 1023号的无人艇，它两在 SD 1020旁边发射，但是在途中受损，不久就不得不返回 。 (这两架无人艇于去年五月重新出发，目前正在南大西洋收集磷虾数据。) 为什么单单SD 1020成功了呢？ Sd 1022和 SD 1023有一个高而细长的机翼，无法承受超过60节的风速和随之而来的巨浪; 恰恰相反，胜利的 SD 1020就 有一个坚固的新设计的“方形装备” ，能够承受15米长的海浪卷起和淹没的巨大力量。 这是詹金斯10年研究的成果，有趣的是，詹金斯此前曾成功打破风力驱动汽车的陆地速度纪录。
詹金斯说: “南大洋是我们这个星球上最未经检查的区域之一。无人艇能在海上航行这么长时间，是工程技术的进化。”。
▲SD 1022和 SD 1023在收到新的”方翼”后重新部署到南大洋
虽然科学家们还没有完成他们的调查，詹金斯相信，在环绕世界上最年轻的海洋无人艇 --SD 1020帆船，航行196天后安全返回而带到岸上的数据将对我们之于环境、天气和气候的理解产生巨大影响，并将有助于航运、渔业和石油和天然气的勘探。
因为南极洲独特的极端的寒冷气候条件，先前对于南极洲的勘探是比较少的。而“先进的自动化和无人化技术可以真正提高对我们海洋的认识。”
物理海洋学家、大气科学家、 主任乔蒂卡•维尔马尼说: “通过南大洋碳和气候观测与建模项目(旨在解开南大洋的奥秘并确定其对气候的影响的多机构项目)，数据显示，南大洋可能不会像迄今为止所认为的那样吸收大量的碳，然而，这些数据中存在一些不确定性。” 显然，她认为帆船任务是一项伟大的成就: “强风和巨浪，以及冬季南极海洋极端恶劣的环境，使得用载人船只准确采样变得极其困难。”
▲这张照片拍摄于2019年南极环游世界期间的 SD 1020机载相机
南加州大学(University of Southern California)电气工程系统教授彼得罗斯•约安诺(Petros Ioannou)也认为，在海洋勘探领域取得如此大的进展，是该技术前进方向的杰出表现。
“拥有所有这些无人驾驶飞行器真是太好了，”约安诺说，“在极端的恶劣的环境之下，人类在船上是无疑存在生命危险。”
所以这些无人艇变得非常强大，他们可以发现以前不可能发现的东西。 但是，约安诺很快就对这些无人艇的安全性提出了质疑。
“如果海盗干扰来自指挥中心的信号，并将无人艇指向其他地方，会发生什么? ” 他问道， “如果你与帆船失去联系怎么办？ 它如何恢复？ 它会遵循什么样的协议？ 它的失效模式如何？ 例如，你能把它沉下去吗？ 如何消除造成重大事故的风险? ”
当被问及帆船是否具有故障模式时，詹金斯表示，无人艇没有具备自毁能力，因为它们的数据是加密的，而且无人艇没有报废价值——也就是说打捞无用。
那么谁将从这些技术中受益呢？约安诺似乎也不确定。
“比方说，你绘制海洋地图，就像我们绘制空间地图一样。 谁来为此买单？ 谁能从深海的知识中获益？ 我们知道海底有矿物质。 可能是由石油开采公司来买单吗? ” (人们认为南极海洋蕴藏着大量的大陆斜坡和天然气田，以及像黄金这样的宝贵矿藏。)。
▲SD 1023在南极海洋的一场风暴中机翼受损，正在返回新西兰进行修理
与此同时，去年八月，另一个家族成员，SD 1021，完成了无人艇最快穿越大西洋的记录。 Sd 1021于5月25日从位于北大西洋的百慕大群岛出发，任务是航行至索伦特海峡，该海峡将怀特岛与英格兰大陆分隔开来，在75天的航程中航行3000海里(5550公里)。 这又是一次创纪录的帆船比赛，据其公司网站介绍，帆船收集了所有任务的数据，包括鱼类资源评估、海洋哺乳动物跟踪、测深制图、监测海洋生态系统的变化，以及改进的天气预报。
该公司目前在全球部署了30架无人艇，目标是像滚雪球一样扩大无人艇的规模。 詹金斯表示: “我们今年将生产100架无人艇，明年打算生产200架。明年，我们希望再有10至20辆无人艇永久环绕南大洋航行。”
预计有1000架无人艇漫游在这个星球上，这是 Saildrone 的 CEO 的终极目标，他想用无人艇填满地球。詹金斯表示: “我们从以前从未收集过数据的地方收集数据，并证明我们有能力在全球任何地方全年导航。”“这为理解天气和气候开启了一个全新的篇章。”
