深海是人類社會進(jìn)步和發(fā)展的戰(zhàn)略域，也是除了南極、北極、珠峰以外的“第四極”。在千米乃至萬米的巨厚水層下，既擁有人類未知的豐富資源，又是生命的搖籃，也是遠(yuǎn)離人類社會的一片凈土，環(huán)境極端復(fù)雜，其探知和呵護高度依賴深海探測技術(shù)的發(fā)展。黨的二十大報告中指出，必須堅持科技是第一生產(chǎn)力、人才是第一資源、創(chuàng)新是第一動力，為國家深海戰(zhàn)略的實施進(jìn)一步指明了方向。要實現(xiàn)深海進(jìn)入、深海探測和深海開發(fā)，必須大力發(fā)展深海高新技術(shù)。在信息技術(shù)、人工智能技術(shù)以及微納新材料技術(shù)快速發(fā)展的今天，實施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展的戰(zhàn)略，一定能夠探索出深海保護開發(fā)的新領(lǐng)域、新賽道，也必將塑造出深海活動發(fā)展的新動能、新優(yōu)勢。
海洋科學(xué)是一門實驗科學(xué)，尤其是對深海的認(rèn)知，高度依賴深海探測科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。今天，利用深海探測裝備，人類可以到達(dá)萬米海底深淵進(jìn)行實地觀察研究，可以獲得全球大洋乃至極地周邊海域任一角落的水面水下的樣品和數(shù)據(jù)，可以隨時偵聽幾千公里以外深海大洋的脈動，可以近距離觀察那些遠(yuǎn)離人類，或在幽暗海底，或在陡峭海山崖壁上，或在噴涌的熱液周邊舞動的精靈，可以大范圍感知海水的冷熱酸，還可以完成搜尋、打撈、救援等任務(wù)。但是，人類對深海大洋的認(rèn)識還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，為了更深刻地認(rèn)識深海、開發(fā)和保護深海，我們?nèi)匀灰罅Πl(fā)展深海探測技術(shù)，認(rèn)真鉆研深海探測技術(shù)背后的科學(xué)知識。
本書以普及深海探測科學(xué)知識為目的，系統(tǒng)地梳理了國際上近半個世紀(jì)以來的深海探測科技成果，從深海科學(xué)考察船、載人潛水器、無人遙控潛水器、無人自主潛水器、水下滑翔機、海底觀測網(wǎng)等當(dāng)前重大深海裝備發(fā)展歷程及其涉及的科學(xué)原理和關(guān)鍵技術(shù)到具體應(yīng)用實例，圖文并茂地進(jìn)行了全方位的介紹。本書共9章內(nèi)容：第1章介紹了深海特征及其資源環(huán)境意義；第2章概括介紹了水面、水下重大深海探測裝備的類別和技術(shù)特征；第3章介紹了載人潛水器的發(fā)展歷程、前沿科學(xué)技術(shù)，并對我國“蛟龍?zhí)枴陛d人潛水器的應(yīng)用成果進(jìn)行了簡要介紹；第4~6章分別介紹了無人遙控潛水器、無人自主潛水器和水下滑翔機的發(fā)展歷程、工作原理和關(guān)鍵技術(shù)，并給出了探測應(yīng)用的實例；第7章介紹了水下仿生機器人及其基礎(chǔ)科學(xué)知識和關(guān)鍵技術(shù)；第8章介紹了深海探測的通用前沿技術(shù)；第9章介紹了世界各國的海底觀測網(wǎng)及其科學(xué)應(yīng)用方向。本書由丁忠軍組織編寫，第1章、第2章、第5章、第7章、第9章主要由丁忠軍編寫，第3章、第6章主要由趙慶新編寫，第4章、第8章主要由李德威編寫，研究生劉晨參與了部分章節(jié)的編寫工作。全書由趙慶新統(tǒng)稿。
本書是作者在充分借鑒國內(nèi)外深海探測領(lǐng)域?qū)＜覍W(xué)者研究成果的基礎(chǔ)上編撰而成。在本書完成之際，特別感謝以Busby R.F.、Geyer R.A.為代表的老一輩深海探測科學(xué)家對世界深海探測科學(xué)研究做出的突出貢獻(xiàn)和無私奉獻(xiàn)，特別感謝一直致力于我國深海探測科技發(fā)展的專家學(xué)者們，向他們致以崇高的敬意！
深海探測科技十分活躍，新技術(shù)、新方法不斷刷新，涉及學(xué)科眾多、技術(shù)繁雜，作者的認(rèn)識還十分淺顯，書中疏漏之處在所難免，敬請讀者不吝指正。
編著者
2022年12月
第1章 走近深海
1.1 神奇的生命 3
1.2 無盡的寶藏 6
1.3 科學(xué)的殿堂 8
第2章 深海探測的神兵利器
2.1 深海科學(xué)考察船 12
2.1.1 第一艘深海科考船 12
2.1.2 深海探險時代的明星 12
2.1.3 全副武裝的現(xiàn)代深海科考船 16
2.1.4 載人深潛母船 18
2.2 深潛探測裝備 22
2.2.1 深海運載裝備——深潛器 23
2.2.2 深海拖曳探測裝備 25
2.2.3 深海原位監(jiān)測裝備——著陸器 27
第3章 深海載人潛水器(HOV)
3.1 載人潛水器的誕生 32
3.2 載人潛水器發(fā)展歷程 34
3.2.1 第一代載人潛水器 34
3.2.2 第二代載人潛水器 35
3.3 載人潛水器核心關(guān)鍵技術(shù) 37
3.3.1 深海耐壓結(jié)構(gòu)技術(shù) 38
3.3.2 潛航推進(jìn)與液壓驅(qū)動技術(shù) 40
3.3.3 聲學(xué)通信定位與探測技術(shù) 44
3.3.4 生命支持技術(shù) 46
3.4 中國載人深潛——蛟龍?zhí)胶?49
3.4.1 “蛟龍?zhí)枴钡恼Q生 49
3.4.2 “蛟龍?zhí)枴奔夹g(shù)特色 49
3.4.3 蛟龍?zhí)胶?55
第4章 深海無人遙控潛水器（ROV）
4.1 深海探測ROV的類別 60
4.1.1 世界上第一臺深海探測ROV 60
4.1.2 深海科考領(lǐng)域的ROV標(biāo)兵 61
4.1.3 現(xiàn)代快速數(shù)字成像ROV 62
4.1.4 超大型ROV 63
4.1.5 冰下ROV 63
4.1.6 首臺萬米ROV——“海溝號” 64
4.1.7 異形ROV——蛇形水下機器人 65
4.2 ROV的系統(tǒng)組成與核心技術(shù) 65
4.2.1 ROV系統(tǒng)組成 65
4.2.2 ROV核心技術(shù) 68
4.3 中國的深海ROV發(fā)展之路 79
4.4 深海探測實例——搜索打撈失事氫彈 81
第5章 深海無人自主潛水器（AUV）
5.1 深海探測AUV的類別 84
5.1.1 AUV探測時代的開始 84
5.1.2 深海探測AUV世界的“三大家族” 86
5.1.3 功能各異的現(xiàn)代AUV 90
5.1.4 巨型長航程AUV 93
5.2 AUV深海探測前沿技術(shù) 93
5.2.1 海底導(dǎo)航定位 93
5.2.2 水下入塢 98
5.2.3 航行控制 102
5.2.4 集群控制 106
5.3 中國的深海AUV發(fā)展之路 111
5.3.1 中國深海AUV先驅(qū) 111
5.3.2 有龍在淵——“探索”“潛龍”系列的誕生 112
5.3.3 “智水”“探索”——百花齊放 113
5.3.4 “悟空”大鬧龍宮—走向萬米深海 114
5.4 AUV探測實例——集群溫躍層與人工聲源追蹤 114
第6章 水下滑翔機
6.1 發(fā)展歷程 118
6.1.1 水下滑翔機的誕生 118
6.1.2 水下滑翔機的杰出代表 119
6.2 水下滑翔機工作原理和關(guān)鍵技術(shù) 124
6.2.1 工作原理 124
6.2.2 浮力引擎 126
6.2.3 溫差能引擎 127
6.2.4 化結(jié)構(gòu)設(shè)計 129
6.3 我國的水下滑翔機發(fā)展之路 133
6.3.1 風(fēng)雨中起飛的“海燕” 133
6.3.2 中國龍家族的新兵——“翼龍”系列 134
6.4 滑翔機探測實例——海洋自主采樣試驗 135
第7章 水下仿生機器人（魚）
7.1 水下仿生機器人（魚） 139
7.2 水下仿生機器人（魚）中的前沿技術(shù) 141
7.2.1 控制技術(shù) 141
7.2.2 材料技術(shù) 144
7.2.3 機電一體化技術(shù) 147
7.3 典型實例——萬米水下柔性仿生機器人（魚） 148
第8章 深海探測通用前沿技術(shù)
8.1 水下燃料電池技術(shù) 152
8.1.1 燃料電池系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀 152
8.1.2 燃料電池動力系統(tǒng)關(guān)鍵核心技術(shù) 155
8.2 水下無線通信技術(shù) 159
8.2.1 水下聲通信技術(shù) 159
8.2.2 水下光通信技術(shù) 160
8.2.3 水下電磁波通信技術(shù) 162
8.3 海底原位探測傳感器技術(shù) 163
8.3.1 地?zé)崽綔y技術(shù) 163
8.3.2 海洋化學(xué)原位探測傳感器技術(shù) 166
8.3.3 海底原位激光探測傳感器技術(shù) 168
第9章 海底觀測網(wǎng)
9.1 海底觀測網(wǎng)絡(luò)是怎樣發(fā)展起來的 175
9.2 國際知名海底觀測網(wǎng) 178
9.3 海底觀測網(wǎng)可解決哪些科學(xué)問題 184
參考文獻(xiàn) 186
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