航船被困南極是常有的事，突圍往往只能靠船長的經驗。不過，這一狀況有望得到改變。近日，澳大利亞首次在南極海域使用無人機導航技術，為“南極光”號破冰船成功導航。無人機能否成為可靠的導航工具？未來，航行于南極海域的船只將靠什么手段“找路”？
“目前南極破冰導航通常采用衛星遙感資料獲取海冰冰情，然后根據冰情進行分析，指導船舶航行�！北本⿴煼洞髮W全球變化與地球系統科學研究院副教授惠鳳鳴告訴《中國科學報》記者。
惠鳳鳴表示，南極海域導航技術從依靠肉眼、望遠鏡開始，到今天依靠衛星遙感技術，這一過程是科技發展的過程。
衛星遙感技術實時、大范圍、動態的優勢，是其在海冰區域導航應用的關鍵。但實際應用起來并不那么簡單。
惠鳳鳴認為，難點主要有兩個。一是衛星遙感資料數據的可用性。比如，衛星過境獲取數據的時間與船舶經過海冰區域的時間應該接近，時間差一般小于一天。兩者的時間間隔太長，海冰在天氣系統的影響下發生了變化，衛星遙感數據獲取的冰情就沒有意義了。
二是船舶能夠獲取衛星遙感資料的可行性。船舶應該在盡可能短的時間內獲取海冰冰情分析數據與建議的航線。如果獲取冰情信息太晚，海冰會發生變化，之前的冰情分析與建議航線均會失效。
為此，北京師范大學極地研究中心在極區海冰快速變化遙感方面，發展了衛星遙感數據快速處理與分析技術，連續6次指導“雪龍”號破冰，2014年初成功協助“雪龍”號從南極海冰脫困，并在北極航道開發方面初步發揮重要作用。
“無人機作為新興的低空航空遙感系統，輕便、快捷的數據獲取優勢在資源調查、突發事件應急管理等方面發揮了重要作用。”不過，惠鳳鳴表示，無人機可以成為海冰導航重要的數據采集技術，但并不可靠。
原因是：在南北極海冰區域，天氣變化迅速，氣溫低，無人機要成為可靠的海冰導航工具，必須要克服這些惡劣的自然條件帶來的困難。但目前來看，尤其是風速與低溫對無人機飛行影響巨大。
前不久，澳大利亞“南極光”號破冰船開始了一年一度的補給航行。這次航行中，科學家首次通過無人機提供的海冰情況的畫面進行航行決策。
在為期9天的時間里，該無人機一共執行了5次任務，被證明是有價值的海冰導航工具。
據了解，此前還未有其他國家的無人機參與海冰導航。
“盡管現在的導航受某些技術的限制沒有做到準實時，但隨著技術的發展，無人機突破風與低溫的技術瓶頸，實現中短期航程飛行后，將為海冰導航提供近實時的冰情信息。”惠鳳鳴對此十分看好。
他表示，北京師范大學極地研究中心在2014年組建了無人機研究團隊，成功獲取了南極中山站所在區域的無人機航拍圖以及北極黃河站周邊冰川無人機航拍圖。
“這些試驗的成功為將來海冰信息的獲取提供了重要的經驗，我們將嘗試在‘雪龍’船上利用無人機獲取實時的冰情信息，發展準實時的圖像處理系統，為‘雪龍’船提供準確的冰情信息。”惠鳳鳴說。 |
