美國(guó)海軍大型無(wú)人潛航器樣艇 

據(jù)海軍技術(shù)網(wǎng)6月28日?qǐng)?bào)道，通用汽車（GM）與海軍研究辦公室（ONR）及海軍研究實(shí)驗(yàn)室將開展合作，致力于將汽車氫燃料電池系統(tǒng)用于美海軍下一代無(wú)人潛航器（UUV）。該合作將開發(fā)將高能量氫氣轉(zhuǎn)化為電能的氫燃料電池，以提高UUV的航程和持久力。作為合作內(nèi)容的一部分，GM燃料電池系統(tǒng)將嵌入一艘UUV原型中，在位于卡德洛克的海軍水面戰(zhàn)中心下水測(cè)試。ONR海上戰(zhàn)場(chǎng)感知部門負(fù)責(zé)人弗蘭克·赫爾表示，經(jīng)過(guò)完整的UUV原型的下水測(cè)試表明，該燃料電池能夠成為水下自主系統(tǒng)改變游戲規(guī)則的技術(shù)，開發(fā)這種可靠、高能、低成本的電池技術(shù)，對(duì)于發(fā)展將作為海軍力量倍增器的UUV至關(guān)重要。

順應(yīng)無(wú)人化戰(zhàn)爭(zhēng)潮流而興起的無(wú)人潛航器

20世紀(jì)60年代，美國(guó)開發(fā)出了世界上第一代無(wú)人潛航器。它安裝有水下電視攝像機(jī)、聲吶和打撈機(jī)械手等設(shè)備，采用電動(dòng)推進(jìn)裝置，最大工作深度超過(guò)2000米。進(jìn)入90年代，世界各主要海軍國(guó)家相繼開發(fā)出多種類型、用途廣泛的無(wú)人潛航器，其中美國(guó)海軍最為重視、投資最多。

1995年8月，美國(guó)五角大樓海軍戰(zhàn)略司令部提出了“先進(jìn)水下無(wú)人艦隊(duì)”概念，標(biāo)志著美海軍由以航母時(shí)代的現(xiàn)實(shí)遏制戰(zhàn)略轉(zhuǎn)變?yōu)橐浴跋冗M(jìn)水下無(wú)人艦隊(duì)”遏制為依托的大洋軍事戰(zhàn)略。2005年1月，美海軍發(fā)布了《無(wú)人潛航器主計(jì)劃》，提出要發(fā)展便攜式、輕型、重型、巨型四骨干，遂行跟蹤敵方潛艇、攻擊遠(yuǎn)處目標(biāo)、干擾敵方通信網(wǎng)絡(luò)等各種任務(wù)。

自從“捕食者”無(wú)人機(jī)在2002年將一枚“海爾法”導(dǎo)彈射向阿富汗荒嶺中行駛的汽車，并成功擊斃車上6名“基地”嫌疑分子后，美軍推動(dòng)人類戰(zhàn)爭(zhēng)走向無(wú)人化戰(zhàn)場(chǎng)的趨勢(shì)日漸明顯，天空中執(zhí)行任務(wù)的無(wú)人機(jī)越來(lái)越多，地面上的無(wú)人戰(zhàn)車踩緊了沖向戰(zhàn)場(chǎng)的油門，機(jī)器士兵們也開始有模有樣地加緊了邁向戰(zhàn)場(chǎng)的步伐，如今，這場(chǎng)無(wú)人化的潮流也開始席卷海洋中行駛的潛艇。

目前，美國(guó)海軍反潛戰(zhàn)中心正在推進(jìn)開發(fā)下一代完全自立型無(wú)人潛艇。這種新型無(wú)人潛艇的3個(gè)基本使命是：收集情報(bào)、進(jìn)行水面搜索和偵察；偵察水雷、收集海洋戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)；在沿岸淺海水域進(jìn)行反潛戰(zhàn)。在執(zhí)行任務(wù)期間，除了搜索魚雷、探測(cè)和處理等功能外，還將作為以網(wǎng)絡(luò)為主的作戰(zhàn)網(wǎng)節(jié)交點(diǎn)，這種具有高度傳感器功能的一個(gè)個(gè)通信交點(diǎn)，對(duì)整個(gè)艦隊(duì)提升海上作戰(zhàn)能力具有重要作用。

除美國(guó)外，世界其他一些國(guó)家也在無(wú)人潛艇的研發(fā)方面取得顯著進(jìn)展。2004年2月，瑞典薩伯博福斯水下系統(tǒng)公司獲得了瑞典防務(wù)裝備局的一份價(jià)值1320萬(wàn)美元的合同，為瑞典軍隊(duì)和芬蘭海軍進(jìn)行“魚雷、水雷和傳感器”（TMS）項(xiàng)目研究。TMS系統(tǒng)采用通用結(jié)構(gòu)，利用一種多功能通用無(wú)人水下潛航器，執(zhí)行攻擊、偵察監(jiān)視以及目標(biāo)探測(cè)等任務(wù)。搭配不同的載荷后，這種潛航器可以成為輕型魚雷、水雷，或成為先進(jìn)的探測(cè)裝置。它也可以混合搭配多功能的傳感器和戰(zhàn)斗部，承擔(dān)多種任務(wù)。

俄美在無(wú)人潛艇方面展開激烈角逐

2015年9月，《華盛頓時(shí)報(bào)》援引五角大樓工作人員的話稱，俄羅斯正在建造一種無(wú)人潛艇，可以攜帶核武器，能對(duì)美國(guó)的港口和沿海城市構(gòu)成威脅。美國(guó)國(guó)防部為俄羅斯這一秘密潛艇項(xiàng)目起了個(gè)代號(hào)“峽谷”。美國(guó)海軍專家及圖書作者諾曼波爾馬曾表示，“峽谷”可能會(huì)以蘇聯(lián)時(shí)代的核魚雷為基礎(chǔ)進(jìn)行建造。他稱，俄羅斯海軍及蘇聯(lián)海軍都是無(wú)人系統(tǒng)及武器的創(chuàng)新性制造者，包括世界上最先進(jìn)的魚雷。其中，T-15魚雷長(zhǎng)約75英尺（約23米），可以在水下15英里（約24千米）深度搭載高能量的熱核彈頭。俄羅斯海軍也在研發(fā)無(wú)人潛航器，包括可以實(shí)施打擊任務(wù)的無(wú)人潛航器。

該項(xiàng)目的其他細(xì)節(jié)被美國(guó)政府限定為極小范圍內(nèi)部的信息。五角大樓發(fā)言人拒絕向媒體發(fā)表評(píng)論。不過(guò)，《華盛頓時(shí)報(bào)》采訪了一些“了解‘峽谷’項(xiàng)目細(xì)節(jié)”的匿名美國(guó)官員，他們發(fā)表了危言聳聽的言論。報(bào)道稱，這些美國(guó)官員認(rèn)為，“峽谷”是一種自動(dòng)化攻擊潛艇，裝備有爆炸威力達(dá)數(shù)百萬(wàn)噸級(jí)的核彈頭。它沒(méi)有乘員，可以很高的速度前進(jìn)，作長(zhǎng)距離航行。

不過(guò)，美國(guó)官員也表示，俄羅斯還需要多年時(shí)間，才能完成這一無(wú)人潛艇樣艇的建造和試航。報(bào)道稱，美國(guó)武裝力量戰(zhàn)略司令部前司令羅伯特凱勒對(duì)《華盛頓時(shí)報(bào)》說(shuō)，五角大樓非常關(guān)注俄羅斯在核現(xiàn)代化方面的進(jìn)展。但他同時(shí)也表示，俄羅斯在這方面的努力并不令他特別擔(dān)憂，只要俄羅斯人繼續(xù)留在俄美新版《削減和限制進(jìn)攻性戰(zhàn)略武器條約》框架內(nèi)。

與此同時(shí)，美國(guó)海軍自己也高度重視并在積極研制無(wú)人潛艇。2015年6月30日，日本外交學(xué)者網(wǎng)站發(fā)表題為《美國(guó)海軍將部署無(wú)人駕駛艇跟蹤中俄潛艇》的報(bào)道。據(jù)悉，早在2010年，美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究項(xiàng)目局（DARPA）就啟動(dòng)了一個(gè)開發(fā)反潛無(wú)人器的研究項(xiàng)目，它能夠在淺水區(qū)跟蹤敵方潛艇的無(wú)人駕駛船。按照設(shè)計(jì)，這種美國(guó)海軍無(wú)人駕駛船的樣船——反潛作戰(zhàn)連續(xù)追蹤無(wú)人艇（ACTUV）可連續(xù)60至90天自主操作，巡邏大片海域，一旦發(fā)現(xiàn)敵方潛艇便召來(lái)其他美軍艦船予以摧毀。

升級(jí)“進(jìn)行時(shí)”：無(wú)人潛航器的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

從發(fā)展的角度看，無(wú)人潛航器還有很大的性能提升空間，未來(lái)無(wú)人潛航器將集先進(jìn)的導(dǎo)航操控系統(tǒng)、能源與推進(jìn)系統(tǒng)、通信與環(huán)境感知技術(shù)于一體，主要從以下方面提升性能：

為降低成本、減少能源消耗，未來(lái)無(wú)人潛航器的航行體技術(shù)將會(huì)向體積小、兼容性高及模塊化方向發(fā)展，突破現(xiàn)有航行體設(shè)計(jì)中的障礙。一方面由于國(guó)際間的技術(shù)合作愈加密切，高兼容性和模塊化技術(shù)的應(yīng)用將大幅度降低無(wú)人潛航器的制造成本；另一方面，由于微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用和裝置的縮小，使得設(shè)計(jì)出體積更小的無(wú)人潛航器成為可能，進(jìn)而減少能源消耗。

為滿足軍事需求，要求未來(lái)無(wú)人潛航器將具有更長(zhǎng)時(shí)間的執(zhí)行任務(wù)能力，新的能源必須為無(wú)人潛航器提供更長(zhǎng)的續(xù)航力，如數(shù)月、甚至數(shù)年以上。目前核電池及太陽(yáng)能電池都已經(jīng)能夠滿足這一需求。相信在目前先進(jìn)的電池技術(shù)基礎(chǔ)上，未來(lái)無(wú)人潛航器的能源系統(tǒng)將會(huì)更加持久和安全。

精確的導(dǎo)航定位能力是無(wú)人潛航器成功執(zhí)行任務(wù)的基本要素。由于無(wú)人潛航器在水下作業(yè)的時(shí)間越來(lái)越長(zhǎng)，慣性導(dǎo)航的累計(jì)誤差不能令人滿意，而又不能讓無(wú)人潛航器頻繁浮出水面，使用GPS衛(wèi)星定位來(lái)修正慣性導(dǎo)航誤差；另一方面也可能會(huì)因上下往返而減少其執(zhí)行任務(wù)的時(shí)間。因此，利用聲波定位及水下環(huán)境地形導(dǎo)航技術(shù)將成為發(fā)展的重點(diǎn)。

新一代的無(wú)人潛航器應(yīng)具有足夠高的智能化程度，能夠和環(huán)境發(fā)生交互作用，以便在水中執(zhí)行任務(wù)時(shí)，能有效地探測(cè)和識(shí)別水下物體、取樣、掛纜，或完成各種人力無(wú)法勝任的水下工作。未來(lái)的無(wú)人潛航器將能夠執(zhí)行更為復(fù)雜的工作。在環(huán)境發(fā)生預(yù)料以外的變化時(shí)，還能夠自行調(diào)整，以克服障礙?，F(xiàn)代海戰(zhàn)要求無(wú)人潛航器必須能夠在淺海水域穩(wěn)定航行，并始終保證其傳感器系統(tǒng)處于正常執(zhí)行任務(wù)的狀態(tài)。

除了發(fā)展單一的無(wú)人潛航器外，未來(lái)的趨勢(shì)是向多潛航器間的彼此協(xié)調(diào)、共同執(zhí)行任務(wù)的方向發(fā)展，無(wú)論是水文資料的搜集、海底調(diào)查還是水雷的反制，多個(gè)無(wú)人潛航器同時(shí)作業(yè)的方式將獲得更大的效果。美國(guó)海軍在其UUV主計(jì)劃中，就是規(guī)劃多艘無(wú)人潛航器共同執(zhí)行潛艇的追獵任務(wù)。

氫燃料電池將為下一代無(wú)人潛航器 改變“游戲規(guī)則”

氫燃料電池是使用氫這種化學(xué)元素，制造成儲(chǔ)存能量的電池。其基本原理是電解水的逆反應(yīng)，把氫和氧分別供給陰極和陽(yáng)極，氫通過(guò)陰極向外擴(kuò)散和電解質(zhì)發(fā)生反應(yīng)后，放出電子通過(guò)外部的負(fù)載到達(dá)陽(yáng)極。干電池、蓄電池是一種儲(chǔ)能裝置，是把電能貯存起來(lái)，需要時(shí)再釋放出來(lái)；而氫燃料電池嚴(yán)格地說(shuō)是一種發(fā)電裝置，像發(fā)電廠一樣，是把化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的電化學(xué)發(fā)電裝置。另外，氫燃料電池的電極用特制多孔性材料制成，這是氫燃料電池的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，它不僅要為氣體和電解質(zhì)提供較大的接觸面，還要對(duì)電池的化學(xué)反應(yīng)起催化作用。

20世紀(jì)60年代，氫燃料電池就已經(jīng)成功地應(yīng)用于航天領(lǐng)域。往返于太空和地球之間的“阿波羅”飛船就安裝了這種體積小、容量大的裝置。進(jìn)入70年代以后，隨著人們不斷地掌握多種先進(jìn)的制氫技術(shù)，氫燃料電池很快就被運(yùn)用于發(fā)電和汽車。氫的化學(xué)特性活躍，它可同許多金屬或合金化合。某些金屬或合金吸收氫之后，形成一種金屬氫化物，其中有些金屬氫化物的氫含量很高，甚至高于液氫的密度，而且該金屬氫化物在一定溫度條件下會(huì)分解，并把所吸收的氫釋放出來(lái)，這就構(gòu)成了一種良好的貯氫材料。

GM公司開發(fā)的燃料電池結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、功能可靠、性能優(yōu)異。GM全球燃料電池執(zhí)行董事查理·弗利茲表示，與海軍的合作充分利用了GM在燃料電池項(xiàng)目中積累的超過(guò)3百萬(wàn)英里的實(shí)際路段行駛經(jīng)驗(yàn)。這是通用公司與美國(guó)軍方合作的第二項(xiàng)重大合作。2015年11月，通用在在密歇根州沃倫和美國(guó)軍方簽署一項(xiàng)協(xié)議，為美國(guó)坦克研究發(fā)展和工程中心（TARDEC）生產(chǎn)一種燃料電池的偵察車。

氫燃料電池將高能氫轉(zhuǎn)化為電能，為車輛提供了一種替代的零排放能源。海軍UUV的研制目標(biāo)是研發(fā)一種可以續(xù)航60天的水下航行器，然而動(dòng)力能源是其核心技術(shù)。氫燃料電池推進(jìn)技術(shù)有助于解決汽車燃料使用的兩個(gè)主要難題。氫燃料電池的原料（氫氣）來(lái)源廣泛，可減少石油的消耗，且電池唯一的產(chǎn)物是水蒸汽，避免了二氧化碳的排放，同時(shí)，其充電過(guò)程也僅需幾分鐘。