五月花号无人驾驶自主研究船：科技与历史的交响

在浩瀚无垠的大西洋上，四百年前的一艘商船——五月花号，承载着102名英国清教徒的梦想与希望，从英国普利茅斯启航，历经艰难险阻，最终抵达北美新大陆，开启了欧洲殖民北美的历史新篇章。四百年后的2020年，另一艘同样名为五月花号的船只，却以截然不同的姿态，续写着人类探索海洋的辉煌篇章。这便是五月花号自主研究船（Mayflower Autonomous Research Ship, MARS），一艘集现代科技与历史传承于一身的开创性船只。

MARS项目耗资数百万英镑，由英国普利茅斯大学、无人船制造公司MSubs Ltd，以及游艇设计公司Shuttleworth Design共同打造。与四百年前的五月花号相比，MARS无需船员操控，而是通过人工智能导航系统实现自主航行。这一创新设计，不仅降低了人力成本，更使得船只能够在更加恶劣或遥远的环境中执行科研任务。同时，MARS的动力来源也颇为独特，除了传统的风力驱动外，还融入了太阳能光伏技术，为船只提供了源源不断的清洁能源，确保了其长期的续航能力。

MARS的诞生，不仅仅是为了纪念五月花号启航400周年的历史事件，更是为了打造一个搭载尖端科技的研究平台。这艘海上无人实验室，将配备各种自主水下航行器（AUV）与科学仪器，涵盖气象学、海洋学和气候学等多个领域。在广袤无垠的海洋上，MARS将如同一位不知疲倦的科学家，不断搜集着宝贵的数据资料，并通过卫星通信传送至岸上，供科研人员深入分析研究。此外，MARS还将作为新型自主导航算法与可再生能源系统的测试平台，为海洋科技的进步贡献自己的力量。

在MARS的设计中，每一处细节都凝聚着工程师们的智慧与心血。船体采用了先进的复合材料——玻璃纤维增强塑料（GFRP），这种材料不仅轻便耐用，还能有效抵御海洋环境的侵蚀。甲板则选用了碳纤维复合材料与Nomex蜂窝夹层结构，进一步提升了船只的坚固性和稳定性。而三体船（Trimaran）的设计，更是让MARS在海浪中如鱼得水。这种独特的构造，使得海浪能够轻松地从船体间隙中穿过，从而大大降低了海浪对船只的冲击力，实现了高效的低速巡航性能。

电力推进系统是MARS的动力核心，它能够将光伏电池储存的能量转化为动力，驱动船只前进。在充足的阳光下，MARS的最高航速可达12.5节，足以应对各种复杂的海洋环境。而设备舱的设计，则让MARS能够搭载更多的科学设备，如自主水下机器人（ROV）等，进行更加深入和全面的海洋探测。

值得一提的是，MARS的太阳能电池阵列不仅为船只提供了持久的续航能力，还在风力不足时发挥了至关重要的作用。这种混合动力系统设计，确保了MARS在任何情况下都能保持稳定的航行状态，为科研任务的顺利完成提供了有力保障。

在MARS的构造中，主船体由于无须设置人员居住区，因此设计得离水面更近，这不仅增强了船只的稳定性，还为其提供了更加宽阔的甲板空间，便于科研设备的安装与操作。而两侧辅助船体的设计，则充分考虑了水动力性能与减阻的需求。略微抬高的设计，使得船体能够轻掠过水面，减少阻力，提高航行效率。

MARS的全长32.5米，宽度16.8米，这一紧凑而高效的设计，不仅承载着科研的重任，更寄托着人类对海洋未来的无限憧憬。MARS配备的两片可变形帆面可以根据风速的变化自动调整，确保船只始终保持最佳的航行状态。而当夜幕降临，太阳能发电系统则开始发挥威力，为船只提供源源不断的动力。

MARS的全长为32.5米，宽度则是16.8米。

MARS的横渡大西洋之旅，预计将在适宜的气象条件下，仅需七至十天即可完成。然而，由于其能源自给自足的特性，因此得以在海上停留长达七至十个月的时间，以尽可能多地收集科研数据。这一超长续航能力，不仅为科研人员提供了宝贵的科研机会，也让MARS成为全球海洋科学研究的重要平台。

在MARS完成横渡大西洋的任务后，它还将进行全球海洋观测任务，进一步展示其卓越的航行能力和科研实力。此后，MARS将向国际科研机构开放租用，协助他们开展更加深入和广泛的海洋研究计划。可以预见，在未来的日子里，MARS将成为海洋观测网络的重要组成部分，引领着人类不断探索海洋的奥秘。

MARS的诞生将以全球首艘全自主跨洋研究船的身份，开启人类探索海洋的新篇章，为海洋可持续发展和人类文明的繁荣贡献自己的力量。

文中图片均来源于《How it works》杂志

作者：《how it works》科普团队

审核：梁忠伟 中国机械学会微纳制造、智能运维专委会理事、中机联绿色制造专委会常务委员