海洋教育Podcast系列》水下載具中心團隊談「水下行破紀錄 MIT迷你潛艇自駕成功!」

台灣第一艘MIT迷你潛水艇水下航行刷新紀錄,是台灣海科領域重大里程碑。教育部國立教育廣播電台邀請中山大學水下載具中心團隊,包括研發長兼水下載具研發中心主任王朝欽、海下科技研究所教授兼台灣海洋科技研究中心主任王兆璋、海下科技研究所所長陳信宏,分享迷你潛艇的研發過程。

王兆璋說明研發潛艇契機,中山大學作為教育單位,希望在海洋領域樹立一個讓學生可以追夢的目標,「就像阿波羅計畫把人送上月球,或現在的登陸火星計畫」,期待藉由設計潛水艇探索海下的內太空世界,讓學生在築夢的同時也能踏實地建立解決工程問題的能力。

王朝欽回想當初工學院與海科院的跨領域合作,雖然國外有潛艇,但當時一開始的想法就是,「我們有沒有可能不抄任何一張圖、自己來開發」,從零到一,最困難的一步,要自己完成。王兆璋特別提到,台灣如果不自己從零開始,而是直接引進國外所謂技術或流程或改裝,假設面對4噸載具,若需要加裝變成6噸時,可能程序不同,但卻不知道怎麼調整,「怎麼成功的不知道,失敗的要等檢討才會知道」,中間會隱藏很多危險,也是因此團隊才會一肩扛起最為麻煩、辛苦、繁瑣的部分,從頭規劃、驗證,就是為了得到用錢買不到的、腦袋裡的東西。

設計潛艇的過程並不容易,第一張設計圖整整耗費一年時間討論。首先要避免船艙漏水,接著要接上動力,後續還要確保在載人情況下,艙內可以讓人正常呼吸。陳信宏表示,團隊希望人在潛艇內的環境跟在大氣中是一樣的,但是船艙是密閉空間,只要人呼吸就會持續產生二氧化碳,所以要做的第一件事情就是吸附二氧化碳,再來是維持艙內的氮氣、氧氣、二氧化碳比固定。其次,人體會排熱跟製造濕氣,團隊曾經在艙內測到溫度上升到30度、濕度是90%,對人體而言是不舒服的環境,可能會影響執行任務的品質,因此最後決定加設空調以解決此一問題。從結構、動力、載人考量、事故備案,團隊逐步規畫、解決種種挑戰。

載人潛艇跟無人載具有很大的差距,無人載具若在水下發生事故頂多是機器遺失,但是載人潛艇如果設計不良則動輒危及生命安全。王兆璋舉例,在陸地上若車子熄火了,會造成不便,但可以打電話尋求道路救援;但在海下一旦發生事故,應變時間分秒必爭,因此穩定、安全的考量都要在掌握之中。為了確保潛艇設備能正常運作,所有設備皆有備份,假設任務需求系統電量是一桶,載具就預備兩桶,若預估後援在36至48小時才會抵達,維生系統需求也會再拉高。王朝欽補充,為了確保潛水艇實測時的安全,潛水艇下水的時候會有勵進號、指揮船、警戒船、機動小艇在一旁待命,艙外還配有潛水員把關,艙內、艙外皆有控制系統,如此才能在出問題時即時應對。「潛艇所有設備都要overdesign」,逃生與救難機制會準備兩到三套以防萬一,以安全為首要考量。

陳信宏提到,其實在真正啟動水下載人載具的計畫前,中山海下所已累積了10至15年的相關研究經驗,所開發的無人水下載具設計深度已達水下4000米。他認為,對於水下載人載具這樣的複雜系統而言,必須要逐步完善,每一項細節確定、再確定,才有信心繼續前進。目前所設定的「階段0」已完成階段性任務,未來面臨更深水域設計,也牽涉背後人力及資源的持續投入,希望設定目標為水深500到1000公尺,進而能幫助更多水下研究進行。

為促進海洋相關知識及議題的普及,國立中山大學與國立教育廣播電台合作推出海洋教育系列訪談節目,希望藉此讓大眾更認識海洋。教育部國立教育廣播電台高雄分台「Tea Time時光」https://www.ner.gov.tw/program/5a83f4eac5fd8a01e2df0157/