海洋占地球面积的2/3，并且是地球上大量生物的生存之地。在那浩瀚无垠的大洋深处，到底埋藏着多少不为人知的奥秘？那深不见尽头的海底，是怎样一片神奇的世界呢？正是带着这样的疑问，海洋潜水器应运而生了。
1554年意大利人塔尔奇利亚发明制造了木质球形潜水器，对后来潜水器的研制产生了巨大影响。第一个有实用价值的潜水器是英国人哈雷于1717年设计的。20世纪，出现了各种以科学考察为目的的自航深潜器。1948年瑞士的皮卡德制造出“弗恩斯三号”深潜器并下潜到1370米。虽然载人舱严重进水，但开创了人类深潜的新纪元。使深海探测难以进行并使人类难以踏入这一领域的，是水的基本性质，即高密度。为了克服这些障碍，从事深海探测的大部分科学家都已从有人驾驶潜水器转向机器人潜水器。
现在的水下机器人分为缆控水下机器人和无缆遥控水下机器人两种类型。有缆水下机器人最早产生于20世纪50年代，当时主要用于执行鱼雷和水下导弹回收任务而由军方研制。美国海军1956年研制出的“开尔夫”1号，该机器人在服役期间执行数百次使命，其中包括从海底回收100多枚鱼雷。它最值得自豪的是1966年参与搜寻美国坠落在西班牙洛马雷斯深海处的氢弹，正是“开尔夫”1号成功地将锁住机构连接到那颗氢弹上，才使氢弹得以回收。
20世纪70年代和80年代，无人有缆潜水器的研制获得迅猛发展。出现了海底考察、实验、采样、打捞、救助、工程施工等多种用途的水下机器人，工作性能越来越好，工作水深也越来越大。法、美、日等国家海底机器人技术研究处于领先位置。世界上第一个设有通信系链、能够独立工作的水下机器人“逆戟鲸”号是由美国研制的。它有5台微处理机，有着装有5000张胶片的自动摄像机，有着非常完善的声呐装置声脉冲发送器、频闪器以及传感器等设施。这架机器人重2.9吨。它不需要海面工作人员“指导”其行动，但是如果遇到障碍物、摄像机失灵或电路中断等情况发生时，它还得与海面联系，因此，这架机器人在水下工作时每隔10秒钟就向工作船报告一次它的行踪及工作状态。这些报告都在工作船的示波器上显示出来，工作船上的人员可随时了解机器人工作的深度、方向、水温及发动机的工作状况，必要时，工作船还可以发出控制指令，例如发动机、摄像机和录音机的关闭、镇重块的释放等。这架机器人虽诞生不久，却立下了赫赫战功。它潜水达130多次，最深处到达海底5300米；曾在几百平方英里的太平洋洋底遨游览胜，拍下了那里的全部海底地形图。
目前世界上唯一能够下潜到万米洋底的缆控潜水器是日本于1993年研制成功的“海沟”号。它通过一条长12公里、重达15吨的动力和通信电缆受控于海面上的工作母船。潜水器上装有7个推进器、5台摄像机、2只机械手和1台海底声学探测装置。1995年3月24日，“海沟”号潜入大洋最深渊——马里亚纳海沟，成功拍摄到了鱼儿在地球上最深的海底畅游的图像，这是无人探测器的潜水世界最高纪录。
我国从20世纪80年代开始研制有缆遥控水下机器人，先后研制出了“海人”1号、“瑞康”4号、“探索者”1号等10多种型号，有些技术上已接近国际先进水平。像“探索者”1号的作业水深可达1000米，能很好地完成检查水下管道、海底电缆等工作。1988年起，“瑞康”4号就一直在中国南海石油勘探中被外国公司租用，开创了我国近海石油勘探钻井首次使用国产机器人的先例。1995年，我国成功研制出了无缆水下智能机器人。这一目标的实现，不仅使我国具有对除海沟以外的世界海洋97%面积的海域进行详细探测的能力，为我国大洋协会按照联合国的有关规定勘探太平洋15万平方公里的海底矿藏、争取我国的海洋权益创造了条件。当年5月，这个机器人赴夏威夷东南海域参加我国大洋勘探研究，曾成功深潜到6000米的深处，测量了海底地貌，拍摄了埋藏在深海底部的锰结核的图像，不仅为我国大洋研究做出了重要贡献，也写下了我国深潜史上崭新的篇章。2006年，由我国多家单位共同研制的机器人“检测工”——“海底管道内爬行器及检测系统”诞生了。这位水下机器人的外形像一列小火车，一节一节相连，由驱动环、电源、超声采集与存储器、超声探头等组成。用投放装置将“检测工”放入管道内，它便能借助输油管的油压差自由行进，并通过超声波的发射和回波，测出大量数据。完成任务后，“检测工”被回放装置拉出管道，科研人员从检测器中取出大量数据，经过计算分析后决定是否需要对管道进行维修。
目前，无人无缆潜水器尚处于研究、试用阶段，还有一些关键技术问题需要解决。今后，无人无缆潜水器将向远程化、智能化发展，其活动范围将在250～5000公里的半径内。这就要求这种无人无缆潜水器有能保证长时间工作的动力源。在控制和信息处理系统中，采用图像识别、人工智能技术、大容量的知识库系统，以及提高信息处理能力和精密的导航定位的随感能力等。如果这些问题都能解决了，那么无人无缆潜水器就能是名副其实的海洋智能机器人。海洋智能机器人的出现与广泛使用，将为人类进入海洋从事各种海洋产业活动提供更为可靠的技术保证。
随着各国经济的飞速发展和世界人口的不断增加，开发海洋已经是人类在21世纪面临的重大课题。而水下机器人是多种现代高科技及其系统集成的产物，它对于海洋经济、海洋产业、海洋开发和海洋高科技具有特殊的重要意义。因此许多国家都对水下机器人给予了极大的关注。
海底矿产“锰结核”
随着科学技术的进步，人类对海洋的认识也越来越深入。人们逐渐发现，现实中的海底简直就是一个巨大的“聚宝盆”。在水深2000～6000米的大洋底部，分布着一种最引人注目的海底矿物资源，它们像一个个大“瘤子”，这就是“锰结核”。据统计，海洋底部锰结核总储量估计在30000亿吨以上。锰结核密集的地方，每平方米面积上有100多公斤，简直是一个挨一个铺满海底。
人类认识锰结核的时间并不长。1873年2月18日，英国“挑战者”号调查船在进行环球科学考察时，在加那利群岛西南300公里的费罗岛海域用拖网采集洋底沉积物样品时，偶然发现了一种类似鹅卵石的硬块。硬块表面颜色呈暗褐色，直径多在1～25厘米不等，重量从几十克到数百克不等。此后“挑战者”号上的科学家们又在大西洋、印度洋和太平洋其他的一些海域采集到了类似的黑色鹅卵石块。这些黑色鹅卵石样品被送到大英博物馆收藏起来了。大约过了10年的时间，在1882年，英国科学家才较为系统地对这些样品进行了分析研究，发表了研究报告。因为这种黑色硬块的主要成分是锰，把它正式命名为“锰结核”。
20世纪初，对锰结核的研究开发并没有引起人们的注意，甚至连一些海洋地质学家也轻率地认为，这不过是运载锰矿石的船只沉没在某个海区而发生的偶然现象而已，很少有人涉足研究和打捞锰结核。直到1959年，美国科学家约翰·梅罗才较为认真并系统地分析了锰结核的化学成分和储量，锰结核才开始从深海走向人们的视野。1961年，苏联“勇士”号海洋考察船在印度洋的深海底，再一次发现了数量颇为丰富的锰结核，后来，又在夏威夷西南部水下3800米的地方捞起一块重达2000千克的锰结核，锰结核才日益受到国际社会的关注。
人们经过长期调查研究发现，锰结核一般分布在水深2000～6000米的海底表层，其形态各异，大小不等，结核表面颜色呈黑色或深棕红色。有的表面较为光滑，有的则呈粒状。太平洋里锰结核丰富区位于太平洋北纬6～20度，西经110～180度之间，其宽度约200公里，面积约为1080万平方公里。这里是一个比较平缓的广阔的深海丘陵地带，水深在3200～5900米之间，海底沉积物多为硅质软泥和粘土，有利于锰结核富集。这个海区的75%以上海底为锰结核所覆盖，分布密度为10千克/平方米以上，因此，日本人称这个海区为“锰结核的银座”，美国人则称之为“世界海底锰之路”。大西洋的德雷克海峡以及斯科特海和北大西洋西南角的海域，印度洋中的锰结核则更多地集中在深海盆地之中。
至于锰结核是如何形成的，也是一个争执未决的话题，一般有以下三种说法：一是生物成因。锰结核的金属来源于沉降到海底的海洋动物遗骨。当它们被生活在结核表面的底栖微生物食用后，使金属聚集，逐渐使锰结核增长。二是火山成因。锰结核是由海底火山及由此产生的火山岩的缓慢蚀变，使岩石中含有的金属被淋滤，经过沉淀而形成的；三是自生化学沉积说。认为锰结核的金属原自海水和沉积物的孔隙水，河流将大陆上的某些金属元素和沉积物带到海中，经过自生化学沉积作用而形成锰结核。这些说法各有各的道理，锰结核究竟是什么原因形成的，恐怕也只能在今后的实践中去寻找答案了。
从20世纪80年代开始，美国、日本、德国等国矿产企业组成的跨国公司，使用专用机械，取得日产锰结核300～500吨的开采成绩。在冶炼技术方面，美、法、德等国也都建成了日处理锰结核80吨以上的试验工厂。我国从70年代中期开始进行大洋锰结核调查。经多年调查勘探，在夏威夷西南，北纬7度至13度，西经138度至157度的太平洋中部海区，探明一块可采储量为20亿吨的富矿区。1991年3月，“联合国海底管理局”正式批准“中国大洋矿产资源研究开发协会”的申请，从而使中国得到15万平方公里的大洋锰结核矿产资源开发区。
锰结核含有30多种金属元素，其中最有商业开发价值的是锰、铜、钴、镍等。它不仅储量巨大，而且还会不断地生长。生长速度因时因地而异，平均每千年长1毫米。以此计算，全球锰结核每年增长1000万吨，堪称“取之不尽，用之不竭”的可再生多金属矿物资源。
水中取“宝”
尝过海水的人都知道，海水又咸又苦。这是什么原因呢？原来海水里溶解了大量的气体物质和各种盐类。现在，人们在陆地上发现了100多种化学元素，其中有相当数量的已在海水中找到。科学家们计算，在1立方公里的海水中，有2700多万吨氯化钠，320万吨氯化镁，220万吨碳酸镁，120万吨硫酸镁。如果把海水中的所有盐分全部提取出来，平铺在陆地上，那么陆地的高度可以增加 150米。假如海水全部被蒸干了，那么在海底将会堆积60米厚的盐层，盐的体积有2200多万立方公里，用它把北冰洋填成平地还绰绰有余。
就海中元素而言，人们现在提取量最多的还是海盐。大家知道，盐是人类不可缺少的食用品，盐还是化学工业的基本原料，所以，人们称盐是“化学工业之母”。现在，人们已经采用科学的方法大量提取海盐。这些海盐供人们食用的只是很少的一部分。大部分还是作发展化学工业的原料。以食盐为原料，可以生产出许多不同用途的产品，把食盐溶液电解，就能得到烧碱、氯气和氢气等物质。把烧碱加入动植物油中，再放到锅里煮一下，就可以制出肥皂和甘油。植物纤维溶于烧碱后又可以生产出人造丝。氢气和氯气是制造盐酸的原料，将氢气在氯气中燃烧得到氯化氢，再将氯化氢溶于水中就是盐酸。盐酸的用途非常的大，合成橡胶、染料、制革、制药、化肥等的制造和生产，都需要大量使用盐酸。每生产1吨尼龙就需要05吨多盐酸。在有二氧化碳和氨气的条件下，食盐还可以转化为纯碱。纯碱的用途也很大。生产1吨钢，需要10～15千克纯碱；生产1吨铝，需要05吨纯碱；化肥、造纸、纺织等工业也都需要大量的碱。
电解食盐还可以得到金属钠。金属钠质地柔软，在喷气式飞机和舰艇材料的制造上都要用到它。金属钠的过氧化物对解决高山和水下缺氧问题还有独特的作用。它能把人们呼出的二氧化碳吸收，同时又能放出人们需要的氧气。这就能解决深海潜水员、潜艇舱内人员的缺氧问题。潜水员在水下作业就不必带有“长气管的面具”，可以在水下进行较长时间的活动。由此可见，食盐在化学工业上是何等重要。
海水中含有大量的镁，它主要以氯化镁和硫酸镁的形式存在。大规模地从海水制取金属镁的工序并不复杂，将石灰乳加入海水，沉淀出氢氧化镁，注入盐酸，再转化成无水氯化镁，电解便可以得到金属镁。制造飞机和快艇的主要材料是铝镁合金。金属镁在这里起了重要作用。镁比铝还要轻，铝中“掺”上镁，就是制造飞机和快艇的既轻又坚固的材料。金属镁还可以做火箭的燃料。我们熟悉的信号弹、照明弹和燃烧弹，都要用到金属镁。近年来，金属镁在机械制造工业上，有代替钢、铝和锌等金属的趋势。有人说金属镁是金属中的“后起之秀”。这话不假，确实金属镁很有发展前途。
溴是一种重要的医用药品原料。大家熟悉的红药水，常用的青霉素、链霉素、普鲁卡因以及各种激素的生产都离不开溴。溴还有很多用处，用它制成的灭害药，可以消灭老鼠；杀虫剂，可以消灭害虫。在工业上它还可以用来精炼石油，制造染料。地球上 99％以上的溴都蕴藏在汪洋大海中，故溴还有“海洋元素”的美称。据计算，海水中的溴含量约65毫克／升，整个大洋水体的溴储量可达100万亿吨。
海水中碘的含量为006毫克／升，海洋中碘总储量共有930亿吨左右。这要比陆地上的储量还多。碘是人体不可缺少的元素之一，如果缺少了它，人就会得一种“粗脖子”病。如果给病人适当服用含碘药剂，就可以防病。碘在尖端科学和军事工业生产上有重要用途。碘是火箭燃料的添加剂。在精制高纯度半导体材料锗、钛、硅时要用到碘。此外，碘在照相、橡胶、染料工业方面也都有着重要作用。
核能是人类最具希望的未来能源。目前人们开发核能的途径有两条：一是重元素的裂变，如铀的裂变；二是轻元素的聚变，如氘、氚、锂等。重元素的裂变技术，已得到实际性的应用；而轻元素聚变技术，也正在积极研制之中。可不论是重元素铀，还是轻元素氘、氚，在海洋中都有相当巨大的储藏量。
