在人们印象中，台风似乎是夏季“特产”。但事实上，一年四季都会有台风生成。为了研究和预防台风，科学家们需要常年与台风“周旋”。
今年6月中旬，浙江大学海洋学院教授李培良团队操控一艘无人风帆航行器“信天翁”从今年第1号台风“蝴蝶”北部进入台风眼，半个多小时后又从台风眼东南部穿出。其间，该航行器扛过44节（约81公里/小时）最大风力，不仅毫发未伤，还掌握了台风运动时完整的气象、海浪等“一手资料”。
这是我国海洋气象史上首次成功利用海洋无人航行器主动穿越台风眼开展海气界面观测，获得了关于台风结构和变化的“一手资料”，对于提升台风预报精度至关重要。今年7月20日，“信天翁”又成功穿越今年第6号台风“韦帕”的核心风区。今后，人类“把脉”海洋也有了更多手段。
模仿虎鲸外形，减少无人风帆航行器的航行阻力
2014年，在台风研究过程中，为了准确探知中尺度涡对模态水耗散的影响，李培良费尽周折地布放了17个浮标。然而，浮标没有动力，只能随波逐流。为了让这些浮标保持在涡旋中，团队耗费近两年时间才设计出方案。“当时我就在想，要研发一个可以主动运动的、可以被我们指挥，精准抵达目标海域的智能浮标。”李培良说。
2021年，李培良组建浙江大学海南研究院海洋过程与装备团队，开始研发航行器。船体外形，是团队面临的第一个挑战。传统的水下无人航行器大多是为水下航行设计的鱼雷状。这个无人风帆航行器既要在水面航行，又要在水下潜行，外形到底要设计成什么样子？
“我们后来发现，虎鲸既可以在水下快速移动，也可以在海面上快速移动。”李培良说，经过大量仿真模拟，团队惊喜地发现，仿虎鲸的外形，在保持水下阻力基本不变的情况下，能将海面航行阻力降低28%。
外形确定后，开模制造又成了一大挑战。“一个全新的玻璃钢船体需要精准的模具，开这种钢模非常贵，一个模具可能要上百万元。”李培良决定自己干。在3D打印的基础上，他们花了1个多月时间用纯手工打造。就这样，一代“信天翁”的船体诞生了。
为什么给无人风帆航行器取名“信天翁”？李培良解释，信天翁被认为是地球上最会利用风的鸟，能够预测天气。
有效利用风，累计试验时长2200小时
一代“信天翁”诞生后，等待的是漫长的“拉练”。“其实造船并不难，难的是如何让它在极端环境中生存下来。”李培良说，有时一条完整的模拟船出去，回来后不是零部件掉了，就是帆被撞坏了。
“信天翁”一代机考虑的功能很复杂。李培良介绍，在持续不断的实验中，团队逐渐意识到，难题是“如何有效地利用风”。
3年间，李培良团队成员带着“信天翁”边试边改，累计试验时长2200小时。直到今年初，在大海中拉练的“信天翁”各项参数都趋于稳定，在强风测试中也不再“散架”。
得知台风“蝴蝶”要来，李培良每天醒来第一件事就是打开台风路径实时发布系统。台风“蝴蝶”逐渐生成后，团队将二代“信天翁”放至其北部530公里处，开启这次任务。此后几天，大家24小时轮流值班。
6月13日凌晨0时28分，“信天翁”进入台风风眼，有人盯着手机关注台风走向，有人盯着电脑数字化后台，随时调整航行器位置。“成功了！”穿越台风眼那一刻，大家欢呼起来。
至此，我国在海洋气象监测领域迈出重要一步，“信天翁”的应用，可帮助准确理解海气界面的物质能量交换，提升台风预报的准确性和防灾减灾能力。
这是一次冒险，更是一场严谨的科学实验。“通过台风这个天然的测试场，我们要进行有针对性的操控，测试无人风帆航行器的顺风航行、逆风航行、侧风航行。”李培良说。
向着更远的深蓝出发，迎接更多极端海气环境的挑战
二代“信天翁”成功穿越了“蝴蝶”台风眼，但也暴露了船体偏小、载荷有限等问题。基于此，三代机的设计目标清晰起来，团队只用了一个月左右就完成了定型。
“三代比二代长了1.5米左右，更重要的是，我们把整个帆船的控制系统做了集成化，让它的抗风能力更强。”同时，帆的结构也从标准样式升级，以承受台风中的巨大风应力。此外，三代机还搭载了风廓线雷达、两个相机和两支卫星通信天线，成了一个真正的“海上移动实验室”。
眼下，经过改良的三代“信天翁”整装待发，准备挑战从广东到海南的远距离恶劣海况下的航行和转场。团队的目光，早已投向了更远的深蓝。“我们现在做的每一个配件，包括通信天线、电机、耐压舱，都是按照耐压超水下1000米的标准来设计的，材料用的都是钛合金。”李培良说，这一切都是为将来实现全球航行和千米下潜的目标做准备。
未来，“信天翁”则将从全球海况最恶劣的海域之一——西风带出发，开启它的“环球旅行”，迎接更多极端海气环境的挑战。“等风来，不如追风去。”李培良说。
