“奮斗者”號(hào)如何探索萬米海洋深淵

11月10日8時(shí)12分，“奮斗者”號(hào)在馬里亞納海溝成功下潛到10909米，成為中國(guó)歷史上第一艘下潛到“挑戰(zhàn)者深淵”的載人潛水器

11月19日10時(shí)09分，由我國(guó)自主研制的“大國(guó)重器”——“奮斗者”號(hào)全海深載人潛水器成功坐底馬里亞納海溝。這是繼11月10日、13日、16日三次萬米級(jí)海試后，“奮斗者”號(hào)再探萬米洋底。

馬里亞納海溝是全球最深的海溝，像一座在海底倒立的山峰，海溝最深處“挑戰(zhàn)者深淵”測(cè)得最大深度為11034米，相當(dāng)于珠穆朗瑪峰頂疊加一座西岳華山的海拔高度，是已知海洋最深處。11月10日，“奮斗者”號(hào)坐底“挑戰(zhàn)者深淵”，創(chuàng)造了中國(guó)載人深潛新紀(jì)錄，也是世界上首次同時(shí)將3人帶到海洋最深處。

坐底深度10909米，創(chuàng)造中國(guó)載人深潛新紀(jì)錄

短短10天內(nèi)，“奮斗者”號(hào)四探洋底。11月10日8時(shí)12分，“奮斗者”號(hào)在馬里亞納海溝成功下潛到10909米，成為中國(guó)歷史上第一艘下潛到“挑戰(zhàn)者深淵”的載人潛水器。

之后，在11月13日海試任務(wù)中，“奮斗者”號(hào)載人潛水器和“滄?！碧?hào)深海著陸器聯(lián)合作業(yè)，實(shí)現(xiàn)萬米水下全球首次高清視頻信號(hào)直播和傳輸;11月16日，“奮斗者”號(hào)僅用半小時(shí)左右的時(shí)間就找回了此前布放在海底的3個(gè)取樣器，作業(yè)難度堪比“大海撈針”。這項(xiàng)操作對(duì)深?？瓶继貏e是未來實(shí)現(xiàn)深海科研的原位培養(yǎng)、長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)等意義重大。

11月19日“奮斗者”號(hào)下潛，是此輪萬米海試的“交卷”一關(guān)。它承擔(dān)著復(fù)核洋底科考作業(yè)功能的任務(wù)，坐底后開啟巡航和作業(yè)模式，進(jìn)行潛水器功能性能檢測(cè)，測(cè)試機(jī)械手，并在找到“滄海”號(hào)后與其聯(lián)合作業(yè)。

據(jù)介紹，“奮斗者”號(hào)由中國(guó)船舶集團(tuán)有限公司第七零二研究所（以下簡(jiǎn)稱七零二所）牽頭總體設(shè)計(jì)和集成建造，中國(guó)科學(xué)院深?？茖W(xué)與工程研究所作為業(yè)主單位牽頭開展海試。

深海萬米之處是科研“無人區(qū)”，載人潛水器是進(jìn)入“無人區(qū)”的科考利器

從外觀上看，“奮斗者”號(hào)像一條大頭魚，“肚子”涂成了綠色，這是因?yàn)榫G光在海水中衰減較小，便于在深海捕捉到它的身影。而頭頂呈醒目的橘色，也是便于上浮到水面時(shí)能被母船快速發(fā)現(xiàn)。

深海萬米之處可謂是科研“無人區(qū)”，載人潛水器則是進(jìn)入“無人區(qū)”的科考利器。

“大頭魚”不僅涂裝亮麗、靈動(dòng)自如，而且“肚”里有貨?！皧^斗者”號(hào)可以同時(shí)搭載3名潛航員和科學(xué)家下潛，作業(yè)能力覆蓋全球海洋百分之百海域。

據(jù)七零二所副所長(zhǎng)，“奮斗者”號(hào)總設(shè)計(jì)師、萬米海試總指揮葉聰介紹，這次萬米海試，“奮斗者”號(hào)載人潛水器運(yùn)行團(tuán)隊(duì)逐漸壓縮，將把更多的位置留給科學(xué)家。

與前三次只有潛航員下潛不同，11月19日，除了兩名潛航員外，賀麗生以科學(xué)家的身份參與下潛。據(jù)浙江大學(xué)海洋學(xué)院教授陳鷹介紹，科學(xué)家通常坐在潛水器右舷，艙內(nèi)配有豐富的作業(yè)工具，供其在海底進(jìn)行觀測(cè)、采樣、培養(yǎng)等科考任務(wù)。

“雙船雙潛”是“奮斗者”號(hào)海試關(guān)鍵詞，雙母船為海試任務(wù)保駕護(hù)航

“雙船雙潛”，是“奮斗者”號(hào)海試任務(wù)的關(guān)鍵詞。“雙船”，是為“奮斗者”號(hào)深潛護(hù)航的雙母船——“探索一號(hào)”（支持船）和“探索二號(hào)”（保障船）;“雙潛”指的是雙潛水器：一個(gè)是主角，即“奮斗者”號(hào)，另一個(gè)則是主角的“御用攝影師”——“滄海”號(hào)。

顧名思義，母船像一位母親，深海潛水器要想在萬米級(jí)深度自由探索，離不開母船的全力保障。

“探索一號(hào)”是載人潛水器“深海勇士”號(hào)的科考母船，還曾搭載無人潛水器“海斗一號(hào)”等深?？瓶祭鬟M(jìn)行萬米級(jí)無人科考活動(dòng)。

相比于經(jīng)驗(yàn)豐富的“探索一號(hào)”，“探索二號(hào)”是新手上路，是中國(guó)首艘專為萬米深海科考打造的母船，今年6月才出塢。

“探索二號(hào)”不僅噸位大、性能好，而且搭載的許多科研設(shè)備和探測(cè)神器都由我國(guó)自主研發(fā)。

中國(guó)船舶集團(tuán)有限公司第七零四研究所（以下簡(jiǎn)稱七零四所）是參與研制“探索二號(hào)”船國(guó)產(chǎn)化科考設(shè)備的主要單位，主要負(fù)責(zé)研制“探索二號(hào)”船上的科考作業(yè)水面支持系統(tǒng)。

據(jù)七零四所工作人員介紹，以溫鹽深儀（CTD）吊放裝置為例，這是測(cè)量萬米深海環(huán)境的專用裝置，也是科考作業(yè)水面支持的關(guān)鍵裝備，曾長(zhǎng)期被國(guó)外“卡脖子”。去年年底，七零四所自主研發(fā)的CTD吊放裝置通過驗(yàn)收，使這一深海裝備邁入國(guó)產(chǎn)化時(shí)代。

從伸縮折臂吊、CTD吊，到全海深地質(zhì)絞車、6000米光電纜絞車，再到水聲通信、水聲定位、多波束等深海聲學(xué)設(shè)備，“探索二號(hào)”共增裝14臺(tái)全國(guó)產(chǎn)化科考裝備，徹底擺脫長(zhǎng)期以來對(duì)國(guó)外廠家水面支持裝備的依賴，標(biāo)志著我國(guó)在全海深科考作業(yè)裝備能力上又進(jìn)一步。

“滄海”號(hào)與“奮斗者”號(hào)搭檔，直擊洋底作業(yè)第一現(xiàn)場(chǎng)

由于陽光無法抵達(dá)，深海區(qū)一片漆黑。要想一睹“奮斗者”號(hào)在海底的英姿，打光拍照必不可少。與“奮斗者”號(hào)一同探秘海底的還有“滄?！碧?hào)，它是一臺(tái)全球獨(dú)家的深海著陸器，可以進(jìn)行全海深4K超高清視頻的拍攝、采集和傳輸處理，不僅可以搭載全海深高清相機(jī)，直播回傳萬里洋底的實(shí)時(shí)畫面，還能記錄“奮斗者”號(hào)的一舉一動(dòng)，是后者當(dāng)之無愧的“御用攝影師”。

此外，“滄海”號(hào)有一個(gè)“小助理”——其內(nèi)部的移動(dòng)機(jī)器人“凌云”號(hào)。它可以在海底自由活動(dòng)，提供更多角度的照明，為直擊“奮斗者”號(hào)洋底作業(yè)提供第二機(jī)位。

“奮斗者”號(hào)與“滄?！碧?hào)不是同時(shí)“捆綁”入海，二者如何找到對(duì)方搭檔作業(yè)呢？

據(jù)了解，“滄?！碧?hào)會(huì)先下潛到海底，成為水下拍攝的主機(jī)位，并運(yùn)行預(yù)先設(shè)置的自動(dòng)程序，將內(nèi)部移動(dòng)機(jī)器人“凌云”號(hào)喚醒，通過自動(dòng)程序設(shè)計(jì)路徑移動(dòng)，作為水下拍攝的第二機(jī)位。

“滄?！碧?hào)就緒后，“奮斗者”號(hào)緊隨其后向海底下潛，坐底后通過聲學(xué)通信定位和探測(cè)雷達(dá)，在漆黑的海底找到“滄?！碧?hào)，并從“滄?！碧?hào)的上方緩緩駛?cè)氘嬅嬷醒?，穩(wěn)坐鏡頭前。之后，“奮斗者”號(hào)和“滄?！碧?hào)只需要將各自搭載的通信設(shè)備互相對(duì)準(zhǔn)，就可以對(duì)話合作了。

“奮斗者”號(hào)有一顆強(qiáng)大的中國(guó)“心臟”，國(guó)產(chǎn)化率超96.5%

下潛深度，標(biāo)注著中國(guó)深潛事業(yè)的創(chuàng)新高度?！皧^斗者”號(hào)能在萬米洋底勇往直“潛”，得益于有一顆強(qiáng)大的中國(guó)“心臟”。

作為我國(guó)唯一一臺(tái)可以搭載人員下潛到海底一萬米的科考裝備，“奮斗者”號(hào)代表了當(dāng)前深海工程技術(shù)領(lǐng)域的頂級(jí)水平，更在多個(gè)關(guān)鍵技術(shù)和重要材料領(lǐng)域擁有國(guó)產(chǎn)化核心，國(guó)產(chǎn)化率超過96.5%。

“奮斗者”號(hào)全海深載人潛水器是“十三五”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“深海關(guān)鍵技術(shù)與裝備”重點(diǎn)專項(xiàng)的核心研制任務(wù)，2016年立項(xiàng)，由七零二所牽頭，中科院深?？茖W(xué)與工程研究所等20家科研院所、13家高校、60余家企業(yè)，近千名科研人員開展關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)。

據(jù)葉聰介紹，走向深海第一個(gè)難題就是海水帶來的高壓。“奮斗者”號(hào)下潛的馬里亞納海溝最深處，水壓超過110兆帕，相當(dāng)于2000頭非洲象踩在一個(gè)人的背上。如此高壓，意味著潛水器的材料、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等都面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，“奮斗者”號(hào)該如何抗壓？

首先要有一身堅(jiān)固的“鎧甲”。經(jīng)過多年上千次的優(yōu)化測(cè)試，中國(guó)自主研發(fā)的全新高強(qiáng)高韌鈦合金足以應(yīng)對(duì)深海的高壓和沖擊。

搞定材料只是萬里長(zhǎng)征第一步，想要成功下潛萬米，還需要極其精密的制造、冷彎、焊接技術(shù)，保證球艙的可靠性。研發(fā)團(tuán)隊(duì)改進(jìn)焊接方式，從焊縫多、工期長(zhǎng)的傳統(tǒng)“瓜瓣焊接”改為焊縫少、可靠性高的“半球焊接”?！皧^斗者”號(hào)鈦合金載人球艙直徑達(dá)2米，是世界最大，標(biāo)志著我國(guó)鈦合金材料技術(shù)和焊接加工技術(shù)已經(jīng)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。

除了解決水壓?jiǎn)栴}，“奮斗者”號(hào)還需要解決操控、供氧、電池、照明、影像、自動(dòng)巡航、水聲通信等一系列問題，還要搭載相關(guān)人員、一系列科學(xué)設(shè)施等在水中完成科考作業(yè)，這進(jìn)一步加大了制造難度。

在“蛟龍”號(hào)、“深海勇士”號(hào)載人潛水器研制與應(yīng)用的基礎(chǔ)上，歷經(jīng)多年艱苦攻關(guān)，“奮斗者”號(hào)研發(fā)團(tuán)隊(duì)在耐壓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及安全性評(píng)估、鈦合金材料制備及焊接、浮力材料研制與加工、聲學(xué)通信定位等方面實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破，順利完成了潛水器的設(shè)計(jì)、總裝建造、陸上聯(lián)調(diào)、水池試驗(yàn)和海試驗(yàn)收，具備了全海深進(jìn)入、探測(cè)和作業(yè)能力，已轉(zhuǎn)入試驗(yàn)性應(yīng)用階段。

由300米到10909米，逐漸增加的不只是下潛深度

未知多，風(fēng)險(xiǎn)大，潛向萬米海底的路道阻且險(xiǎn)。中國(guó)深海探索技術(shù)事業(yè)起步較晚，始于20世紀(jì)70年代。1971年，“深潛救生艇研制工作組”即“7103研制工作組”成立。5年后，深潛救生艇設(shè)計(jì)工作完成。1986年，中國(guó)第一艘深潛救生艇完成試驗(yàn)，下潛深度300米，掀開了我國(guó)載人深潛新篇章。

從無到有，由淺入深?？茖W(xué)家們不斷攻克高壓、密封、腐蝕、絕緣等技術(shù)難題，拉近我國(guó)深海探索技術(shù)與國(guó)際先進(jìn)水平的距離，自主研發(fā)載人潛水器的腳步越邁越大。2002年，7000米載人潛水器重大專項(xiàng)立項(xiàng)，而在立項(xiàng)之初，我國(guó)研制過的載人潛水器最深下潛深度只有600米。

十年磨一劍。2012年，我國(guó)第一臺(tái)自主設(shè)計(jì)和集成研制的7000米級(jí)載人潛水器“蛟龍”號(hào)問世，刷新當(dāng)時(shí)同類作業(yè)型載人潛水器下潛深度7062米的世界紀(jì)錄。2017年，我國(guó)4500米級(jí)“深海勇士”號(hào)載人潛水器研制成功，實(shí)現(xiàn)“核心技術(shù)自主化，關(guān)鍵設(shè)備國(guó)產(chǎn)化”。全海深載人潛水器“奮斗者”號(hào)，正是在“蛟龍”號(hào)和“深海勇士”號(hào)基礎(chǔ)上發(fā)展而來的最新成果。

從300米到10909米，這不僅是對(duì)自然邊界的探索，更是對(duì)合金材料、水聲通信、精密加工等底層技術(shù)的探索;逐漸增加的也不只是下潛深度，還有我國(guó)為地球板塊運(yùn)動(dòng)等科學(xué)難題做出的研究貢獻(xiàn)，以及在科技領(lǐng)域自主研發(fā)的能力與信心。

研制大深度載人潛水器帶動(dòng)我國(guó)深海能源、材料、結(jié)構(gòu)、通信導(dǎo)航定位等高新技術(shù)和產(chǎn)業(yè)全面發(fā)展

“奮斗者”號(hào)海底作業(yè)期間，潛航員通過潛水器搭載的聲學(xué)通信系統(tǒng)，表達(dá)了巡航海底的感受：“萬米的海底，妙不可言。”

為什么要潛到這么深？這不僅是好奇心使然。海洋面積占地球面積71%，海水占地球水資源總量97%，深海區(qū)域是探索包括生命起源和地球演化在內(nèi)重大科學(xué)問題的必由之路，而進(jìn)入大洋深淵開展科考并獲得科研樣本是深入推進(jìn)相關(guān)研究、作出原始和基礎(chǔ)性貢獻(xiàn)的重要條件。此外，深海蘊(yùn)藏著極其豐富的資源，礦物和能源儲(chǔ)量都超過陸地。正因如此，人類一直致力于挺進(jìn)深海，科學(xué)家們也從未停止對(duì)各種海洋工作潛水器的研究。

中國(guó)一直注重海洋尤其是深海研究，實(shí)現(xiàn)“全海深”進(jìn)入，開展“全海深”科考是中國(guó)科學(xué)家孜孜以求的目標(biāo)。也許有人會(huì)問，之前我國(guó)已經(jīng)研制出“海斗一號(hào)”等萬米級(jí)無人潛水器，為什么還要研制萬米級(jí)載人潛水器呢？

研制以“奮斗者”號(hào)為代表的大深度載人潛水器意義重大。據(jù)七零二所專家介紹，這可以帶動(dòng)我國(guó)深海能源、材料、結(jié)構(gòu)、通訊導(dǎo)航定位等高新技術(shù)和產(chǎn)業(yè)全面發(fā)展，不斷拓展新的應(yīng)用領(lǐng)域，同時(shí)也顯示了我國(guó)在深?？萍碱I(lǐng)域的科技實(shí)力和蘊(yùn)藏的潛力。

未來，我國(guó)潛水器將繼續(xù)向全海深譜系化、功能化方向發(fā)展，根據(jù)不同的任務(wù)和目的，選用不同下潛深度的潛水器，為海底資源、地質(zhì)和深海生物調(diào)查，以及科學(xué)研究、水下工程、打撈救援和深?？脊诺忍峁┲С?。

驚濤駭浪間，大海充滿對(duì)生命極限的考驗(yàn)，但并未阻擋人類勇往直前的腳步。更多像“奮斗者”號(hào)一樣的大國(guó)重器，將引領(lǐng)人們走向更深更遠(yuǎn)。（來源：中央紀(jì)委國(guó)家監(jiān)委網(wǎng)站）