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“蛟龍”探海:深海大洋的世界超乎你想象

發(fā)布日期:2018-05-18 17:02:34

5月的青島鰲山灣畔,滿目蒼翠,碧波蕩漾。

這里10年前只是一個(gè)普通的近海漁場,如今已建成我國首個(gè)國家深海基地。

國家深?;夭粌H在國內(nèi)史無前例,而且是繼俄羅斯、美國、法國和日本之后,世界上第5個(gè)深海技術(shù)支撐基地,對(duì)于維護(hù)國家的海洋安全和海洋權(quán)益具有長遠(yuǎn)戰(zhàn)略意義?!膀札垺碧?hào)深海載人潛水器,即安家于此。

高超技能鑄就探海重器,可進(jìn)入全球99.8%的海洋區(qū)域

紅色頂蓋、白色艙體,厚厚的外殼、堅(jiān)固的支架,魚一樣的線條……走進(jìn)國家深?;?,“蛟龍”的颯爽身姿即映入眼簾。

國家深?;乩锏摹膀札垺碧?hào)1:1高仿真模型(視覺中國)

“蛟龍”號(hào)潛水器長、寬、高分別是8.2米、3.0米與3.4米,重約22噸?!岸喾矫婕夹g(shù)突破和創(chuàng)新鑄就了我國的‘蛟龍’?!眹疑詈;毓芾碇行母笨偣こ處煻≈臆娤蛭覀兘榻B。

潛得深 大深度作業(yè)

要潛入深海,首先面臨的問題就是巨大的海水壓力。深度每增加10米,壓力就增加一個(gè)大氣壓?!膀札垺碧?hào)要下潛到7000米,海水產(chǎn)生的壓力為700個(gè)大氣壓。“這是一個(gè)什么概念,也就是說‘蛟龍’需要承受的壓力,相當(dāng)于14座埃菲爾鐵塔的重量?!薄膀札垺碧?hào)創(chuàng)建了7000米級(jí)載人潛水器安全性設(shè)計(jì)技術(shù)體系,在國際上首次成功解決了超高水壓下大直徑大開口鈦合金載人艙和系統(tǒng)設(shè)備的安全可靠性挑戰(zhàn),確保具備大深度作業(yè)能力。

很多人可能都知道,著名導(dǎo)演卡梅隆曾使用“深海挑戰(zhàn)者”號(hào)深潛器,下潛深度達(dá)10898米。那么這個(gè)記錄和“蛟龍”號(hào)創(chuàng)造的7062米深潛記錄有沒有可比性呢?

國家深海基地管理中心副總工程師丁忠軍介紹“蛟龍”號(hào)主要技術(shù)優(yōu)勢(李成 攝)

采訪中,專家解答說,“深海挑戰(zhàn)者”僅僅是探險(xiǎn)型深潛器,僅供一人乘坐,并不具備深海作業(yè)能力。而“蛟龍”號(hào)則是作業(yè)型深潛器,可搭載3人,具備深海科考能力。

定位準(zhǔn) 精準(zhǔn)懸停作業(yè)

“蛟龍”號(hào)擁有高精度定點(diǎn)懸停作業(yè)能力。一旦在海底發(fā)現(xiàn)目標(biāo),“蛟龍”號(hào)不用像大部分國外深潛器那樣坐底(指潛航器完全降落至海床上),駕駛員只要行駛到相應(yīng)位置,與目標(biāo)保持固定的距離,然后停下,再用機(jī)械手進(jìn)行操作;而且“蛟龍”號(hào)可以穩(wěn)穩(wěn)“定住”,避免海底洋流等導(dǎo)致自身搖擺不定和機(jī)械手運(yùn)動(dòng)而帶動(dòng)潛水器晃動(dòng)等情況的干擾。

“蛟龍”號(hào)機(jī)械臂在海底獲取巖石樣品(新華社)

傳輸穩(wěn) 高超的水聲通信技術(shù)

潛水器一般都配備有母船,為潛水器作業(yè)提供支持和維護(hù)。載人潛水器能否與水面上的母船及時(shí)取得聯(lián)系,關(guān)系到潛水器和下潛人員安全,水聲通信能力是成功下潛的關(guān)鍵因素,“蛟龍”號(hào)擁有先進(jìn)的水聲通信能力。

“‘蛟龍’號(hào)研制了國際首例可傳輸圖像、數(shù)據(jù)、文字和語音等信息的潛水器水聲通信系統(tǒng),在115分貝惡劣背景噪聲條件下實(shí)現(xiàn)了最遠(yuǎn)8.6千米、最大數(shù)據(jù)率10千比特/秒的穩(wěn)定通信,達(dá)到國際領(lǐng)先水平?!倍≈臆娬f。

此外,“蛟龍”號(hào)還配備并搭載了時(shí)間序列熱液保真取樣器、多級(jí)原位海水微生物采集系統(tǒng)、多參數(shù)測量傳感器、巖芯取樣器等系列化作業(yè)工具,支撐了其對(duì)巨型生物、微生物、巖石、水體、沉積物、熱液流體等高保真樣品的采集,實(shí)現(xiàn)了溫度、鹽度、濁度、溶解氧等參數(shù)的原位測量。

……

2009年-2012年,“蛟龍”號(hào)開展了為期4年的海試,成功通過了各項(xiàng)性能指標(biāo)的驗(yàn)收。

“蛟龍”號(hào)和其母船“向陽紅09號(hào)”科考船

“7000米級(jí)海試成功,意味著中國已經(jīng)能夠深潛到世界上99.8%的海洋區(qū)域了,這是我國在深海技術(shù)領(lǐng)域的重大進(jìn)步,我國一躍進(jìn)入世界載人深潛第一梯隊(duì),成為繼美、法、俄、日之后第5個(gè)掌握6000米以上大深度載人深潛技術(shù)的國家?!眹疑詈;毓芾碇行闹魅斡诤檐娬f。

 5年試驗(yàn)性運(yùn)用橫跨7大海區(qū),實(shí)現(xiàn)了100余次100%安全下潛

“‘蛟龍’號(hào)從誕生到使用,可劃分成海上試驗(yàn)、試驗(yàn)性應(yīng)用和業(yè)務(wù)化運(yùn)行3個(gè)階段。”國家深?;毓芾碇行母敝魅梧w長斌向我們介紹。

如果說海試階段是為了檢驗(yàn)它能否下潛到設(shè)計(jì)深度,驗(yàn)證其各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。2013年-2017年,5年試驗(yàn)性應(yīng)用階段主要是為了培養(yǎng)專業(yè)化的業(yè)務(wù)支撐隊(duì)伍,建立全國開放共享機(jī)制,提高它的作業(yè)效率和能力。

自2013年試驗(yàn)性應(yīng)用以來,“蛟龍”號(hào)先后在中國南海、東太平洋海盆區(qū)、西太平洋海溝區(qū)、西太平洋海山區(qū)、西南印度洋脊、西北印度洋脊等七大海區(qū)開展了下潛作業(yè),取得了一系列勘探成果。

國家深海基地管理中心主任于洪軍(右)介紹“蛟龍”號(hào)試驗(yàn)性應(yīng)用情況(李成 攝)

——2013年,中國大洋31航次,“蛟龍”號(hào)在南海冷泉區(qū)和海山區(qū)、東太平洋海盆和西太平洋海山區(qū)完成22次下潛作業(yè)。

——2014-2015年,中國大洋35航次,“蛟龍”號(hào)在西太平洋海山區(qū)、西南印度洋脊完成26次下潛作業(yè)。其中,第100次下潛是2015年2月3日在西南印度洋完成。

——2016年,中國大洋37航次,“蛟龍”號(hào)在西太平洋海山區(qū)、西太平洋海溝區(qū)完成21次下潛作業(yè)。

——2017年,中國大洋38航次第一、第二、第三航段,“蛟龍”號(hào)分別在西北印度洋脊、南海和西太平洋進(jìn)行11次、9次和10次下潛。

2017年6月23日,“蛟龍”號(hào)順利抵達(dá)青島國家深海基地碼頭。至此,中國大洋第38航次圓滿完成,標(biāo)志著“蛟龍”號(hào)五年試驗(yàn)性應(yīng)用階段圓滿結(jié)束,即將步入業(yè)務(wù)化運(yùn)行階段。

于洪軍向我們介紹,從開展海試到試驗(yàn)性應(yīng)用結(jié)束,“蛟龍”號(hào)共成功下潛158次(其中,試驗(yàn)性應(yīng)用階段95次),總計(jì)歷時(shí)557天,總航程超過8.6萬海里,實(shí)現(xiàn)100%安全下潛,取得了豐碩的深??瓶汲晒?。它在多個(gè)海域的海山區(qū)、冷泉區(qū)、熱液區(qū)、洋中脊探索多個(gè)海底“礦區(qū)”,取回了大量深海生物樣品、富鈷結(jié)殼樣品、多金屬結(jié)核樣品等,對(duì)海山、熱液、海溝等典型海底地形區(qū)域有了初步探查。

“蛟龍”號(hào)探測到的海底多金屬礦藏和深海生物(視覺中國)

2018年1月8日,“‘蛟龍’號(hào)載人潛水器研發(fā)與應(yīng)用”項(xiàng)目在2017年國家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)大會(huì)上,被授予國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。

“從今年開始,‘蛟龍’號(hào)將進(jìn)行技術(shù)升級(jí),之后將同它的新母船一同步入業(yè)務(wù)化運(yùn)行,和我國深海其他高新技術(shù)裝備協(xié)同作業(yè),執(zhí)行2020年6月至2021年6月的環(huán)球載人深潛科考任務(wù)?!眹疑詈;毓芾碇行募夹g(shù)部副主任楊磊說。

更重大的使命有待蛟龍去實(shí)現(xiàn),更廣闊的海洋有待蛟龍去探索。相信不久的將來,蛟龍會(huì)帶給我們更多驚喜。

 從“蛟龍”到“龍”家族,中國深海裝備迎來譜系化大發(fā)展時(shí)代

國家深海基地不僅是“蛟龍”的家,也是“潛龍”“海龍”等眾多深潛器的家。地球表面70%以上被海水覆蓋,深海大洋遼闊而富饒,蘊(yùn)藏著無窮的寶藏和科學(xué)奧秘,亟待人類去探索,這離不開眾多深海裝備。

“蛟龍”號(hào)的研制與應(yīng)用,極大提振了我國自主研發(fā)深海重大裝備的信心和決心,帶動(dòng)建成了“海龍?zhí)枴睙o人纜控潛水器、“潛龍?zhí)枴睙o人遙控潛水器等裝備體系。中國重大深海技術(shù)裝備走向譜系化,可謂“龍丁興旺”。

專家跟我們說,深潛器通常分為載人潛水器(HOV)、無人有纜潛水器(ROV)和無人無纜潛水器(AUV),“蛟龍”號(hào)、“海龍三號(hào)”和“潛龍三號(hào)”分別是3類潛水器的代表。

“海龍三號(hào)”無人纜控潛水器

“海龍”是無人纜控潛水器,通過一根線纜與母船相連接,由操作手在支持母船遙控,根據(jù)潛水器線纜傳來的海底影像遠(yuǎn)程控制潛水器運(yùn)動(dòng)與機(jī)械手操作,其突出優(yōu)勢是水下工作時(shí)間長,主要用于深海熱液硫化物、生物與環(huán)境等深??碧脚c科學(xué)調(diào)查。該系列最先進(jìn)的“海龍三號(hào)”,最大作業(yè)水深6000米。

“潛龍三號(hào)”無人遙控潛水器

“潛龍三號(hào)”是無人無纜潛水器,是一款“高智商”深潛器。只要出發(fā)前將事先規(guī)劃好的作業(yè)深度、路徑及內(nèi)容等命令,輸入其大腦——控制計(jì)算機(jī),“潛龍三號(hào)”就能發(fā)揮其聰明才智,實(shí)現(xiàn)智能避障,開展勘查工作。

因習(xí)近平總書記考察而名聲大噪的“深海勇士”號(hào)4500米級(jí)載人潛水器,則是中國繼“蛟龍”號(hào)之后的第二臺(tái)深海載人潛水器?!吧詈S率俊碧?hào)擁有我國自主知識(shí)產(chǎn)權(quán),國產(chǎn)化率達(dá)到95%,實(shí)現(xiàn)我國深海裝備由集成創(chuàng)新向自主創(chuàng)新的歷史性跨越。

鄔長斌說,在原有“三龍?zhí)胶!被A(chǔ)上,下一步我國將繼續(xù)構(gòu)建“七龍?zhí)胶!绷Ⅲw深海探測網(wǎng)絡(luò),即增加深海鉆探的“深龍”號(hào)、深海開發(fā)的“鯤龍”號(hào)、海洋數(shù)據(jù)云計(jì)算的“云龍”號(hào)以及作為立體深??瓶贾纹脚_(tái)的“龍宮”,持續(xù)、充分勘探海洋特別是深海。

未來,更多的中國“龍”將潛入大海。據(jù)介紹,中國萬米級(jí)作業(yè)型載人潛水器的研制正在有條不紊進(jìn)行,預(yù)計(jì)2020年完成研制,屆時(shí)會(huì)創(chuàng)造新的“中國深度”。我國深海探測研究活動(dòng)正從“跟跑”向“領(lǐng)跑”跨越式發(fā)展,“下五洋捉鱉”的夢(mèng)想正一步步成真。

凝心聚力、奮斗不止,朝著深海研究的更高目標(biāo)進(jìn)發(fā)

十年熱血,一朝夢(mèng)成。

“蛟龍”號(hào)的設(shè)計(jì)以中船重工702所、中科院沈陽自動(dòng)化所、中科院聲學(xué)所作為核心單位,聯(lián)合國內(nèi)百余家科研、生產(chǎn)部門和高校,經(jīng)過長達(dá)10年研制和試驗(yàn),才取得項(xiàng)目的成功。

“蛟龍”號(hào)總設(shè)計(jì)師徐芑南

“蛟龍”號(hào)總設(shè)計(jì)師徐芑南,今年已是82歲高齡。2001年底,得知7000米深海潛水器將要立項(xiàng)時(shí),已經(jīng)退休近6年的徐芑南身患心臟病、高血壓、偏頭痛,一只眼睛已僅存光感,但他克服困難,毅然投身項(xiàng)目。在他的帶領(lǐng)下,“蛟龍”號(hào)團(tuán)隊(duì)十年磨一劍,實(shí)現(xiàn)了中國大深度載人潛器“從無到有”,從淺藍(lán)邁向深藍(lán),書寫了中國載人深潛的輝煌篇章。

在“深海勇士”號(hào)總設(shè)計(jì)師胡震看來,“奮斗是科研人員的本分”。胡震原先是“蛟龍”號(hào)副總設(shè)計(jì)師,“蛟龍”號(hào)完成研制后,又投身于“深海勇士”號(hào),開展技術(shù)攻關(guān)。

比如,最關(guān)鍵的載人球殼,是個(gè)內(nèi)徑2.1米的鈦合金球,分兩個(gè)半球沖壓,幅寬大于3米、厚達(dá)90毫米,試樣竟多達(dá)幾千次!從立項(xiàng)到成品,花了整整6年?!皩幙陕c(diǎn),也要把牢技術(shù)”,胡震自豪地說,“現(xiàn)在我們這項(xiàng)技術(shù)絕對(duì)國際領(lǐng)先?!?br/>

潛航員隊(duì)伍也是深海探測事業(yè)的重要一環(huán),堪稱“第一執(zhí)行者”。在國家深?;匚覀円姷搅藘蓚€(gè)“80后”傅文韜、唐嘉陵,他們是我國首批自主選拔、培養(yǎng)的載人潛水器潛航員,兩人直接參加深潛均超過70次。

國家深?;毓芾碇行氖着鷿摵絾T唐嘉陵(左)、傅文韜(右)(視覺中國)

“深海的世界超乎你想象,充滿了未知。潛航員必須非常謹(jǐn)慎和細(xì)致,保持精神高度集中,處理突發(fā)狀況,及時(shí)規(guī)避可能出現(xiàn)的危險(xiǎn)?!碧萍瘟曛v述了他當(dāng)年的“驚魂一刻”:有一次在深海熱液區(qū)作業(yè)時(shí),潛水器停在了一個(gè)“假死”的熱液噴口旁,不曾想到這里還會(huì)噴出熱液,將潛水器的浮力塊都燒黑了。如果不是及時(shí)發(fā)現(xiàn),后果不堪設(shè)想。

吃一塹,長一智。潛航員們?cè)谠趯?shí)踐中不斷積累經(jīng)驗(yàn),修訂完善《潛水器水下作業(yè)規(guī)程》《潛水器海上試驗(yàn)安全保障》等規(guī)章制度,確保了深海作業(yè)安全。

國家深?;毓芾碇行臐摵絾T傅文韜介紹“蛟龍”號(hào)操作情況(李成 攝)

除了過硬的身體素質(zhì)、臨危不亂的心理素質(zhì)、嫻熟的操作技術(shù)外,潛航員身上更彰顯著堅(jiān)定的政治擔(dān)當(dāng)、濃濃的家國情懷?!皣倚枰堑谝恍枰?,我們每一次下潛都必須對(duì)國家負(fù)責(zé),對(duì)蛟龍?zhí)枬撍髫?fù)責(zé),對(duì)一同下潛的科研人員安全負(fù)責(zé)。每次下潛前,即使有再大的危險(xiǎn)和挑戰(zhàn),我們肩上的使命和責(zé)任也會(huì)提醒自己,決不能退縮、不能止步不前?!备滴捻w說。

目前,我們國家深潛隊(duì)伍不斷成長,初步建立了一支職業(yè)化的潛航員和技術(shù)保障人員,為“蛟龍?zhí)胶!钡葒抑卮蠛Q蠊こ痰膶?shí)施提供有力人才保障。

深海奧秘?zé)o窮,探索未有止境。從黨的十八大報(bào)告提出“建設(shè)海洋強(qiáng)國”,黨的十九大報(bào)告提出“加快建設(shè)海洋強(qiáng)國”?!凹涌臁眱勺譃榻ㄔO(shè)海洋強(qiáng)國再一次吹響了號(hào)角,我們必須大力提高海洋科技的自主創(chuàng)新能力,開拓海洋強(qiáng)國建設(shè)新局面。

“深海是玩高科技的地方,正如習(xí)近平總書記所說‘核心技術(shù)是國之重器’‘化緣是化不來的,要靠自己拼搏’?!庇诤檐娬f,響應(yīng)總書記的號(hào)召,必須一步一個(gè)腳印,扎扎實(shí)實(shí)奮斗,攻堅(jiān)核心技術(shù),發(fā)揮好國家深?;氐闹匾饔?,把蛟龍等大國重器管理好、維護(hù)好、使用好,為發(fā)展我們國家深??萍际聵I(yè)作更大貢獻(xiàn)。


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