近日，“奮斗者”號(hào)全海深載人潛水器交付活動(dòng)在三亞舉行。
當(dāng)天，中國(guó)船舶集團(tuán)有限公司第七〇二研究所（簡(jiǎn)稱中國(guó)船舶702所）與中國(guó)科學(xué)院深?？茖W(xué)與工程研究所（簡(jiǎn)稱中科院深海所）簽署了《全海深載人潛水器“奮斗者”號(hào)交付備忘錄》。
科技日?qǐng)?bào)記者 王祝華 攝
這標(biāo)志著中科院深海所正式負(fù)責(zé)“奮斗者”號(hào)的后續(xù)運(yùn)維與管理。這個(gè)消息傳出，引起了國(guó)內(nèi)外的高度關(guān)注。
到底什么是全海深，萬(wàn)米潛水器的研制有著怎樣的價(jià)值和意義？我國(guó)研制全海深載人潛水器經(jīng)歷了哪些艱難過(guò)程，其技術(shù)在國(guó)際處于怎樣的水平？未來(lái)全海深載人潛水器又將應(yīng)用在哪些方面，還有哪些關(guān)鍵技術(shù)需突破？
3月20日，科技日?qǐng)?bào)記者采訪了相關(guān)研制和海試專家。
全球共有37條超過(guò)6000米的海斗深淵
同濟(jì)大學(xué)海洋與地球科學(xué)學(xué)院院長(zhǎng)、“深海勇士號(hào)/奮斗者號(hào)”載人潛水器用戶科學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)主任翦知湣告訴記者，所謂全海深是指所有海深，如位于西太平洋的馬里亞納海溝是已知的海洋最深處，深約11000米。
“今天，地球上仍然有人類未曾觸及和認(rèn)識(shí)的深?？臻g——海斗深淵。這類深海分布在大洋板塊向大陸板塊俯沖的地帶上，水深范圍從6000米到11000米左右，被科學(xué)家稱為‘海斗深淵’‘超深淵’或‘海溝’，代表著地球上最深的海洋區(qū)域。”中國(guó)船舶702所副所長(zhǎng)葉聰說(shuō)。
葉聰介紹，據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球共有37條超過(guò)6000米的海斗深淵，所涉海域接近于我國(guó)的陸地面積。這些海斗深淵5個(gè)分布在大西洋，4個(gè)分布在印度洋，28個(gè)分布在太平洋。進(jìn)入科技發(fā)展的新階段，海斗深淵極為獨(dú)特的生命、環(huán)境和地質(zhì)現(xiàn)象，促使各國(guó)生物學(xué)家、環(huán)境學(xué)家、化學(xué)家、物理學(xué)家、氣候?qū)W家……都將目光聚焦在海斗深淵上。
記者了解到，近10多年來(lái)，隨著深海工程技術(shù)的進(jìn)步，海斗深淵科學(xué)已成為國(guó)際地球科學(xué)尤其是海洋科學(xué)最新的研究前沿。目前，已有多個(gè)國(guó)家先后啟動(dòng)了針對(duì)海斗深淵的科學(xué)研究計(jì)劃，如日本和英國(guó)資助的HADEEP計(jì)劃、美國(guó)基金會(huì)支持的HADES計(jì)劃等，并正在緊鑼密鼓地實(shí)施之中。如HADEEP則是英國(guó)和日本之間的一個(gè)國(guó)際合作項(xiàng)目，已經(jīng)在全球5個(gè)海斗深淵中投放了全海深著陸器，對(duì)深淵生命科學(xué)開展系統(tǒng)研究。
事實(shí)上，長(zhǎng)期以來(lái)，科學(xué)界對(duì)海斗深淵生命、環(huán)境和地質(zhì)過(guò)程的了解十分有限。在我國(guó)“蛟龍”號(hào)深海潛水器之前，幾個(gè)先驅(qū)國(guó)家（美國(guó)、日本、英國(guó)、新西蘭等），使用深拖、抓斗、沉積柱采樣器、生物誘捕器、著陸器、潛標(biāo)、載人或無(wú)人潛水器等技術(shù)手段，對(duì)馬里亞納海溝、阿留申海溝、克馬德克海溝、湯加海溝、菲律賓海溝、日本海溝、千島-堪察加海溝、爪哇海溝、波多黎各海溝等海斗深淵進(jìn)行了零星的科考工作。
“蛟龍”號(hào)潛水器。國(guó)家深?；毓芾碇行墓﹫D
同樣，我國(guó)之前幾乎所有的海洋科研項(xiàng)目也都局限在小于5000米水深的海域，海斗深淵科學(xué)及技術(shù)仍然屬于尚待開辟的領(lǐng)域和戰(zhàn)線。
“探索海底世界也并非易事——海水深度每增加10米，水中物體所要承受的海水壓力就會(huì)增加一個(gè)大氣壓。如果是在10000米的海底，所要承受的壓力將達(dá)到1000個(gè)大氣壓，相當(dāng)于每一個(gè)手指甲蓋大小的面積上就得承受約1噸的重量，這樣的壓力足以摧毀大部分的科學(xué)考察設(shè)備?！比~聰說(shuō)，海斗深淵中無(wú)處不在的巨大深水壓力，是阻止人們探索這些地球上最深海域的首要障礙。
“奮斗者”號(hào)在萬(wàn)米級(jí)擁有綜合性技術(shù)實(shí)力
相關(guān)專家介紹，2014年4月，中國(guó)科學(xué)院正式啟動(dòng)了“海斗深淵前沿科技問(wèn)題研究與攻關(guān)”先導(dǎo)專項(xiàng)（B類）項(xiàng)目。緊接著，在國(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)中，支持開展全海深載人潛水器總體設(shè)計(jì)、集成與海試項(xiàng)目，也就是研制“奮斗者”號(hào)載人潛水器。其中， 中國(guó)船舶702所牽頭負(fù)責(zé)“奮斗者”號(hào)的總體設(shè)計(jì)和集成建造，中科院深海所是“奮斗者”號(hào)的業(yè)主單位及海試任務(wù)牽頭單位。
“該項(xiàng)目主要利用‘蛟龍’號(hào)深海潛水器和深海探測(cè)設(shè)備在馬里亞納海溝進(jìn)行科學(xué)考察與試驗(yàn)，建立和發(fā)展我國(guó)海斗深淵生物學(xué)、海斗深淵生態(tài)學(xué)、海斗深淵地學(xué)等多個(gè)學(xué)科體系，并以此為引導(dǎo)，進(jìn)一步攻克全海深潛水器關(guān)鍵技術(shù)及全海深探測(cè)裝備關(guān)鍵技術(shù)，推動(dòng)我國(guó)深海科學(xué)和深海裝備技術(shù)向最深的海洋區(qū)域進(jìn)軍。”葉聰說(shuō)。
作為人類歷史上第4艘全海深載人潛水器，為實(shí)現(xiàn)萬(wàn)米海底作業(yè)目標(biāo)，“奮斗者”號(hào)研發(fā)團(tuán)隊(duì)歷經(jīng)5年艱苦攻關(guān)，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、智能控制技術(shù)、鋰離子電池、海水泵、作業(yè)機(jī)械手等方面，實(shí)現(xiàn)多項(xiàng)重大技術(shù)突破，核心部件國(guó)產(chǎn)化率超過(guò)96.5%。
“奮斗者”號(hào)全海深載人潛水器。中科院深海所供圖
葉聰告訴記者，從2020年7月到11月，“奮斗者號(hào)”載人潛水器正式進(jìn)入海試，共進(jìn)行了30個(gè)潛次的試驗(yàn)，累計(jì)海底作業(yè)時(shí)間141小時(shí)48分。其中， 在馬里亞納海溝下潛13次，11人24人次參與了8個(gè)超過(guò)萬(wàn)米的深海試驗(yàn)。在挑戰(zhàn)者深淵最深區(qū)域進(jìn)行了6個(gè)潛次，單潛次海底作業(yè)時(shí)間超過(guò)6小時(shí)，最長(zhǎng)水中時(shí)間達(dá)13小時(shí)，最大下潛深度為10909米。
3月16日，參與驗(yàn)收專家組人員一致認(rèn)為，“奮斗者”號(hào)在萬(wàn)米級(jí)海試中顯示的優(yōu)勢(shì)，諸如，可乘載3人的艙體，海底連續(xù)6小時(shí)的作業(yè)能力、海試過(guò)程中8次抵達(dá)萬(wàn)米深的海底，在多種類科考樣品的采集及多次目標(biāo)搜尋布放回收作業(yè)中展示的作業(yè)能力、自動(dòng)巡航以及鏈接水面的高速數(shù)字水聲通信等特點(diǎn)，表明了“奮斗者”號(hào)在萬(wàn)米級(jí)所擁有的綜合性技術(shù)實(shí)力?！皧^斗者”號(hào)海試現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收得分達(dá)到99.25分。
“奮斗者”號(hào)研發(fā)和海試的成功代表我國(guó)深海高科技的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展。這一成功同時(shí)也標(biāo)志了人類在經(jīng)歷了六十多年持續(xù)不懈的努力后，萬(wàn)米級(jí)載人深潛開始從簡(jiǎn)單的極限挑戰(zhàn)和探險(xiǎn)階段邁入了可在海洋極限深度進(jìn)行常規(guī)科考作業(yè)的時(shí)代，這一進(jìn)步將極大地更新人類對(duì)深海尤其是海斗深淵的理解和認(rèn)識(shí)。
“奮斗者”號(hào)研制及海試的成功，顯著提升了我國(guó)載人深潛的技術(shù)裝備能力和自主創(chuàng)新水平，推動(dòng)了潛水器向全海深譜系化、功能化發(fā)展，為探索深?？茖W(xué)奧秘、保護(hù)和合理利用海洋資源提供了又一利器，為引導(dǎo)公眾關(guān)心認(rèn)識(shí)海洋、提升全民海洋意識(shí)、加快建設(shè)海洋強(qiáng)國(guó)作出了突出貢獻(xiàn)。
未來(lái)將搭載更多科學(xué)家遨游海洋最深處
在葉聰看來(lái)，隨著我國(guó)萬(wàn)米載人潛水器的技術(shù)不斷完善，在不久的將來(lái)，我國(guó)自主研制的萬(wàn)米載人潛水器，將搭載著更多我國(guó)科學(xué)家自由自在遨游在世界海洋的最深處，實(shí)現(xiàn)自己的科學(xué)夢(mèng)想。
記者了解到，“奮斗者”號(hào)連續(xù)和重復(fù)多次的萬(wàn)米級(jí)海試，不但驗(yàn)證潛水器總體性能穩(wěn)定和系統(tǒng)工作可靠，能夠滿足大深度載人潛水器的安全規(guī)范要求。同時(shí)，通過(guò)使用了國(guó)生產(chǎn)的載人艙、浮力材料、鋰電池、推進(jìn)器、海水泵、機(jī)械手、聲學(xué)通信、液壓泵、水下 定位、航行控制、成像聲吶等關(guān)鍵設(shè)備和核心技術(shù)，也為國(guó)產(chǎn)水密接插件提供了萬(wàn)米深度的試驗(yàn)機(jī)會(huì)，全面驗(yàn)證了載人潛水器的全海深作業(yè)能力和實(shí)用價(jià)值，更為后續(xù)的運(yùn)維應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
“深海勇士號(hào)/奮斗者”號(hào)載人潛水器用戶科學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)委員、 中國(guó)21世紀(jì)議程管理中心海洋處原處長(zhǎng)孫清，是“蛟龍”號(hào)、“深海勇士”號(hào)和“奮斗者”號(hào)三次交付的參研者和見(jiàn)證者。在回顧我國(guó)深海裝備發(fā)展歷史并代表委員會(huì)發(fā)言時(shí)，她說(shuō)，“‘奮斗者’號(hào)全海深載人潛水器正式向業(yè)主單位交付，是我國(guó)邁向深?？瓶伎蒲懈叻宓牡谝徊剑彩侵匾徊?，但后面還有很多工作要做，不少新的難題要攻克?！?/p>
“深海勇士”號(hào)潛水器 。中科院深海所供圖
“深海勇士”號(hào)潛水器。中科院深海所供圖
根據(jù)2019年科技部作出的決定，中科院深海所作為“奮斗者”號(hào)業(yè)主單位，第一期是5年。為保障“奮斗者”號(hào)后續(xù)的規(guī)范、高效運(yùn)維，約定移交方與接收方的責(zé)權(quán)范圍，包括業(yè)主方負(fù)責(zé)接收研制方移交的設(shè)備、物品、軟件、文件，并承擔(dān)“奮斗者”號(hào)運(yùn)維與管理責(zé)任，負(fù)責(zé)提供潛水器運(yùn)營(yíng)保障條件、保持潛水器技術(shù)狀態(tài)、進(jìn)行必要的技術(shù)升級(jí)、培養(yǎng)操作與技術(shù)保障隊(duì)伍等，與此同時(shí)，接受中國(guó)21世紀(jì)議程管理中心海洋處的監(jiān)督指導(dǎo)，并根據(jù)其要求匯報(bào)“奮斗者”號(hào)運(yùn)維使用情況及技術(shù)狀態(tài)等。
相關(guān)專家透露，目前,“奮斗者”號(hào)在萬(wàn)米級(jí)海試過(guò)程中尚有少量未達(dá)標(biāo)的內(nèi)容和科目，下一步項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)將根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行改進(jìn)完善。
中國(guó)船舶702所所長(zhǎng)何春榮也認(rèn)為，從2020年7月1日啟航開展南海海試，到11月30日完成馬溝海試成功返航，從研制到海試非常艱難。特別是通過(guò)海試隊(duì)員們的團(tuán)結(jié)協(xié)作、拼搏奉獻(xiàn)，“奮斗者”號(hào)成功經(jīng)受住了考驗(yàn)，順利完成了海試驗(yàn)證，交上了一份完美的答卷。目前，盡管“奮斗者”號(hào)的研制任務(wù)圓滿結(jié)束了，但對(duì)“奮斗者”號(hào)而言，未來(lái)的應(yīng)用實(shí)踐還有更長(zhǎng)的征途，大家都等待它去創(chuàng)造輝煌。
專家介紹，目前，支撐海斗深淵科學(xué)研究的探測(cè)裝備技術(shù)也正成為國(guó)際海洋科技競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)，這體現(xiàn)了一個(gè)國(guó)家深海工程技術(shù)水平。這些海斗深淵探測(cè)裝備技術(shù)包括著陸器技術(shù)、傳感器技術(shù)、特種材料技術(shù)、水下自治機(jī)器人技術(shù)、水下遙控機(jī)器人技術(shù)、水下滑翔機(jī)技術(shù)、載人潛水器技術(shù)等，涉及材料、能源、導(dǎo)航、控制、自動(dòng)化、運(yùn)載、作業(yè)等多個(gè)深海高技術(shù)領(lǐng)域。
值得一提的是，目前，為推動(dòng)“深海勇士”號(hào)、“奮斗者”號(hào)等載人潛水器在我國(guó)深海（深淵）科學(xué)研究、海洋資源調(diào)查、應(yīng)急救撈等工作中發(fā)揮更大作用，在前期“深海勇士”號(hào)已經(jīng)開展三年的高效運(yùn)維、開放共享的工作的基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)與同濟(jì)大學(xué)、廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局、中山大學(xué)等多家合作單位研討商議，中科院深海所牽頭發(fā)起成立了“深海勇士號(hào)/奮斗者號(hào)”載人潛水器用戶科學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)。
同濟(jì)大學(xué)翦知湣教授透露，今后，載人潛水器用戶科學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)將搭建一個(gè)面向“深海勇士”號(hào) 、“奮斗者”號(hào)載人潛水器科學(xué)應(yīng)用的溝通和交流平臺(tái)，推動(dòng)全海深載人潛水器全面技術(shù)升級(jí)和作業(yè)能力提升，進(jìn)一步拓展其在深海（深淵）前沿科學(xué)研究及其他領(lǐng)域的應(yīng)用潛力，積極推動(dòng)開展載人深潛國(guó)際合作，促進(jìn)學(xué)術(shù)共同體的多學(xué)科交叉融合與應(yīng)用。
來(lái)源：科技日?qǐng)?bào)原創(chuàng)
