中國載人深潛——

 

　　自立自強挺進萬米深海（開卷知新）

 

　　大西北網訊  習近平總書記在2016年全國科技創(chuàng)新大會上指出：“深海蘊藏著地球上遠未認知和開發(fā)的寶藏，但要得到這些寶藏，就必須在深海進入、深海探測和深海開發(fā)方面掌握關鍵技術。”

 

　　2020年是“十三五”規(guī)劃收官之年，也是我國深潛裝備研發(fā)取得豐碩成果的一年。6月8日，我國研發(fā)的作業(yè)型全海深自主遙控水下機器人“海斗一號”，在馬里亞納海溝創(chuàng)造了潛深10907米的國內新紀錄；7月16日，我國研發(fā)的無人水下滑翔機“海燕—X”號在馬里亞納海溝創(chuàng)造了潛深10619米的世界紀錄；11月10日，我國研發(fā)的“奮斗者”號全海深載人潛水器又創(chuàng)造了10909米的國內載人深潛新紀錄。

 

　　這些無人和載人深潛裝備的研制成果，標志著我國不單能將水下機器人和探測裝置，也能將海洋科學家和工程技術人員送到世界最深的海底。我國已具備進入世界海洋最深處開展科學探索和研究的能力，這充分體現我國在海洋高科技領域的綜合實力。

 

　　極限挑戰(zhàn)，深潛裝備研發(fā)攻堅克難

 

　　“深海進入”“深海探測”和“深海開發(fā)”是中國深海戰(zhàn)略“三部曲”。“深海進入”技術即人們得以到達深?，F場的技術，也就是深潛技術；“深海探測”技術是到達深?，F場后進行勘查的技術；“深海開發(fā)”技術則面向資源開采，是以服務人類發(fā)展為直接目的的技術。

 

　　深潛是直觀的深海探索，也是實現深海資源開發(fā)的第一步。如何才能潛入深海？以深海潛水器為代表的深潛裝備，能夠運載電子裝置、機械設備以及工程技術人員、科學家等，快速精確地到達各種深海復雜環(huán)境，進行高效勘探和科學考察，是實現“深海進入”、實施深海發(fā)展戰(zhàn)略必不可少的一項技術手段。

 

　　深海潛水器主要分為無人潛水器與載人潛水器兩大類。各類潛水器有不同特點，分工明確。如水下滑翔機和自主無人潛水器機動靈活，可以開展區(qū)域性的綜合調查；帶纜遙控無人潛水器可由人員在甲板上操控，能源通過纜索從甲板上供應，是大功率作業(yè)的必需手段；載人潛水器的優(yōu)勢則在于定點精細作業(yè)，人員可在海底目的物前直接觀察、直接取樣、直接測繪，以便現場發(fā)現和決策。

 

　　特別在復雜惡劣的深海環(huán)境里進行觀察和作業(yè)，載人潛水器是最有效的深海取樣和測繪手段。海洋科學家在深海現場直接觀察，可憑借專業(yè)經驗，將捕捉到的水下實際信息及時進行綜合整理分析，迅速得出處理意見，操作機械手進行有效的水下作業(yè)。

 

　　無論是無人的水下機器人，還是載人的深海潛水器，都面臨著深海環(huán)境極其嚴峻的挑戰(zhàn)。一是“深”。深海水壓巨大，壓力隨海洋深度遞增，超大潛深給潛水器帶來全系統(tǒng)安全性設計與集成難題，載人潛水器必須確保潛航員在任何情況下都能安全上浮。以萬米深海為例，載人艙和所有設備需承受每平方米11000噸的超大壓力，對載人艙球殼和固體浮力材料等耐壓結構的選材和設計提出巨大挑戰(zhàn)。

 

　　二是“準”。潛水器潛入深海的主要任務是實現精確定位、精準操控和精細作業(yè)。然而，深海黑暗無光、水文地形復雜多變、環(huán)境傳感數據獲取難度高，要在保證潛水器水中機動性的前提下實現針對小目標的動態(tài)精準作業(yè)，難度可想而知，這對潛水器的控制提出極高要求。

 

　　三是“通”。水聲通信是深海潛水器實現與水面母船溝通的唯一橋梁。然而，深海水體通透性差，電磁波衰減嚴重，聲波在傳輸過程中易發(fā)生折反射、頻移等，導致信號嚴重畸變，實現穩(wěn)定可靠的高速率遠程水聲通信因而十分重要。

 

　　我國深潛裝備研發(fā)不斷克服困難、迎接挑戰(zhàn)，取得舉世矚目的突出成績。

 

　　集智攻關，走出載人深潛自立自強之路

 

　　我國在載人深潛領域起步較晚。上世紀六七十年代，我國首套深海模擬試驗設備群建成，相應的試驗檢測方法、標準和規(guī)范逐步形成，為我國深潛裝備研發(fā)提供基礎技術保障。改革開放后，在國際海洋石油開采事業(yè)的促進下，我國先后成功研制300米單人常壓潛水裝備、600米以淺的系列纜控水下機器人、1000米和6000米自治水下機器人，并形成了一支科研本領過硬的深潛技術研發(fā)團隊，為之后大深度載人潛水器的研制提供堅實技術支撐。

 

　　上世紀七八十年代，人們對海洋認知和深海資源開發(fā)的需求不斷增長，對國際海底資源勘探的需求也隨之增長。一些發(fā)達國家于八九十年代相繼研發(fā)出6000米級的載人潛水器，從事深海資源勘探和科學研究。

 

　　21世紀，人類進入大規(guī)模開發(fā)利用海洋的時期。黨的十九大報告指出：“堅持陸海統(tǒng)籌，加快建設海洋強國。”探索認知海洋是開發(fā)利用和保護海洋的先決條件。為加快建設海洋強國，開發(fā)利用深海資源、保護深海生態(tài)環(huán)境、維護深海權益、保障深海安全，發(fā)展相應的裝備必須先行。

 

　　2002年，7000米載人潛水器啟動研制工作，這就是我國首臺自行設計、自主集成研制的“蛟龍”號。2012年7月，“蛟龍”號在馬里亞納海溝成功下潛至7062米，創(chuàng)造中國載人深潛紀錄，標志著我國具備了可到達全球99.8%的海洋開展作業(yè)的能力。

 

　　為提高我國深潛裝備關鍵技術的自主可控能力，早在2009年“蛟龍”號尚未完成海試之時，科技部就布局了4500米載人潛水器也就是“深海勇士”號設計與關鍵技術研究項目。歷經8年持續(xù)艱苦攻關，“深海勇士”號實現載人艙、浮力材料、鋰電池、推進器、海水泵、機械手、液壓系統(tǒng)、聲學通信、水下定位、控制軟件等10大關鍵部件的國產化，并于2017年10月成功完成海試，為深海載人深潛高端裝備“中國制造”探索出一條切實可行的路徑，實現了我國載人潛水器由集成創(chuàng)新向自主創(chuàng)新的歷史性跨越。

 

　　有了“蛟龍”號和“深海勇士”號的基礎，瞄準全球海洋最深處逐步成為可能。2016年，科技部支持“奮斗者”號全海深載人潛水器研制項目，開啟歷時5年的集智攻關工作。2020年11月，“奮斗者”號在馬里亞納海溝完成8次萬米級下潛，并且實現全球首次萬米深海作業(yè)現場的高清視頻直播，標志我國具備進入世界海洋最深處開展科學探索和研究的能力，實現在同類型載人深潛裝備方面的超越和引領。

 

　　“用字當頭”是大深度載人潛水器工程研發(fā)的首要宗旨。“要用”是工程立項的原動力，“頂用”是工程發(fā)揮作用的生命力，“用好”是工程壽命期實現的保障。“蛟龍”號、“深海勇士”號、“奮斗者”號三臺大深度載人潛水器研制成功后，迄今已累計完成523次下潛任務，取得豐碩成果。

 

　　我國載人深潛遵循嚴謹的科學發(fā)展路線，一步一個腳印走出中國特色的自立自強之路，實現了自主設計、自主制造、關鍵技術自主可控，特別是在設計計算方法、基礎材料、建造工藝、通信導航、智能控制、能源動力等方面，實現由“中國制造”向“中國創(chuàng)造”的跨越。以“奮斗者”號的核心部件載人球艙為例，其鈦合金板材由我國自主研發(fā)，強度高、韌性好、可焊性強，是國際上30年來在載人深潛技術新材料應用上取得的首次突破。

 

　　地球上的海洋深度是有限的，但探索深海奧秘、開發(fā)深海資源、保障深海安全的技術發(fā)展是永無止境的，我國深潛技術前進的征途仍任重而道遠。未來，以服務國家戰(zhàn)略和深度科技創(chuàng)新為使命，深潛裝備與技術將進一步面向實際應用場景進行工程化開發(fā)，實現多種類型載人及無人裝備的全海域、協同化、大型化、作業(yè)化發(fā)展，更好滿足深?？碧?、礦產開發(fā)、科考作業(yè)、深海救援等需求?？蒲泄ぷ髡邔⑦M一步踐行“嚴謹求實、團結協作、拼搏奉獻、勇攀高峰”的中國載人深潛精神，勇攀深海科技高峰，助力海洋強國建設，為人類認識、保護、開發(fā)海洋不斷作出新的更大貢獻。