獨(dú)家探秘“蛟龍?zhí)枴鄙詈撍?/h1>
2010-05-14 17:16:19王家敏
中國(guó)新聞周刊 2010年36期
王家敏
深海技術(shù)與太空技術(shù)并列,是各國(guó)極度重視的高新技術(shù)領(lǐng)域,有重要的科研與應(yīng)用價(jià)值。 “蛟龍?zhí)枴钡牧料?宣告中國(guó)成為第五個(gè)掌握3500米以上大深度載人深潛技術(shù)的國(guó)家
數(shù)千米的深海海底是地球上最寧?kù)o而神秘的地方,那里生存著古老的原核生物。然而,好奇心并不是海洋科學(xué)家探索深海的唯一原因,要知道,那里還蘊(yùn)藏著豐富的能源,它們對(duì)人類(lèi)未來(lái)的生存意義非凡。
從20世紀(jì)50年代末開(kāi)始,美、法、俄、日等國(guó)先后開(kāi)始建造載人潛水器。迄今,世界上僅有的五艘6000米級(jí)深海載人潛水器為這些國(guó)家所擁有,它們能夠到達(dá)遍及海洋深處的大陸坡、海山頂、火山口、洋脊以及漆黑的洋底。
8月26日,中國(guó)科技部和國(guó)家海洋局宣布,我國(guó)第一臺(tái)自行設(shè)計(jì)、自主集成研制的“蛟龍?zhí)枴陛d人深海潛水器3000米級(jí)海上試驗(yàn)取得成功,最大下潛深度3759米。實(shí)際上,“蛟龍?zhí)枴钡淖畲笤O(shè)計(jì)深度為當(dāng)今“世界之最” ——達(dá)到7000米。
深海載人潛水器是運(yùn)載科學(xué)家、工程技術(shù)人員到達(dá)深海復(fù)雜環(huán)境,進(jìn)行勘探、科學(xué)考察和開(kāi)發(fā)和利用資源的重要技術(shù)裝備?！膀札?zhí)枴表?xiàng)目負(fù)責(zé)人劉峰說(shuō),“深海技術(shù)與太空技術(shù)并列,是各國(guó)極度重視的高新技術(shù)領(lǐng)域,有重要的科研與應(yīng)用價(jià)值?！?/p>
“蛟龍?zhí)枴钡牧料?宣告中國(guó)成為第五個(gè)掌握3500米以上大深度載人深潛技術(shù)的國(guó)家,并立即引起世界的關(guān)注。
第37次下潛
7月13日,中國(guó)海南島東側(cè)南海海域,海面溫度30℃,海底地勢(shì)平緩,海水平均深度3757米。
“蛟龍?zhí)枴痹谶@里進(jìn)行第37次深潛試驗(yàn)。現(xiàn)場(chǎng)的人們并沒(méi)有預(yù)測(cè)到,這一次海試不僅完成了潛水器的系統(tǒng)調(diào)試,還將下潛深度增加了2米,達(dá)到3759米。海試現(xiàn)場(chǎng)總指揮劉峰說(shuō),“此前的海試已陸續(xù)選擇在50米、300米、1000米級(jí)海域進(jìn)行,這一階段試驗(yàn)的3000米級(jí)深度是一個(gè)重要階段?！?/p>
全球海洋平均深度為3682米。此前,只有上述四國(guó)的深海載人潛水器能在3500米級(jí)深度自如展開(kāi)科研與勘測(cè)活動(dòng)。
中國(guó)研制、試驗(yàn)中的深潛系統(tǒng)由“蛟龍?zhí)枴陛d人潛水器、水面支持系統(tǒng)(包括“向陽(yáng)紅09”海試船和水面A型起吊架等)、潛航員培訓(xùn)等三部分組成。
此時(shí),母船正航行在天氣狀況良好的海面上,“蛟龍?zhí)枴狈胖迷诤蠹装濉Ｏ聺摵?潛水器將通過(guò)聲波通訊等方式與母船建立聯(lián)系。母船能實(shí)時(shí)監(jiān)控潛水器的運(yùn)行深度、縱傾、橫搖、速度等數(shù)據(jù)和載人艙內(nèi)溫度、氧氣狀態(tài)等信息,并能即時(shí)發(fā)出調(diào)整指令。
潛水器載人艙內(nèi)可承載一名潛航員和兩名科研人員。主潛航員葉聰,31歲,已從事海洋研究工作七年,參與“蛟龍?zhí)枴痹O(shè)計(jì)研制,曾18次成功駕駛“蛟龍?zhí)枴碧皆L深海。
潛航員系統(tǒng)包括經(jīng)過(guò)專(zhuān)門(mén)訓(xùn)練的潛航員和試航員共11人,葉聰介紹說(shuō),“在海試階段,除潛航員外,還有工程調(diào)試人員進(jìn)入載人艙,對(duì)潛水器狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)與調(diào)試?！?/p>
海試前,中國(guó)大洋協(xié)會(huì)已對(duì)這片預(yù)選海域的地形、底流、地質(zhì)等進(jìn)行了長(zhǎng)期觀測(cè)與調(diào)查。海試前夕,試驗(yàn)海域也進(jìn)行了全面掃海,清除漁網(wǎng)等障礙。下潛前一天,參與下潛的人員會(huì)依照操作計(jì)劃再三溝通確認(rèn)。
清晨8點(diǎn),海試準(zhǔn)備到位。工作人員首先在后甲板上對(duì)潛水器的通訊設(shè)備、導(dǎo)航系統(tǒng)等各項(xiàng)性能進(jìn)行初步測(cè)試。葉聰說(shuō),“每次試驗(yàn)前都需要將一份長(zhǎng)長(zhǎng)的表格逐項(xiàng)確認(rèn)打鉤?！?/p>
“母船現(xiàn)場(chǎng)工作人員將實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)海面風(fēng)向、洋流速度、海水鹽度、密度等狀況,并據(jù)此調(diào)整潛水器性能參數(shù)。”劉峰告訴《中國(guó)新聞周刊》記者,“海試期間正值西南季風(fēng)強(qiáng)勁多發(fā)季節(jié),母船上還有天氣預(yù)報(bào)人員。”
隨后,三名潛航人員依次從頂部艙口進(jìn)入載人艙。水面測(cè)試開(kāi)始,A型起吊架將潛水器平穩(wěn)放置到海面上。
“蛟龍?zhí)枴辈捎贸Ｓ玫摹吧顫撈鳠o(wú)動(dòng)力下潛上浮技術(shù)”。潛水器兩側(cè)配備4塊壓載鐵,重量可以根據(jù)不同深度與要求調(diào)整。在下潛過(guò)程中,壓載鐵使?jié)撍骶邆湄?fù)浮力,按照一定速度下潛;當(dāng)潛水器到達(dá)設(shè)定深度時(shí),可操作拋載其中兩塊壓載鐵,使?jié)撍魈幱诹愀×彝顟B(tài),保持在這個(gè)深度上實(shí)現(xiàn)作業(yè),包括航行、拍照、取樣等;當(dāng)任務(wù)完成,再拋棄另外2塊壓鐵,使?jié)撍骶邆湔×?按照一定的速度上浮,到達(dá)水面。
“蛟龍?zhí)枴笨傇O(shè)計(jì)師徐芑南告訴《中國(guó)新聞周刊》記者,設(shè)計(jì)最快下潛上浮速度是42米每分鐘,到達(dá)7000米海底需要大約3小時(shí)。
這一次,潛水器以37米每分鐘勻速緩緩下潛,到達(dá)預(yù)定深度需要約100分鐘。期間,潛航員和母船每隔5分鐘或者20分鐘可能進(jìn)行一次通話。
深度顯示器上的數(shù)字開(kāi)始跳動(dòng),潛航員與調(diào)試人員也各就各位,首先根據(jù)預(yù)定計(jì)劃對(duì)潛水器性能進(jìn)行測(cè)試,如對(duì)航速、自動(dòng)控制系統(tǒng)等進(jìn)行考核;其次進(jìn)行潛航員身體和心理狀況監(jiān)測(cè);并測(cè)試潛水器的作業(yè)功能。葉聰告訴《中國(guó)新聞周刊》記者,“每次下潛到達(dá)預(yù)定深度后,我們通過(guò)插放國(guó)旗、采取水樣、抓獲海底生物等工作,進(jìn)行機(jī)械手操控訓(xùn)練和標(biāo)本采集訓(xùn)練?！?/p>
潛航工作中,潛航器需要接受海水壓力的考驗(yàn)。3000多米的深海,潛水器所承受的壓力將達(dá)到每平方米3000多噸,一個(gè)成年人的手掌大概是0.01平方米,這意味著載人艙表面一個(gè)手掌大的面積就將承受30多噸的壓力;如果到達(dá)7000米深度,則將承受70多噸壓力。
海水溫度也將隨深度增加而下降。當(dāng)天的海面溫度為30℃,艙內(nèi)39.7℃。下潛到3500米左右,海水溫度已經(jīng)降至2℃,潛水器主體結(jié)構(gòu)溫度也隨之下降。葉聰說(shuō),“艙內(nèi)溫度將保持在15℃左右。”
“海底壓力與溫度變化也是下潛的重要參數(shù),”劉峰告訴《中國(guó)新聞周刊》記者,“潛水器大部分結(jié)構(gòu)由鈦合金構(gòu)成,在壓力增大和溫度降低作用下,載人球體等體積將變小,浮力也將發(fā)生變化。所以,每一次下潛都需要對(duì)壓載鐵的重量進(jìn)行精密計(jì)算?！?/p>
海底懸停中,“蛟龍?zhí)枴痹诤５拙徛叫?一片未知世界在潛航員眼前展開(kāi),葉聰看到“艙外漆黑,各種奇異的海洋生物在燈光中不斷出現(xiàn)”。
完成當(dāng)天的預(yù)定任務(wù)后,“蛟龍?zhí)枴崩^續(xù)在海底定高(在設(shè)定的離地高度,自動(dòng)跟蹤海底地形)緩慢航行,下午4時(shí)53分23秒,找到了該海域3759米深處。
下午6時(shí)左右,“蛟龍?zhí)枴痹诤Ｃ媛淙沼鄷熤懈〕鏊妗．?dāng)天的下潛時(shí)間為9小時(shí)零3分,接近設(shè)計(jì)最大工作時(shí)長(zhǎng)12小時(shí)。
潛航人員回到母船甲板上時(shí),他們被潑了一盆海水。葉聰說(shuō),這是每次海試后的歡迎儀式,“大家都很興奮,給你澆上一盆海水,從上到下濕透,然后把你舉起來(lái)?！?/p>
3000米的“逗號(hào)”
這是3000米級(jí)海試中下潛最深的一次。
從5月31日到7月18日,“蛟龍?zhí)枴陛d人潛水器在中國(guó)南海進(jìn)行了密集的海上試驗(yàn):共完成17次下潛,其中7次超過(guò)2000米深度,4次突破3000米。劉峰介紹說(shuō),“蛟龍?zhí)枴痹?000米級(jí)的多項(xiàng)性能和功能指標(biāo)通過(guò)了驗(yàn)證,其中包括耐壓結(jié)構(gòu)及設(shè)備、水面支持系統(tǒng)、無(wú)動(dòng)力下潛上浮系統(tǒng)、蓄電池及供電設(shè)備等18個(gè)項(xiàng)目。
“蛟龍?zhí)枴鄙詈］d人潛水器研制專(zhuān)項(xiàng)總設(shè)計(jì)師徐芑南介紹,海試前,中船重工集團(tuán)公司702所首先進(jìn)行了模擬壓力測(cè)試和密封性能測(cè)試。壓力測(cè)試中,潛水器被放置在一個(gè)密閉的壓力桶裝置里,以水增壓模擬7000米深處海水壓力的方式,對(duì)每個(gè)部件進(jìn)行了70兆帕壓力考核。
2009年8月15日,首次海試開(kāi)始,“蛟龍?zhí)枴毕聺?需要解決的問(wèn)題逐漸浮出水面。葉聰說(shuō),“37次海試中,一共有11人參與了下潛試驗(yàn),其中潛航員3人,試航員8人,參加海試的參試人員有170多人?！?/p>
去年8月15日至24日50米級(jí)海試時(shí),水聲通信一直不能建立,海試母船無(wú)法找到潛水器;8月28日,300米級(jí)海試時(shí),一只主蓄電池爆裂;1000米級(jí)海試期間,遭遇惡劣天氣,只能選擇10月3日下水,這一天進(jìn)行了高速水聲通信的試驗(yàn);2010年6月,3000米級(jí)海試?yán)袡z查中,發(fā)現(xiàn)幾滴海水進(jìn)入高度計(jì)中造成絕緣故障。
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王家敏
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全球海洋平均深度為3682米。此前,只有上述四國(guó)的深海載人潛水器能在3500米級(jí)深度自如展開(kāi)科研與勘測(cè)活動(dòng)。
中國(guó)研制、試驗(yàn)中的深潛系統(tǒng)由“蛟龍?zhí)枴陛d人潛水器、水面支持系統(tǒng)(包括“向陽(yáng)紅09”海試船和水面A型起吊架等)、潛航員培訓(xùn)等三部分組成。
此時(shí),母船正航行在天氣狀況良好的海面上,“蛟龍?zhí)枴狈胖迷诤蠹装濉Ｏ聺摵?潛水器將通過(guò)聲波通訊等方式與母船建立聯(lián)系。母船能實(shí)時(shí)監(jiān)控潛水器的運(yùn)行深度、縱傾、橫搖、速度等數(shù)據(jù)和載人艙內(nèi)溫度、氧氣狀態(tài)等信息,并能即時(shí)發(fā)出調(diào)整指令。
潛水器載人艙內(nèi)可承載一名潛航員和兩名科研人員。主潛航員葉聰,31歲,已從事海洋研究工作七年,參與“蛟龍?zhí)枴痹O(shè)計(jì)研制,曾18次成功駕駛“蛟龍?zhí)枴碧皆L深海。
潛航員系統(tǒng)包括經(jīng)過(guò)專(zhuān)門(mén)訓(xùn)練的潛航員和試航員共11人,葉聰介紹說(shuō),“在海試階段,除潛航員外,還有工程調(diào)試人員進(jìn)入載人艙,對(duì)潛水器狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)與調(diào)試?！?/p>
海試前,中國(guó)大洋協(xié)會(huì)已對(duì)這片預(yù)選海域的地形、底流、地質(zhì)等進(jìn)行了長(zhǎng)期觀測(cè)與調(diào)查。海試前夕,試驗(yàn)海域也進(jìn)行了全面掃海,清除漁網(wǎng)等障礙。下潛前一天,參與下潛的人員會(huì)依照操作計(jì)劃再三溝通確認(rèn)。
清晨8點(diǎn),海試準(zhǔn)備到位。工作人員首先在后甲板上對(duì)潛水器的通訊設(shè)備、導(dǎo)航系統(tǒng)等各項(xiàng)性能進(jìn)行初步測(cè)試。葉聰說(shuō),“每次試驗(yàn)前都需要將一份長(zhǎng)長(zhǎng)的表格逐項(xiàng)確認(rèn)打鉤?！?/p>
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隨后,三名潛航人員依次從頂部艙口進(jìn)入載人艙。水面測(cè)試開(kāi)始,A型起吊架將潛水器平穩(wěn)放置到海面上。
“蛟龍?zhí)枴辈捎贸Ｓ玫摹吧顫撈鳠o(wú)動(dòng)力下潛上浮技術(shù)”。潛水器兩側(cè)配備4塊壓載鐵,重量可以根據(jù)不同深度與要求調(diào)整。在下潛過(guò)程中,壓載鐵使?jié)撍骶邆湄?fù)浮力,按照一定速度下潛;當(dāng)潛水器到達(dá)設(shè)定深度時(shí),可操作拋載其中兩塊壓載鐵,使?jié)撍魈幱诹愀×彝顟B(tài),保持在這個(gè)深度上實(shí)現(xiàn)作業(yè),包括航行、拍照、取樣等;當(dāng)任務(wù)完成,再拋棄另外2塊壓鐵,使?jié)撍骶邆湔×?按照一定的速度上浮,到達(dá)水面。
“蛟龍?zhí)枴笨傇O(shè)計(jì)師徐芑南告訴《中國(guó)新聞周刊》記者,設(shè)計(jì)最快下潛上浮速度是42米每分鐘,到達(dá)7000米海底需要大約3小時(shí)。
這一次,潛水器以37米每分鐘勻速緩緩下潛,到達(dá)預(yù)定深度需要約100分鐘。期間,潛航員和母船每隔5分鐘或者20分鐘可能進(jìn)行一次通話。
深度顯示器上的數(shù)字開(kāi)始跳動(dòng),潛航員與調(diào)試人員也各就各位,首先根據(jù)預(yù)定計(jì)劃對(duì)潛水器性能進(jìn)行測(cè)試,如對(duì)航速、自動(dòng)控制系統(tǒng)等進(jìn)行考核;其次進(jìn)行潛航員身體和心理狀況監(jiān)測(cè);并測(cè)試潛水器的作業(yè)功能。葉聰告訴《中國(guó)新聞周刊》記者,“每次下潛到達(dá)預(yù)定深度后,我們通過(guò)插放國(guó)旗、采取水樣、抓獲海底生物等工作,進(jìn)行機(jī)械手操控訓(xùn)練和標(biāo)本采集訓(xùn)練?！?/p>
潛航工作中,潛航器需要接受海水壓力的考驗(yàn)。3000多米的深海,潛水器所承受的壓力將達(dá)到每平方米3000多噸,一個(gè)成年人的手掌大概是0.01平方米,這意味著載人艙表面一個(gè)手掌大的面積就將承受30多噸的壓力;如果到達(dá)7000米深度,則將承受70多噸壓力。
海水溫度也將隨深度增加而下降。當(dāng)天的海面溫度為30℃,艙內(nèi)39.7℃。下潛到3500米左右,海水溫度已經(jīng)降至2℃,潛水器主體結(jié)構(gòu)溫度也隨之下降。葉聰說(shuō),“艙內(nèi)溫度將保持在15℃左右。”
“海底壓力與溫度變化也是下潛的重要參數(shù),”劉峰告訴《中國(guó)新聞周刊》記者,“潛水器大部分結(jié)構(gòu)由鈦合金構(gòu)成,在壓力增大和溫度降低作用下,載人球體等體積將變小,浮力也將發(fā)生變化。所以,每一次下潛都需要對(duì)壓載鐵的重量進(jìn)行精密計(jì)算?！?/p>
海底懸停中,“蛟龍?zhí)枴痹诤５拙徛叫?一片未知世界在潛航員眼前展開(kāi),葉聰看到“艙外漆黑,各種奇異的海洋生物在燈光中不斷出現(xiàn)”。
完成當(dāng)天的預(yù)定任務(wù)后,“蛟龍?zhí)枴崩^續(xù)在海底定高(在設(shè)定的離地高度,自動(dòng)跟蹤海底地形)緩慢航行,下午4時(shí)53分23秒,找到了該海域3759米深處。
下午6時(shí)左右,“蛟龍?zhí)枴痹诤Ｃ媛淙沼鄷熤懈〕鏊妗．?dāng)天的下潛時(shí)間為9小時(shí)零3分,接近設(shè)計(jì)最大工作時(shí)長(zhǎng)12小時(shí)。
潛航人員回到母船甲板上時(shí),他們被潑了一盆海水。葉聰說(shuō),這是每次海試后的歡迎儀式,“大家都很興奮,給你澆上一盆海水,從上到下濕透,然后把你舉起來(lái)?！?/p>
3000米的“逗號(hào)”
這是3000米級(jí)海試中下潛最深的一次。
從5月31日到7月18日,“蛟龍?zhí)枴陛d人潛水器在中國(guó)南海進(jìn)行了密集的海上試驗(yàn):共完成17次下潛,其中7次超過(guò)2000米深度,4次突破3000米。劉峰介紹說(shuō),“蛟龍?zhí)枴痹?000米級(jí)的多項(xiàng)性能和功能指標(biāo)通過(guò)了驗(yàn)證,其中包括耐壓結(jié)構(gòu)及設(shè)備、水面支持系統(tǒng)、無(wú)動(dòng)力下潛上浮系統(tǒng)、蓄電池及供電設(shè)備等18個(gè)項(xiàng)目。
“蛟龍?zhí)枴鄙詈］d人潛水器研制專(zhuān)項(xiàng)總設(shè)計(jì)師徐芑南介紹,海試前,中船重工集團(tuán)公司702所首先進(jìn)行了模擬壓力測(cè)試和密封性能測(cè)試。壓力測(cè)試中,潛水器被放置在一個(gè)密閉的壓力桶裝置里,以水增壓模擬7000米深處海水壓力的方式,對(duì)每個(gè)部件進(jìn)行了70兆帕壓力考核。
2009年8月15日,首次海試開(kāi)始,“蛟龍?zhí)枴毕聺?需要解決的問(wèn)題逐漸浮出水面。葉聰說(shuō),“37次海試中,一共有11人參與了下潛試驗(yàn),其中潛航員3人,試航員8人,參加海試的參試人員有170多人?！?/p>
去年8月15日至24日50米級(jí)海試時(shí),水聲通信一直不能建立,海試母船無(wú)法找到潛水器;8月28日,300米級(jí)海試時(shí),一只主蓄電池爆裂;1000米級(jí)海試期間,遭遇惡劣天氣,只能選擇10月3日下水,這一天進(jìn)行了高速水聲通信的試驗(yàn);2010年6月,3000米級(jí)海試?yán)袡z查中,發(fā)現(xiàn)幾滴海水進(jìn)入高度計(jì)中造成絕緣故障。
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