徐小龍

千百年來，在廣袤的大海上，人類制造船舶航行到世界各地。從簡單的人力木槳到復(fù)雜的風(fēng)帆，再到先進(jìn)的蒸汽機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)，雖然船舶的動(dòng)力系統(tǒng)得到全面升級(jí)，但船舶依然逃不脫狂風(fēng)巨浪的威脅。深入大洋深海成為人類的夢(mèng)想。

隨著科技的發(fā)展，潛入深海的裝備不再只是存在于文學(xué)幻想作品中，《海底兩萬里》中的“鸚鵡螺”號(hào)已成為現(xiàn)實(shí)中的載人潛水器，且廣泛應(yīng)用在海洋環(huán)境科學(xué)考察、洋底礦產(chǎn)資源開發(fā)、極地深海運(yùn)輸探測(cè)、海底打撈救援考古、深海商業(yè)觀光旅游等諸多領(lǐng)域?；诖?，馬里亞納海溝也不再是遙不可及的未知深淵。

我們中國的潛水器起步較晚，但是發(fā)展迅速，如今已經(jīng)接近甚至達(dá)到國際先進(jìn)水平。那深海潛水器是什么樣子呢？都有哪些特點(diǎn)？今天就讓我們一起認(rèn)識(shí)一下我國深海潛水器大家族的“兄弟姐妹”吧！

載人潛水器（HOV）

具有水下觀察和作業(yè)能力的潛水裝置，主要用來執(zhí)行水下考察、海底勘探、海底開發(fā)和打撈、救生等任務(wù)，并可以作為潛水人員水下活動(dòng)的作業(yè)基地。

“蛟龍”號(hào)

2012 年6 月，“蛟龍”號(hào)在太平洋馬里亞納海溝實(shí)現(xiàn)了7062 米的最大下潛深度，這標(biāo)志著我國實(shí)現(xiàn)了載人潛水裝備從0 到1 的跨越，具有重要的劃時(shí)代意義。

“蛟龍”號(hào)是我國第一臺(tái)自行設(shè)計(jì)、自主集成研制的載人潛水器，長8.2 米，重22 噸。它的載人艙是一個(gè)密閉球體艙，直徑2.1 米，用鈦合金制造，強(qiáng)度大，比重小。艙內(nèi)最重要的是生命支持系統(tǒng)，包括供氧系統(tǒng)和二氧化碳過濾系統(tǒng)，可供3 名科考隊(duì)員使用84 個(gè)小時(shí)。

“蛟龍”號(hào)的外殼采用復(fù)合材料制成，具有質(zhì)量輕、導(dǎo)熱慢、強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，可以很好地保護(hù)內(nèi)部設(shè)備，幫助其獲得較大浮力，完成深?？瓶既蝿?wù)后可迅速上浮。

“蛟龍”號(hào)前端有一個(gè)存放深海樣品的小平臺(tái)，這里一般會(huì)放置一個(gè)四方形的采樣籃和一個(gè)小水箱，用來存放采集的各種深海生物樣品和地質(zhì)巖石樣品。機(jī)械臂可以像人的手臂一樣實(shí)現(xiàn)各種角度的抓握，用于完成一些精細(xì)動(dòng)作，比如抓海參、海綿、?？壬詈Ｉ铩?/p>

“奮斗者”號(hào)

2020年11月10日8時(shí)12分，我國自主研發(fā)的萬米級(jí)載人潛水器——“奮斗者”號(hào)在馬里亞納海溝成功坐底10909米，刷新了我國深?？瓶技o(jì)錄。至此，我國的潛水器可以抵達(dá)這個(gè)藍(lán)色星球大洋深處的每一個(gè)角落。

要知道潛入萬米深海是難上加難，巨大的深海壓力、無法實(shí)現(xiàn)電磁通信的海水環(huán)境、復(fù)雜的海底地形和未知的洋底生物，都會(huì)給潛水器帶來滅頂之災(zāi)。面對(duì)深海的重重關(guān)卡，高4米、長10米、寬3米、重35噸的“奮斗者”號(hào)練就了一身本領(lǐng)。

“深海勇士”號(hào)

2017年10月，我國自主研發(fā)的第二臺(tái)載人潛水器——4500米級(jí)的“深海勇士”號(hào)在南海順利完成海上試驗(yàn)，它是世界上唯一一臺(tái)可以開展常規(guī)化夜?jié)撟鳂I(yè)的載人潛水器。

2018年，“深海勇士”號(hào)開展了中國首次深?？脊殴ぷ鳎瑒?chuàng)造了中國載人深潛作業(yè)新紀(jì)錄。

“深海勇士”號(hào)在“蛟龍”號(hào)的基礎(chǔ)上完成了全方位升級(jí)，比如“蛟龍”號(hào)為了省電，完全依靠浮力和重力實(shí)現(xiàn)上浮和下潛，而“深海勇士”號(hào)的電池可以加速上浮和下潛；“蛟龍”號(hào)只有3個(gè)觀察窗，而“深海勇士”號(hào)有5個(gè)，這大大拓寬了深潛員的視野，更有利于記錄海底地貌和采集海底樣品。

從“蛟龍”號(hào)的“自主集成研制”到“深海勇士”號(hào)的“自主研發(fā)”，看似幾個(gè)字的變化，其實(shí)對(duì)關(guān)鍵技術(shù)瓶頸的突破耗費(fèi)了我國科研工作者十余年的時(shí)間。在此過程中，我國實(shí)現(xiàn)了載人艙、電池、高壓海水泵、推進(jìn)器、浮力外殼、機(jī)械手臂、液壓系統(tǒng)、聲學(xué)通信等軟硬件核心技術(shù)的自主化，為深海載人潛水器“中國制造”開辟了新道路。

合金骨骼：“奮斗者”號(hào)的核心部件是載人艙，性能優(yōu)良的鈦合金作為原材料，加上特殊的焊接技術(shù)，制作成抗壓性能非常好的圓球形，對(duì)抗深海的壓力綽綽有余。

玻璃外衣：“奮斗者”號(hào)的外殼是“納米空心玻璃微球”，這種特殊的浮力材料，在混合了樹脂基材后，就像一件救生衣，幫助潛水器從萬米深海浮上水面。

變溫心臟：“奮斗者”號(hào)有一個(gè)能量十足的鋰電池心臟，電池外殼由密封箱包裹，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量熱量。工程師給鋰電池之間的空隙里充滿了油，這樣就可以快速將熱量散發(fā)到箱外，保護(hù)電池正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

渾身眼睛：面對(duì)深海復(fù)雜的地形，“奮斗者”號(hào)渾身都是眼睛和嘴巴，有負(fù)責(zé)成像繪圖的測(cè)深側(cè)掃聲吶和前視成像聲吶，有負(fù)責(zé)躲避障礙的定位聲吶、多普勒聲吶和避碰聲吶，還有負(fù)責(zé)和母船聯(lián)絡(luò)的水聲通信機(jī)。

“海龍”系列

“海龍”系列分別是“海龍二號(hào)”“海龍11000”“海龍三號(hào)”?！昂｝埗?hào)”和“海龍三號(hào)”的外形像方盒子，“海龍11000”的外形則像小巧的飛艇，但不管是什么樣的外形，它們都有一個(gè)長長的“臍帶纜繩”。這條纜繩將遠(yuǎn)程遙控潛水器和母船連接在一起，科學(xué)家不僅可以通過纜繩遠(yuǎn)程遙控潛水器的行動(dòng)，也可以通過這條纜繩將深海影像傳輸?shù)侥复稀?p>

“海龍三號(hào)”

“海龍三號(hào)”是我國研制的勘查作業(yè)型遠(yuǎn)程遙控潛水器，設(shè)計(jì)的最大作業(yè)水深為6000米。2019年4月，在中國大洋科考第52航次中，“海龍三號(hào)”在西南印度洋洋中脊龍旂（qí）熱液口多次成功下潛，在海底最長連續(xù)工作6個(gè)小時(shí)。

“海龍二號(hào)”

“海龍二號(hào)”是我國自主研制的水下機(jī)器人，高約3.8米，長寬均約1.8米，最大能提取250千克的物品。2009年10月，在中國大洋科考第21航次中，“海龍二號(hào)”在東太平洋海隆海底發(fā)現(xiàn)熱液區(qū)罕見的巨大“黑煙囪”并取回約7千克樣品。

“海龍11000”

“海龍11000”是我國自主研制的萬米級(jí)深海遠(yuǎn)程遙控潛水器，設(shè)計(jì)的最大工作深度為1.1萬米。2018年9月，在中國大洋科考第48航次中，“海龍11000”在西北太平洋海山區(qū)最大下潛深度達(dá)5630米，創(chuàng)造了我國深海遠(yuǎn)程遙控潛水器的深潛紀(jì)錄。

機(jī)器人潛水器家族

遠(yuǎn)程遙控潛水器（ROV）

一般需要遠(yuǎn)程操控，絕大多數(shù)都由纜繩控制，就像有線遙控玩具一樣。

“海馬”號(hào)

“海馬”號(hào)是我國自主研制的首臺(tái)4500米級(jí)深海遠(yuǎn)程遙控潛水器，是繼“蛟龍”號(hào)之后，我國深海高技術(shù)領(lǐng)域又一標(biāo)志性成果。2015年3月，在中國大洋科考第36航次中，“海馬”號(hào)在我國南海海底首次發(fā)現(xiàn)了海底“冷泉”，那里有大量雙殼類生物、碳酸鹽結(jié)殼、菌席和氣體滲漏現(xiàn)象，該“冷泉”后被命名為“海馬冷泉”。

“海星6000”

“海星6000”是我國自主研制的首臺(tái)6000米級(jí)深海遠(yuǎn)程遙控潛水器。2018年10月，在我國6000米級(jí)科考潛次中，“海星6000”連續(xù)工作3個(gè)小時(shí)，最大下潛深度突破6000米，打破我國深海遠(yuǎn)程遙控潛水器的最大下潛深度紀(jì)錄，標(biāo)志著我國有纜遙控水下機(jī)器人平臺(tái)和應(yīng)用技術(shù)又邁上了新臺(tái)階。

“發(fā)現(xiàn)”號(hào)

“發(fā)現(xiàn)”號(hào)是4500米級(jí)的遠(yuǎn)程遙控潛水器，它配備了溫度計(jì)、生物采集器、采泥箱等多種科考工具，超強(qiáng)的機(jī)械手能夠抓取300千克以上的樣品，堪稱“深海大力士”。2022年7月，“發(fā)現(xiàn)”號(hào)順利完成了第300個(gè)海洋科考潛次。

機(jī)器人潛水器家族

自主式潛水器（AUV）

有更強(qiáng)的自主性，不需要用纜繩進(jìn)行操控，有點(diǎn)兒像可以獨(dú)立干活兒的掃地機(jī)器人。

“潛龍”系列

“潛龍”系列包括“潛龍一號(hào)”“潛龍二號(hào)”“潛龍三號(hào)”“潛龍四號(hào)”?！皾擙堃惶?hào)”和“潛龍四號(hào)”長得像魚雷；“潛龍二號(hào)”和“潛龍三號(hào)”的外形酷似小丑魚。“潛龍”系列是擁有很強(qiáng)自主性的自主式潛水器，和遠(yuǎn)程遙控潛水器不同的是，它們沒有長長的“臍帶纜繩”，完全可以根據(jù)規(guī)劃好的程序自動(dòng)完成既定路徑任務(wù)，即使是遇到復(fù)雜的海底地形，它們也能順利通過。

“潛龍一號(hào)”

“潛龍一號(hào)”長4.6米，直徑0.8米，重1.5噸。作為我國首臺(tái)自主研制的無人無纜潛水器，最大設(shè)計(jì)下潛深度達(dá)到6000米。相較于“潛龍二號(hào)”和“潛龍三號(hào)”，“潛龍一號(hào)”更適宜在地勢(shì)較為平坦的深海海底工作。

“潛龍二號(hào)”

“潛龍二號(hào)”在“潛龍一號(hào)”的基礎(chǔ)上改變外形，更好地適應(yīng)了海底洋中脊的復(fù)雜地形，可以自如地翻山越嶺，在機(jī)動(dòng)性、避碰能力等方面均有提高。為我國海底多金屬硫化物調(diào)查和勘探提供了高效、精細(xì)、綜合的先進(jìn)手段。

2015年，在中國大洋科考第40航次中，“潛龍一號(hào)”和“潛龍二號(hào)”首次投入應(yīng)用。2020年2月，“潛龍二號(hào)”在大洋科考第58航次中，在近海底工作超過43個(gè)小時(shí)，最大潛深3109米。

“潛龍三號(hào)”

“潛龍三號(hào)”長3.5米，高1.5米，重1.5噸，無論是外形還是重量，都與“潛龍二號(hào)”非常相似，兩者可以說是“雙胞胎”?！皾擙埲?hào)”同樣是以在深海復(fù)雜的地形環(huán)境下進(jìn)行資源勘查為主要應(yīng)用方向，在“潛龍二號(hào)”的基礎(chǔ)上進(jìn)行了優(yōu)化升級(jí)。

2018年4月，“潛龍三號(hào)”在南海北部陸坡東沙西南海域順利完成第一潛，拍了數(shù)千張水下1400米左右的海底照片。作為深海調(diào)查測(cè)量的利器，“潛龍三號(hào)”將船上科考人員從危險(xiǎn)的工作中解放了出來。

“潛龍四號(hào)”

“潛龍四號(hào)”可以說與“潛龍一號(hào)”是“雙胞胎”，兩者外形相似，且都是6000米級(jí)的深海潛水器。2020年，“潛龍四號(hào)”和“潛龍一號(hào)”聯(lián)合完成了太平洋科考航次任務(wù)。

“探索”系列

“探索”系列包括“探索4500”“探索1000”，另外還有“探索100”。

“探索4500”

“探索4500”和“潛龍二號(hào)”外形相似，2018年研制成功，它的目標(biāo)直指地球兩極。2021年7月，“探索4500”搭乘“雪龍2”號(hào)科考船參加我國第12次北極科考，克服了海冰快速移動(dòng)和回收海域面積狹小等困難，在接近北極點(diǎn)的北緯85°附近完成了科考任務(wù)。這也是我國首次利用自主式潛水器在北極完成科考任務(wù)。

“悟空”號(hào)

“悟空”號(hào)的外形四四方方，上面畫有孫悟空的動(dòng)畫形象。2021年，“悟空”號(hào)創(chuàng)造了7709米的亞洲深潛紀(jì)錄。2021年10月，“悟空”號(hào)在馬里亞納海溝完成了10009米、10888米、10872米、10896米共計(jì)4次超萬米的大深度下潛，打破了國際同型號(hào)潛水器2020年創(chuàng)造的10028米的世界紀(jì)錄。勇探“龍宮”的“悟空”號(hào)，揭開了深海的神秘面紗。

“探索1000”

“探索1000”和“潛龍一號(hào)”長得非常像，2019年，它參加了我國第36次南極科考，完成了南大洋海洋環(huán)境調(diào)查任務(wù)，在水下連續(xù)工作了35小時(shí)，獲得了海流、溫度、鹽度等大量水文探測(cè)數(shù)據(jù)，為極地冰蓋冰架下的科學(xué)研究提供了又一種重要手段。

另外還有“探索100”這位小兄弟，它就像縮小版的“探索1000”，主要應(yīng)用于淺海水域的海洋環(huán)境和地質(zhì)調(diào)查，曾多次應(yīng)用到我國青藏高原湖泊的探測(cè)工作中。

水下直升機(jī)

水下直升機(jī)是我國具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的一種新概念自主式潛水器，之所以叫直升機(jī)，是因?yàn)樗鼡碛凶杂善鸾?、定點(diǎn)懸停、全周轉(zhuǎn)向和貼底航行等常規(guī)自主式潛水器難以實(shí)現(xiàn)的功能。2021年9月，水下直升機(jī)在南海完成海試驗(yàn)收，下潛深度超過1000米。

機(jī)器人潛水器家族

自主遙控潛水器（ARV）

全能型潛水器，它綜合了前兩者的優(yōu)勢(shì)，技術(shù)更加先進(jìn)，性能更加穩(wěn)定，非常適合在極端環(huán)境下開展工作。

“海斗”系列

“海斗”系列是全海深自主遙控潛水器，也就是說，地球上的所有海域它都可以下潛至洋底，即使是萬米深淵也不在話下。

“海斗”號(hào)

“海斗”號(hào)于2016年問世，它的外形有點(diǎn)兒像頭頂天線的“海綿寶寶”。它曾在3年時(shí)間里11次抵達(dá)萬米深淵，最大下潛深度達(dá)10905米，不但獲得我國首批全海深溫鹽數(shù)據(jù)和視頻影像，還實(shí)現(xiàn)了我國首次全海深高清視頻現(xiàn)場(chǎng)直播。

“海斗一號(hào)”

“海斗一號(hào)”則更厲害了，它的外形和“海斗”號(hào)完全不一樣，它更像一條大金魚，本領(lǐng)也多了不少?！昂６芬惶?hào)”既能在洋底大范圍自主巡航探測(cè)，又能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)定點(diǎn)精細(xì)觀測(cè)，還能夠通過機(jī)械手采集樣品，也就是說它實(shí)現(xiàn)了ROV、AUV、ARV三種模式的潛水器的功能切換，更加適應(yīng)不同海域的科考與探測(cè)需求。2020年，它打破了“海斗”號(hào)的下潛紀(jì)錄，潛入10907米的深海。2021年，它在10800米的深淵采集了海底樣品。

“北極”號(hào)

“北極”號(hào)曾先后兩次參加我國的北極科學(xué)考察，分別在2008年和2010年跟隨“雪龍”號(hào)科考船參加了我國第3次和第4次北極科考，在北緯84°和86°開展冰下海洋調(diào)查，創(chuàng)造了我國水下機(jī)器人在高緯度作業(yè)的紀(jì)錄。

“問海1號(hào)”

“問海1號(hào)”是6000米級(jí)的自主遙控潛水器，紅白相間的魚一樣的外形，乍一看還以為是“蛟龍”號(hào)的縮小版。“問海1號(hào)”雖然不是全海深級(jí)別，但“麻雀雖小，五臟俱全”，它也擁有“海斗一號(hào)”一樣的多工作模式，能夠高效地完成深海科考任務(wù)，服務(wù)于海洋環(huán)境調(diào)查、生物多樣性調(diào)查和礦產(chǎn)資源調(diào)查等科考工作。

“思源”號(hào)

“思源”號(hào)是新一代全海深自主遙控潛水器，2021年，它在西太平洋順利完成深海試驗(yàn)，最大下潛深度8072米，在海底的工作時(shí)間最長超過8小時(shí)。

機(jī)器人潛水器家族

自主水下滑翔機(jī)（AUG）

自主水下滑翔機(jī)是一種將傳統(tǒng)浮標(biāo)技術(shù)和水下機(jī)器人技術(shù)結(jié)合起來的新概念水下機(jī)器人。與其他潛水器最大的不同就是，自主水下滑翔機(jī)沒有螺旋槳推進(jìn)器，而是安裝了類似魚鰾的油囊，通過改變油囊體積的大小，實(shí)現(xiàn)自主水下滑翔機(jī)的下潛和上浮。

“海翼”系列

“海翼”系列的水下滑翔機(jī)，總共有三種型號(hào)，分別是“海翼300”“海翼1000”“海翼7000”，以此應(yīng)對(duì)淺海、深海的勘查。

“海翼1000”

“海翼1000”設(shè)計(jì)的最大下潛深度是1000米，可連續(xù)工作3個(gè)月。2017年10月，“海翼1000”在南海北部無故障連續(xù)工作91天，創(chuàng)下了我國水下滑翔機(jī)連續(xù)工作時(shí)間最長紀(jì)錄，讓中國成為繼美國之后第二個(gè)具有跨季度自主移動(dòng)海洋觀測(cè)能力的國家。

“海翼7000”

“海翼7000”主要是針對(duì)深淵海域的垂直剖面連續(xù)觀測(cè)需求研制的，設(shè)計(jì)的下潛最大深度是7000米。2016年7月，“海翼7000”前往馬里亞納海溝開展海上試驗(yàn)，下潛深度達(dá)到5751米，創(chuàng)造了我國水下滑翔機(jī)下潛深度最深紀(jì)錄。2017年3月，“海翼7000”在第三次深?？瓶贾凶畲笙聺撋疃冗_(dá)到6329米。

“海燕”系列

“海燕”系列是一種將浮力和螺旋槳推動(dòng)力結(jié)合在一起的水下滑翔機(jī)，從2002年至今，“海燕”系列不斷發(fā)展突破，在海洋觀測(cè)和探測(cè)領(lǐng)域大顯身手。

“海燕1500”

“海燕1500”長1.8米，直徑0.3米，重約70千克，設(shè)計(jì)最大工作深度1500米，最大航程1000千米，可持續(xù)不間斷工作30天左右，具備獨(dú)立在水下全天候工作的能力。在不斷的發(fā)展中，“海燕”系列不斷刷新著下潛深度，2020年，2臺(tái)萬米級(jí)“海燕－X”水下滑翔機(jī)甚至突破了萬米的下潛紀(jì)錄。

1000米、4000米、10000米……深海潛水器的發(fā)展讓我們?nèi)祟惒粩嗤黄浦聺撋疃?，它作為深海探測(cè)的重要一環(huán)，讓我們更加全面地了解海洋，了解地球。說不定將來的某一天，我們能從這些潛水器收集的數(shù)據(jù)中，了解生命誕生的奧秘。