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“奋斗者”号探寻万米深海

2020-11-11 14:271520综合整理中国水运网

11月10日8时12分,中国“奋斗者”号载人潜水器在马里亚纳海沟成功坐底,坐底深度10909米,创造了中国载人深潜的新纪录。

近年来,我国快速发展深潜设备,从“蛟龙号”“深海勇士号”到如今的“奋斗者”号,它们已经成为深海探索的尖兵。这些大国重器离不开几代科研工作者探索海洋、奉献海洋的专业与执着。他们就像不断走向深海的战士,为我们探寻着大洋深处的奥秘。

“奋斗者”号成功坐底马里亚纳海沟

2020年10月27日,中国载人潜水器“奋斗者”号,在西太平洋马里亚纳海沟成功下潜突破1万米,达到10058米,创造了中国载人深潜的新纪录。11月10日,“奋斗者”号再次向万米深海冲击。4时50分左右,中国载人潜水器“奋斗者”号布放;7点42分,“奋斗者”号顺利突破一万米的海底深度,“奋斗者”号海试现场指挥部随之爆发出热烈的欢呼声。北京时间8时12分,中国“奋斗者”号载人潜水器在马里亚纳海沟成功坐底,坐底深度10909米。

坐底是在综合考虑潜水器速度、姿态和海底地质情况下,让“奋斗者”号人为地在海底着陆,有人将其形容为“踩一脚刹车”,以便于接下来在海底进行科考和作业。

据介绍,坐底之后,“奋斗者”号将在海底进行包括采样在内的海底作业、巡航等环节,时间持续六个小时,这也是“奋斗者”号在海底设计最长的作业时间。而今天,“奋斗者”号还要再向这个纪录发起挑战,看看其设计性能是否完全达标。

“万米的海底,妙不可言。希望我们能够通过‘奋斗者’的画面,向大家展示万米海底。”这是在“奋斗者”号海试现场指挥部,通过搭载的声学通信系统,万米深海传来的潜航员声音。

潜航员还透露“我们现在正在近底航行观察”“海底有很多不明的体积比较小的海参,现在具体观察寻找比较有价值的生物和观测机制。”

坐底之后,“奋斗者”号将在海底进行包括采样在内的海底作业、巡航等环节,时间持续6个小时,这也是“奋斗者”号在海底设计最长的作业时间。

探寻深海未知世界

“奋斗者”号总设计师、万米海试总指挥叶聪介绍,海洋面积占地球面积71%,海水占地球水资源总量97%,海底蕴藏丰富的资源,矿物和能源储量都超过陆地。而我们对太空、对月球的了解,都超过了深海。探索海洋、保护海洋、经略海洋、建设海洋强国,都与深潜密切相关,需要高技术深潜装备,来绘制深海“藏宝图”

万米深渊可谓是科研的“无人区”,全海深载人潜水器是“人无我无”的科考装备。以深渊进入技术、深渊探测技术为代表的深海技术,代表了当前国际深海工程技术领域的顶级水平。放眼全球,到访过万米深渊的全海深潜水器屈指可数。

以前人们以为,海面6000米以下的地方,由于超高的静水压力、缺乏阳光和食物供给,加之特殊的海底地形、剧烈的构造活动等多种极端环境因素,是一片死气沉沉、与世隔绝、毫无生命活力的世界。

然而,随着人们对深渊展开科学调查,这些认识正在被颠覆。以深渊地学、深渊生命科学为代表的深渊科学研究,代表了当前国际深海科学研究的最新前沿。

深海装备是深海大洋调查的有力保障,随着深海调查技术进步,全球近年来又陆续开展了多项大型深渊调查活动,发现了更多深渊新物种,深渊生物量和生命活力也远超预期。

我们为什么要探海?中国载人深潜“蛟龙”号首批潜航员、“载人深潜英雄”傅文韬认为:“深海探测,既是海洋资源勘探、科学研究的需要,也是环境保护的需要。作为深海探测的重要一环,我国载人深潜事业的不断发展,推动了海洋强国的建设,大大提升了我们的民族自信心和自豪感。”

“奋斗者”号里的“小秘密”

在茫茫大海上,如果把“奋斗者”号看作是前往深海的交通工具,那么从出门到完成任务后平安归来,这一路上“奋斗者”号会经历什么呢?把“奋斗者”号放入海里,总共分几步?

首先需要确认好下潜海域的水文、气象和地形信息,之后要对“奋斗者”号进行充油、充氧以及充电。

“奋斗者”号从“探索一号”科考船转移到海面,这一过程就叫“布放”。布放系统位于母船的后甲板上,由一个巨大的A形架、拖曳绞车和输运轨道等部分组成,可经受住恶劣海况风浪的考验,也是支撑“奋斗者”号日常存放、保养和检修的地方。

3名潜航员会在潜器推出前进入内部,在舱内进行通电检查,确保设备运转正常。之后,A架的两台液压臂会将潜器提起、移动、下放,最终布放到海面上。

“在船的后甲板上,戴着安全帽操作的人是非常有限的。整个团队虽然人少了,但是在海上分析问题、解决问题的效率高了。”叶聪说,这次万米海试,“奋斗者”号载人潜水器运行团队逐渐压缩,把更多的位置留给科学家。

据央视新闻报道,与布放时30摄氏度的海面温度相比,坐底马里亚纳海沟的“奋斗者”号,舱内温度只有20摄氏度左右;另外,随着湿度的增加,人的身体会感到更加寒冷。特别是主驾张伟,他的脚由于特别靠近球舱的球壳,那里温度只有1到2摄氏度,所以他的身体感受会更加强烈。因此,包括毛巾袜在内的防寒取暖衣服,就放在他们随身携带的包里,并需要根据个人身体感受随时增加衣物,做好脚底保暖。

布放后,舱门紧闭的“奋斗者”号就形成了一个密封球体,彻底将外部的海水和空气隔绝开来。

当母船想要与“奋斗者”号联系时,就需要使用无线电通信甚高频通信系统。建立通信后,就可以等待母船上的指挥中心下达命令了。

接到下潜命令后,蛙人小队就会帮助潜器脱钩,潜器就开始注水下潜。在临近海底后,潜器会抛掉第一组压载铁使自己达到悬浮在水中的均衡状态,并按照作业计划进行海底作业。完成作业后,潜器会抛载掉第二组压载铁,使潜器所受的浮力大于自身的重力,上浮返航。

经过几个小时的漫长归程,“奋斗者”号就会浮出海面,醒目的桔红色涂装和装载的GPS信号发射器会让母船迅速找到“奋斗者”号,“奋斗者”号只需依照之前的布放流程原路返回,就能平安返回母船。

“深蓝梦”一步步走进现实

10米,这是普通人在不携带任何潜水装备可以下潜到的深度;

113米,这是一名法国潜水员创造的裸潜纪录;

332米,这是人在借助水下呼吸器后下潜到的最深纪录;

10898.5米,这是2012年卡梅隆搭乘的“深海挑战者”号下潜到达的深度。

“奋斗者”号下潜的马里亚纳海沟一万米处,水压超过110兆帕,相当于2000头非洲象踩在一个人的背上。

马里亚纳海沟被称为“地球第四极”,其最深处接近11000米,也就是珠穆朗玛峰顶上再叠一座西岳华山的海拔高度……

“做载人深潜的时候,突破一个新的深度记录的时候,我们都明白很难,但是必须要去完成。”中科院声学所研究员、“奋斗者”号潜航员杨波在接受采访时说,“实际上9000米到11000米,对于我们来说都是未知的空白。一系列的这种不确定性,通过我们充分的准备来化解他们,解决他们。”

从百米浅海到万米深海,中国载人深潜事业劈风斩浪的几十年,我国先后突破了多项核心深潜技术。现在,让我们回顾那段历史,感受中国一代代深潜人的“深蓝梦”

7103救生艇是中国第一艘载人潜水器,自1971年开始研制,1986年成功。虽然它只能下潜300米,航速也只有四节,但也是那个年代最先进的救援型载人潜水器。

随着时间的推移,中国探索海洋的深度也在随之变化,比如1986年的“海人一号”,1994年的“探索”号等,这些越潜越深的潜水器为水下定位、声纳探测、抗压材料和机械控制等诸多领域积累了经验。

2010年7月,中国第一台自主设计和集成研制的载人潜水器“蛟龙”号下潜深度达到了3759米,中国成为继美、法、俄、日之后,世界上第五个掌握3500米大深度载人深潜技术的国家。2012年6月27日,这艘7000米级载人潜水器完成了它的终极挑战,最终将记录保持在了7062米。“蛟龙”号还拥有世界先进的悬停和自动驾驶功能,可以抵御海流的干扰,工作时稳稳地“定”在海底。

与十年立项、十年研制的“蛟龙”号不同,我国第二代载人潜水器——“深海勇士”号,从研制立项到海试交付只用了短短八年。作为我国自主研发的第二代载人深潜器,“深海勇士”号最大的亮点,是它的设计和制造都立足国内,国产化率达95%以上。其中,关键部件国产化率达91.3%,主要部件国产化率达86.4%

“奋斗者”号是国家十三五重点研发计划“深海关键技术与装备”专项支持的深海重大科技装备,2016年立项,由“蛟龙”号、“深海勇士”号载人潜水器的研发力量为主的科研团队承担。杨波和他的团队经历了从“蛟龙”号、“深海勇士”号到“奋斗者”号的一次次任务。

不可思议的是,在2016年“深海勇士”号都尚未下水的情况下,万米级载人潜水器就开始同步研制了。

中国“奋斗者”号载人潜水器,融合了之前两代深潜装备的优良血统,不仅采用了安全稳定、动力强劲的能源系统,还拥有更加先进的控制系统和定位系统,以及更加耐压的载人球舱和浮力材料。此外,下潜到万米深海的“奋斗者”号还将开展一系列科学考察和研究。

除了载人潜水器,我国还有“海斗”号、“海燕”号和“海翼”号等许许多多的无人潜水器。其中,“海斗”号,有远程遥控和自动作业两种模式,是中国首台万米级科考潜水器,让中国拥有了自主研究万米深海的能力。

(综合河北日报、央广网、新华网、科技日报等媒体报道)

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