從“蛟龍入海”邁向“深海開發(fā)”

　　6月1日，廈門國際郵輪碼頭。蜚聲中外的蛟龍?zhí)栞d人潛水器像一個(gè)大胖娃娃靜靜地躺在“向陽紅09”科考船的懷中。

　　此時(shí)，蛟龍?zhí)杽倓倛A滿完成了2016年試驗(yàn)性應(yīng)用航次第一航段的西北太平洋科考任務(wù)，隨母船“向陽紅09”返航抵達(dá)廈門進(jìn)行短暫的休整。不久后，它將開赴西太平洋馬里亞納海溝，展開本航次第二航段的科考任務(wù)。

　　在“向陽紅09”上，隨蛟龍?zhí)柾瓿山衲甑谝缓蕉慰瓶既蝿?wù)的中船重工七〇二所水下工程研究開發(fā)部主任、蛟龍?zhí)柛笨傇O(shè)計(jì)師胡震告訴記者，蛟龍?zhí)柶褚淹瓿闪?13個(gè)潛次。在此航段科考中，蛟龍?zhí)柎钶d6名科學(xué)家共開展了13次下潛作業(yè)，最大下潛深度6796米，在西北太平洋富鈷結(jié)殼合同區(qū)、全球深淵的代表性區(qū)域雅浦海溝，獲取了豐富的科考成果。

　　“僅2013年，蛟龍?zhí)柺状卧囼?yàn)性應(yīng)用所獲得的海底巨型生物樣品和高清視頻資料，就相當(dāng)于我國此前20年海洋考察成果的總和?！焙鹫f。

　　作為我國海洋技術(shù)發(fā)展的前沿與制高點(diǎn)，蛟龍?zhí)栞d人潛水器不僅是中國式自主創(chuàng)新的成功代表，也是我國海洋高科技發(fā)展的重大成果之一，更是我國從“深海進(jìn)入”“深海探測(cè)”到“深海開發(fā)”的一個(gè)里程碑。

　　走向深海的關(guān)鍵裝備

　　位于江蘇無錫的中船重工七〇二所，是蛟龍?zhí)栞d人潛水器的“娘家”。

　　在七〇二所的耐波性實(shí)驗(yàn)水池邊，所長何春榮介紹說，船舶或者海洋工程結(jié)構(gòu)物，必須在這里經(jīng)過模擬大海中各種波浪的耐波性測(cè)試，才能真正走向制造、走向大洋。七〇二所像這樣的實(shí)驗(yàn)室，大大小小有26座，總體規(guī)模在世界上處于前三位，是一個(gè)名副其實(shí)的船舶科研城。

　　何春榮說，海洋擁有的生物資源和礦產(chǎn)資源是陸地的千倍，物種總量占整個(gè)地球物種總量的85%。但到目前為止，人類對(duì)海洋的開發(fā)利用還主要局限在海洋淺表層，對(duì)深海的認(rèn)知非常少，更不用說開發(fā)了。造成這一切的原因中，有很大一部分就是缺乏有效的裝備。

　　深海載人潛水器是運(yùn)載科學(xué)家、工程技術(shù)人員以及各種電子裝置、特種設(shè)備快速精確地到達(dá)各種深海復(fù)雜環(huán)境，進(jìn)行高效勘探、科學(xué)考察和海底作業(yè)的裝備，是和平開發(fā)與利用深海資源的重要技術(shù)手段，在一定程度上代表著國家海洋資源的勘探開發(fā)能力。因此，研制大深度載人潛水器勢(shì)在必行。

　　從上世紀(jì)60年代開始，國際上載人潛水器研制就進(jìn)入了快速發(fā)展階段，美國、俄羅斯、法國、日本等發(fā)達(dá)國家紛紛研制出一系列大深度載人潛水器，最大下潛深度達(dá)到6500米，被廣泛應(yīng)用于各國的海洋科學(xué)研究和資源勘探中。

　　2002年6月11日，科技部正式把7000米載人潛水器列為國家863計(jì)劃重大專項(xiàng)，具體研制目標(biāo)是，瞄準(zhǔn)國際深海勘查作業(yè)前沿高技術(shù)的發(fā)展，研制一臺(tái)采用多種高新技術(shù)、新材料和新工藝的、擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的7000米載人潛水器，且總體技術(shù)指標(biāo)要達(dá)到國際領(lǐng)先水平。七〇二所作為總師單位，聯(lián)合中科院沈陽自動(dòng)化所、中科院聲學(xué)所負(fù)責(zé)載人潛水器的本體研制任務(wù)，同時(shí)承擔(dān)載人潛水器總裝與集成、潛航員培訓(xùn)等工作。一場(chǎng)深海技術(shù)領(lǐng)域的攻堅(jiān)戰(zhàn)由此拉開帷幕。

　　技術(shù)突破挑戰(zhàn)深海極限

　　研制載人潛水器要突破哪些技術(shù)障礙？

　　“首先就是海水壓力?！焙未簶s介紹說，7000米載人潛水器，要經(jīng)受的壓力是700個(gè)大氣壓，相當(dāng)于每一平方厘米面積上的壓力是700公斤，而我們平常家用的高壓鍋壓力也只有2個(gè)大氣壓。換算下來，蛟龍?zhí)?.1米直徑的載人艙球殼需要承受的壓力，相當(dāng)于14座埃菲爾鐵塔疊加在一起的重量。這么大的壓力，對(duì)潛水器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)材料都構(gòu)成了巨大的挑戰(zhàn)。

　　其次，在海水中，我們通常采用的電磁波和激光兩種通訊方式都不可用，只有聲通訊能夠使用。但聲通訊的速度比較慢，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到遠(yuǎn)程控制的要求，這就要求潛水器的自我保障能力要非常強(qiáng)。

　　第三，以同樣的速度移動(dòng)，水中的阻力是空氣中的800倍。所以，潛水器要航行或者定位，都必須要克服巨大的阻力，這需要大容量的能源、電池來保持航行和狀態(tài)。

　　第四，海洋洋流環(huán)境非常復(fù)雜，潛水器想安安靜靜地“待著”也不容易，所以必須要有動(dòng)力定位，這也需要耗費(fèi)能量。

　　最后，在深海里，水溫、環(huán)境差別非常大，潛水器必須要經(jīng)受住各種各樣的考驗(yàn)……

　　蛟龍?zhí)栞d人潛水器系統(tǒng)包含了載人潛水器本體系統(tǒng)、載人潛水器水面支持系統(tǒng)、母船增改裝系統(tǒng)和潛航員培訓(xùn)系統(tǒng)，是個(gè)復(fù)雜而巨大的系統(tǒng)工程。僅就載人潛水器本體系統(tǒng)而言，就可以被劃分為總體、結(jié)構(gòu)、舾裝、電力與配電、推進(jìn)、水聲、生命保障等12個(gè)分系統(tǒng)，參與研制的單位需要發(fā)揮各自技術(shù)優(yōu)勢(shì)，協(xié)調(diào)和固化各分系統(tǒng)之間的技術(shù)接口和管理接口，將每一個(gè)分系統(tǒng)的時(shí)間節(jié)點(diǎn)、約束條件、支撐性能串聯(lián)起來。

　　由于國外技術(shù)封鎖，蛟龍?zhí)栐谘邪l(fā)過程中可借鑒的資料非常匱乏。為此，項(xiàng)目研制團(tuán)隊(duì)從一開始就確定了“豐富繼承、重點(diǎn)突破、集成創(chuàng)新、整體跨越”的設(shè)計(jì)思想和“自主設(shè)計(jì)、自主集成、獨(dú)立完成海上試驗(yàn)”的研制道路。在長達(dá)10年的研制過程中，科研人員攻克了無數(shù)難關(guān)，實(shí)現(xiàn)了非線性環(huán)境下空間運(yùn)動(dòng)水動(dòng)力、無動(dòng)力下潛上浮運(yùn)動(dòng)特性、耐壓球殼的極限承載能力等16項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)零的突破，實(shí)現(xiàn)了7000米最大工作深度、近底自由航行和懸停定位、高速水聲通信、大容量充油銀鋅蓄電池等四大創(chuàng)新，載人深潛技術(shù)有了質(zhì)的飛躍。以創(chuàng)新為驅(qū)動(dòng)，蛟龍?zhí)栕罱K創(chuàng)造了世界同類作業(yè)型潛水器最大下潛7062米的“中國深度”。

　　談到蛟龍?zhí)柕募夹g(shù)突破，何春榮說，通過創(chuàng)造世界上最大的潛深紀(jì)錄，我國大潛深載人潛水器結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)技術(shù)得到了驗(yàn)證；定位和懸停功能取得重大突破；水聲通訊系統(tǒng)不僅能傳輸語音、控制信號(hào)，還可以傳輸海洋地質(zhì)地貌的掃描圖形。

　　加快實(shí)現(xiàn)深?！叭壳?/p>

　　通過蛟龍?zhí)柕难兄?，我國掌握了深海載人潛水器所有系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)、設(shè)計(jì)、加工、建造、試驗(yàn)以及維護(hù)方法。

　　在蛟龍?zhí)柕幕A(chǔ)上，七〇二所又牽頭進(jìn)行了4500米載人潛水器的研制。身兼4500米載人潛水器總設(shè)計(jì)師的胡震告訴記者，全球海洋深度大都在3000米至5000米之間，平均深度為3700米，相對(duì)于7000米級(jí)的蛟龍?zhí)栞d人潛水器，研制4500米載人潛水器無疑是一個(gè)更為經(jīng)濟(jì)實(shí)用的選擇。目前，這臺(tái)載人潛水器已實(shí)現(xiàn)了大量關(guān)鍵技術(shù)的突破，載人艙球殼、超高壓海水泵和推進(jìn)器等都已實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，大大帶動(dòng)了我國相關(guān)新材料、新工藝在深海裝備產(chǎn)業(yè)方向的全面發(fā)展。

　　蛟龍?zhí)柕难兄拼淀懥似擤柖椭写毓ぜ涌鞓?gòu)建深海裝備研發(fā)能力、推動(dòng)深海裝備體系化發(fā)展的沖鋒號(hào)。擁有完整自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的4500米載人潛水器將于今年完成組裝，明年海試，后年投入應(yīng)用；深?？臻g站已列入國家重大科技專項(xiàng)，目前已突破大量關(guān)鍵技術(shù)，小型試驗(yàn)平臺(tái)成功完成海上試驗(yàn)；海上大型浮式結(jié)構(gòu)物技術(shù)攻關(guān)填補(bǔ)了國內(nèi)多項(xiàng)空白，入選國家“十三五”重大工程項(xiàng)目；3000米深水鉆井船和深遠(yuǎn)海多功能工程船完成了設(shè)計(jì)……

　　談到加快深海裝備發(fā)展，中船重工集團(tuán)董事長胡問鳴在“向陽紅09”上對(duì)記者說，在剛剛閉幕的全國科技創(chuàng)新大會(huì)上，總書記提出“深海進(jìn)入”“深海探測(cè)”和“深海開發(fā)”，“這是總書記為我們描繪的深?！壳?。走向深海，裝備先行。作為海洋裝備建設(shè)的主力軍和國家隊(duì)，中船重工必須以服務(wù)國家深海戰(zhàn)略為己任，主動(dòng)作為，在深海裝備領(lǐng)域不斷突破，研發(fā)、設(shè)計(jì)、制造出更多更好的深海裝備?！焙鷨桒Q說。

　　“我們要志存高遠(yuǎn)，向世界頂峰沖擊，爭(zhēng)取在10000米載人深潛器研發(fā)上走在世界前列，開創(chuàng)新的先河?！焙鷨桒Q表示，中船重工把深海開發(fā)作為“十三五”乃至更長一段時(shí)間重點(diǎn)發(fā)展的領(lǐng)域，將舉全集團(tuán)之力，同步開發(fā)并形成“深海進(jìn)入”“深海探測(cè)”和“深海開發(fā)”裝備譜系，為實(shí)現(xiàn)海底資源開采打造“國之利器”。目前，集團(tuán)每年拿出100多億元資金投入研發(fā)，今后還將募集社會(huì)資金，努力擔(dān)當(dāng)起實(shí)現(xiàn)國家深海戰(zhàn)略的責(zé)任。