中國“蛟龍”深海傳奇

陳福民

3759米、4027米、5000米、7000米……這是一組開創(chuàng)中國載人潛海歷史的數(shù)字。短短一年里，中國“蛟龍?zhí)枴睗撍鳎谌澜绲牟毮肯?，下潛紀錄一破再破，使得我國逐漸邁進深潛技術(shù)強國行列……

初試鋒芒

2010年5月31日，“向陽紅9號”海試船一聲長長的鳴笛，在一曲情深意長的《熱血頌》中，載著“蛟龍”號載人潛水器在江陰啟航，徐徐駛向我國南海，進行3000米級的海上試驗。

載人深潛試驗遵循“由淺入深、循序漸進、安全第一”的原則，海試將分階段逐步達到最大設(shè)計深度7000米。此前，只有美國、俄羅斯、日本和法國四國的深海載人潛水器能在3500米級深度自如展開科研與勘測活動。因此，“蛟龍”號這次載人深海試驗是初試鋒芒，也是書寫中國載人深潛技術(shù)新的神話。

2009年8月，“蛟龍”號在南海成功進行了20次下潛，50米、300米共下水19次。那年的8月15日至24日、50米級海試時，水聲通信一直不能建立，海試母船無法找到潛水器；8月28日、300米級海試時，一只主蓄電池爆裂；1000米級海試期間，遭遇惡劣天氣，最后只能選擇10月3日下水。這一天進行了高速水聲通信的試驗，“蛟龍”號成功下潛到1109米，完成了既定任務(wù)。

鑒于上一次的教訓(xùn)，進行3000米級海試前，“蛟龍”號首先進行了模擬壓力測試和密封性能測試。壓力測試中，潛水器被放置在一個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，對每個部件進行了70兆帕壓力考核。5月31日上午，第二次海試起航儀式舉行，此次海試歷時49天，共計下潛17次，最深的一次達到海下3759米。

2010年7月13日，當三名潛航員依次進入潛水器后，母船上的吊車將它輕輕地放在海面上。經(jīng)過一段時間調(diào)試后，”蛟龍”號潛水器以每分鐘37米的速度緩緩下潛。

當天的海面溫度為30℃，艙內(nèi)溫度為39.7℃。下潛就像乘電梯下降，望著深度顯示表上跳動的數(shù)字，海水溫度也隨深度增加而下降，艙內(nèi)逐漸由熱變涼，到了深海，艙內(nèi)溫度會保持在15℃左右。

大海表面波瀾起伏，越往下沉則越發(fā)靜謐。載人艙有三個圓圓的窗戶，下潛人員就是通過它們來觀察水下及海底世界。緊接著的下潛過程是一個勻速運動，每次試驗依據(jù)不同要求，潛水器駕駛員和水面支持母船每隔5分鐘或者20分鐘就可能進行一次通話。

潛航工作中，潛水器需要接受海水壓力的考驗。3000多米的深海，潛水器所承受的壓力將達到每平方米3000多噸，一個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手掌大的面積就將承受30多噸的壓力。

這是第4次下潛到海面3000米以下。在探照燈光下，淡灰色的海底清晰可見，不知名的小魚在游動。在打開懸浮定位功能后，深潛器停住，機械臂開始展開取樣。在試驗海區(qū)的海底彌漫的是顆粒極小的沉積物，只要潛水器有微小的位移，都會“煙霧彌漫”。因此當潛航員通過機械手操縱”蛟龍”號完成插國旗、布放寓意中國載人深潛成功的龍宮標志物等任務(wù)時，都要很輕地操作。

進行海試的地方剛好是一塊非常平整的海底，完成當天的預(yù)定任務(wù)后，“蛟龍”號繼續(xù)在海底定高(在設(shè)定的離地高度，自動跟蹤海底地形)緩慢航行，下潛了兩次，最大深度都是3757米。結(jié)果就在最后一次下潛完成，正在巡航準備兜一圈就上來的時候，兩位試航員發(fā)現(xiàn)了一個坑，那個坑剛好深兩米，于是，下午4時53分23秒，到達了該海域最大深處3759米。下午6時左右，“蛟龍”號在海面落日余暉中浮出海面，順利返回“向陽紅9號”實驗?zāi)复?。當天的下潛時間為9小時零3分，驗證了深潛器在3000米級水深的各項性能和功能指標，包括耐壓結(jié)構(gòu)及設(shè)備、水面支持系統(tǒng)、無動力下潛上浮系統(tǒng)、蓄電池及供電設(shè)備等18個項目。這也標志著中國首次載人深潛3000米級海上試驗取得成功。

再次突破

2011年7月3日，即又一次海試起航后第三天，“向陽紅9號”實驗?zāi)复案构敝詾楹赖摹膀札垺碧?，朝著遙遠的東北太平洋開進，開始執(zhí)行為期約47天的5000米級海上試驗任務(wù)。

7月16日下午2時，“向陽紅9號”實驗?zāi)复诌_東北太平洋海試區(qū)域。這次海試將沖擊下潛5000米深度的目標，開展海底照相、攝像、海底地形地貌測量、海洋環(huán)境參數(shù)測量、海底定點取樣等作業(yè)試驗與應(yīng)用。

與3000米試驗相比，5000米試驗有哪些具有挑戰(zhàn)性的難度？由于在5000米水深處，1平方米的面積大概要承受5000噸的壓力，比3000米水深時多出2000噸。這樣大的海水壓力給深潛器的結(jié)構(gòu)、材料等方面提出很高的要求。同時，隨著下潛深度的增加，通訊能力也將承受更大的考驗。

此次選擇遠離祖國的東北太平洋海域進行海試，主要有兩個原因：一是該海域深度在5000～6000米之間，深度適合本次海試；二是中國大洋協(xié)會和國際海洋管理局2001年曾簽下東北太平洋多金屬結(jié)核資源勘探合同。在7.5萬平方千米合同區(qū)域內(nèi)，我國擁有專屬勘探權(quán)和優(yōu)先開發(fā)權(quán)。因此，這次“蛟龍”號還有一個任務(wù)就是勘探該礦區(qū)。在此進行海試和勘探工作，是履約行為。

7月21日凌晨3時，海試現(xiàn)場指揮部下達了下潛指令，崔維成、葉聰、楊波三名潛航員駕馭著“蛟龍”號載人潛水器開始了下潛任務(wù)。凌晨4時，下潛深度達到1777.7米；5時26分，到達4027米級海試區(qū)，潛水器拋棄壓載鐵后開始上??；于7時48分浮出水面，8時回收至甲板。整個下潛試驗歷時5個小時，潛航員對潛水器水下各項功能進行了試驗，工作正常。

5000米深度的載人深潛試驗，是對3759米深度成功下潛的延續(xù)，也是對未來沖擊7000米深度最終目標的必經(jīng)積累。然而，天有不測風云。據(jù)預(yù)報，未來3天當?shù)仫L力會在6～7級，浪高在2～3米之間，已不符合下潛規(guī)定條件。原定于7月22日進行的第二次下潛試驗被迫取消，但3天后海況如果好轉(zhuǎn)，試驗仍將繼續(xù)。

參試人員利用3天時間，對設(shè)備進行了檢修，等待著海況盡快好轉(zhuǎn)。7月25日，海試指揮部決定，“蛟龍”號將于7月26日凌晨1時30分進行第二次下潛試驗。

凌晨3時38分，第二次下潛試驗任務(wù)正式開始。參加下潛任務(wù)的潛航員為葉聰、楊波、付文韜三人，4時46分，“蛟龍”號下潛深度達到2000米；5時40分下潛深度達到4072米；6時07分，成功突破5000米級水深大關(guān)；6時17分，下潛至5056.8米水深；6時48分，潛水器拋棄壓載鐵后開始上??；9時30分浮出水面，10時回收至“向陽紅9號”實驗?zāi)复??！膀札垺碧栒麄€下潛過程，各項儀器指標及通訊正常。

整個海試過程，潛航員在5000米水深時對潛水器水下各項功能進行了驗證，多次進行坐地試驗，同時拍攝到海底生物照片。此次下潛成功，為后續(xù)第三次下潛——開展海底觀測和取樣等水下作業(yè)奠定了良好基礎(chǔ)。

第三次下潛是在7月28日凌晨2時30分開始，潛航員入艙、各部門準備就緒后，海試現(xiàn)場指揮部發(fā)布下潛指令。5時30分，潛水器順利下潛至作業(yè)區(qū)域，潛航員“坐”在海底進行深海科學考察作業(yè)。9時07分，潛水器順利下潛至5188米水深，9時12分完成海底作業(yè)開始上浮，12時15分被回收至甲板。

此次下潛試驗歷時9個小時，整個過程各項儀器指標及通訊正常。完成了一系列的深海作業(yè)和應(yīng)用任務(wù)，包括近底巡航、多次坐地，開始進行海底照相攝像、海底地形測深側(cè)掃考察等作業(yè)，并發(fā)現(xiàn)海底有大量的多金屬結(jié)核。由于剛剛經(jīng)歷了5000多米海底的低溫和巨大的水壓，潛水器表面油漆有些許脫落。

7月30日凌晨4時26分，“蛟龍”號載人潛水器被布放在水面上，12分鐘后開始第四次下潛試驗。7時29分在深度5182米的位置坐底，并成功安放了中國大洋協(xié)會的標志和一個東陽木雕“中國龍”，之后完成了海水、海底生物的提取以及采集，并取回廣泛分布于作業(yè)海底的21顆共0.8千克的錳結(jié)核和海底沉積物樣品?？茖W家研究發(fā)現(xiàn)，這些錳結(jié)核中含有錳、銅、鈷、鎳、鉬、鈦等30多種元素。僅太平洋底的錳結(jié)核中便含錳4000億噸、鎳164億噸、銅88億噸、鈷98億噸，其金屬資源相當于陸地上總儲量的幾百倍甚至上千倍。

有意思的是，這次“蛟龍”號下潛試驗中幾經(jīng)嘗試，抓住一只“白蘿卜”。那是下潛至最大深度5184米時，有個主要的作業(yè)內(nèi)容叫深海取樣，即采集深海生物活樣本。此次“蛟龍”號大約每航行30～50米就會發(fā)現(xiàn)一個肉眼可見的生物，主要是海參、海星、海綿等。第一個獵物便是一個長約30厘米、直徑約10厘米、乳白色、半透明的海參?？瓷先?，它就像一個“白蘿卜”。在距離它7～8米時，潛航員提前將機械手手爪張開并且對準它，靠近時手爪一關(guān)閉，就抓到了，并把它放進生物籃里。

這時，潛航員發(fā)現(xiàn)了第二個獵物，長約20厘米、直徑約8厘米的紫色的海參，人稱“紫茄子”。不料，正在手爪關(guān)閉的那一刻，潛航員發(fā)現(xiàn)生物籃里面的那個“白蘿卜”游出來了！于是趕緊停下前進中的“蛟龍”，然后做一個輕微的上浮，想把“白蘿卜”重新兜進籃子里面。這時候，機械手也暫時放棄“紫茄子”，轉(zhuǎn)戰(zhàn)“白蘿卜”，但最終“白蘿卜”還是溜走了。

因為“蛟龍”的停止前進，又打了一個上浮，海底的煙塵起來了?！白锨炎印倍氵M了煙塵，看不到它的具體位置?！膀札垺碧栐诤５鬃?0分鐘，但煙塵久留不散，不得不放棄“紫茄子”，再次轉(zhuǎn)移戰(zhàn)場。由于規(guī)定的上浮時間快到了。潛航員變得“實際”起來了，在抓到另一只“白蘿卜”后，就用機械手壓住生物籃的蓋子，立刻拋載上浮了。

13時2分，”蛟龍”號順利返回到“向陽紅9號”實驗?zāi)复?，歷時近9個小時的下潛取得圓滿成功。這次下潛也打破了2010年創(chuàng)造的543分鐘的最長水下工作時間的紀錄，達到了554分鐘。

“蛟龍”號一系列海試的最終目標是完成7000米海試，5000米級海試是開展7000米海試的關(guān)鍵階段。每一次海試都是為下一次更深海試提供幫助，尋找新問題。3000米海試同樣不例外，通過3000米海試發(fā)現(xiàn)最大的問題就是“蛟龍”號的作業(yè)性能不足，包括機械手、視頻、定位等功能不理想，目前已經(jīng)全部進行了改進。這次5000米水深海試成功，“蛟龍”號可以到達70％的全球海洋洋底，為2012年沖擊世界紀錄的7000米海試奠定基礎(chǔ)。那時，“蛟龍”號載人潛水器將創(chuàng)造全球載人潛水器下潛深度之最，標志著中國人能在全球99.8％的海底“踱步”，也將證明我國載人深潛技術(shù)達到了世界前列。