它擁有海底秘密

馮志剛

據(jù)6月19日消息，8點(diǎn)40分左右，蛟龍?zhí)栞d人潛水器已經(jīng)坐底，下潛深度6908米，3名潛航員將在海底進(jìn)行取樣工作，這將是世界上首次載人潛水器在這么深的海底采集樣品。

“蛟龍”是如何制造，又是如何潛海的？從3000米到5000米，再到7000米的海底深處，又是一個(gè)怎樣波瀾壯闊、新穎的海底世界。

帶著疑問，記者在“蛟龍”遠(yuǎn)行前，走近參與蛟龍?zhí)栄邪l(fā)、海試的專家和技術(shù)人員，探尋“蛟龍”和它擁有的海底世界的秘密。

深海日志

“這是一個(gè)狹小的只有2.1米內(nèi)徑的球體。我坐在中間主駕駛位上，右邊是崔維成所長(zhǎng)，左邊是一個(gè)副駕駛員。如果順利的話，我們?nèi)艘诤５坠ぷ?個(gè)小時(shí)。今天的任務(wù)還是測(cè)試‘蛟龍的穩(wěn)定性，如果不出意外，我們將在海底‘行走兩海里，我們希望能抓住小蝦或海參等深海生物……”

這是一次5000米的深海測(cè)試，首席潛航員葉聰詳細(xì)地記錄每一個(gè)細(xì)節(jié)。葉聰，湖北武漢人，33歲，“蛟龍?zhí)枴敝魅卧O(shè)計(jì)師、首席潛航員，參加了蛟龍?zhí)柕脑O(shè)計(jì)、研發(fā)和試用的全部過程，跟隨“蛟龍”下海32次。

“在這10個(gè)小時(shí)的‘蛟龍潛海旅行中，我們?nèi)艘恢币黍榭s狀態(tài)工作，少喝水，少吃東西，免得帶來生理上的諸多不便……考慮到節(jié)約用電，深潛器在下潛過程中是關(guān)掉照明的，所以我們能看到一個(gè)黑暗中真實(shí)的海洋?！?/p>

他繼續(xù)寫道：“海的深處沒有光，熱量少，除了大量微生物外，魚蝦很少，基本上在5000米的海底沒看到過大型海底生物，只會(huì)遇到拖著長(zhǎng)長(zhǎng)尾巴的鼠尾魚，還有一些數(shù)目不多的紅色螯蝦……”

2012年6月2日，江蘇江陰蘇南港深水碼頭。“向陽紅9號(hào)”遠(yuǎn)洋科考船?？吭诘?4碼頭，身下滾滾長(zhǎng)江水向東奔流入海。蛟龍?zhí)栰o靜地躺在船尾。

崔維成，中船重工集團(tuán)公司702所副所長(zhǎng)、蛟龍?zhí)栔魅卧O(shè)計(jì)師，在他的引導(dǎo)下，記者經(jīng)特批登船一睹它的容貌。蛟龍?zhí)柹顫撈魅L(zhǎng)8.3米，寬3.0米，高3.4米，重22噸，設(shè)計(jì)的最大荷載能力為240公斤。崔維成介紹說，蛟龍?zhí)枴靶螤钤O(shè)計(jì)成球形，由12塊球瓣和2塊球形底板構(gòu)成，中間有一個(gè)直徑2.1米的載人艙，可容下3人。構(gòu)造的原理是在深水中獲得最好的重量—排水量比和最佳的強(qiáng)度、穩(wěn)定性能。”

蛟龍?zhí)柹顫撈骱统Ｒ?guī)潛艇選用鋼材材料不同，球殼采用的是高強(qiáng)度鈦合金，保證在深海中承受巨大的壓力。

崔維成比喻，宇宙飛船在太空工作時(shí)也只承受約1個(gè)大氣的負(fù)壓力，載人深潛器上的每一個(gè)零件都受到深海壓力的巨大考驗(yàn)。他一直認(rèn)為“入?！钡碾y度不亞于“上天”。

載人深潛器目前是人類潛入深海探索奧秘的交通和工作工具。早在“蛟龍”入海前的幾十年中，世界上4個(gè)國(guó)家有了它的同類，并在科研、勘探和軍事等多領(lǐng)域大展身手。

日本Shinkai6500潛水器在4000米深海處發(fā)現(xiàn)了古鯨遺骨；前蘇聯(lián)Mir1潛水器則對(duì)海底熱液硫化物和深海生物進(jìn)行了上千次調(diào)查和采樣；美國(guó)“阿爾文號(hào)”深海潛水器，在千米海底深處打撈出因轟炸機(jī)失事，遺失在海底的氫彈，還于1986年潛入4500米深海探查到了“泰坦尼克號(hào)”殘骸。

海底探寶

每次潛到海底深處，葉聰除了檢測(cè)潛水器的性能，還帶著一些科考任務(wù)。例如收集礦物質(zhì)樣品等?！昂５缀卸嘟饘俳Y(jié)核區(qū)，就是陸地上含有的豐富金屬稀有礦物質(zhì)?！?/p>

劉誠剛，國(guó)家海洋局第二海洋研究所副研究員，兩次跟隨蛟龍?zhí)栠M(jìn)行海試。他說，多金屬結(jié)核里面蘊(yùn)含了大量的錳、鋅等多種金屬，由于錳含量較高，在30多年前被人類發(fā)現(xiàn)時(shí)，它也被稱為“錳結(jié)核”。

中國(guó)大洋礦產(chǎn)資源研究開發(fā)協(xié)會(huì)辦公室副主任、國(guó)家863計(jì)劃重大項(xiàng)目7000米載人潛水器項(xiàng)目負(fù)責(zé)人劉峰證實(shí)，按照此前計(jì)劃，今年3月份，蛟龍?zhí)栍幸豁?xiàng)任務(wù)是到南海海底尋找“可燃冰”。因考慮到海試計(jì)劃而推遲了。

有專家說，在大陸資源被開采進(jìn)入枯竭期前，海洋就成了人類解決資源短缺、拓展生存發(fā)展空間的戰(zhàn)略必爭(zhēng)之地。面對(duì)寶貴的海底礦產(chǎn)，一場(chǎng)“藍(lán)色圈地運(yùn)動(dòng)”正在世界各國(guó)之間無聲地進(jìn)行著。

據(jù)估計(jì)，世界上各大洋中錳結(jié)核的總儲(chǔ)藏量約為3萬億噸。

更令人驚訝的是，這種礦床不僅儲(chǔ)量很大，而且還在繼續(xù)成長(zhǎng)中。

采集礦物質(zhì)樣本的工具是一個(gè)小簸箕，葉聰只要操作機(jī)器手臂就可完成。 “一簸箕鏟下去，就是幾個(gè)多金屬結(jié)核，既方便又快捷！”

葉聰說，在達(dá)到5188米最大深度后，“蛟龍?zhí)枴钡娜蝿?wù)不再是沖深度，而是轉(zhuǎn)向探測(cè)這片多金屬結(jié)核勘探區(qū)洋底。

潛航員們?cè)诤５壮诉M(jìn)行地形地貌測(cè)繪，搜索標(biāo)志物外，還要捕獲海底生物。劉峰說，蛟龍?zhí)?000米海試成功，也就意味著全世界99.99%的海洋洋底暢行無阻。他說，“蛟龍”入水，不僅極大地增強(qiáng)了中國(guó)科技工作者進(jìn)軍深海大洋、探索海洋奧秘的信心和決心，而且加快了我國(guó)挺進(jìn)深海尋找礦產(chǎn)資源的步伐?！昂５拙褪且粋€(gè)聚寶盆，可惜我們的了解還不及百萬分之一。”

實(shí)際上早在上世紀(jì)90年代初，中國(guó)船舶總公司702研究所（現(xiàn)中船重工集團(tuán)公司702所）就向國(guó)家科委提出研制6000米級(jí)大深度載人潛水器的建議，結(jié)果被否，理由是“找不到明確的使用用戶”。

“科委領(lǐng)導(dǎo)問，為啥要花那么多錢造（深潛器），我們答不上來?！?多年后崔維成這樣說。

3年內(nèi)連續(xù)提交了2次申請(qǐng)，均因同樣問題被否決?！爱?dāng)時(shí)也說不出來啥用途，就是覺得國(guó)家以后進(jìn)軍海洋會(huì)用得上?！?/p>

2001年，機(jī)會(huì)來了。根據(jù)國(guó)際海底管理局規(guī)定，我國(guó)在太平洋中部獲得一塊擁有專屬勘探權(quán)和優(yōu)先商業(yè)開采的多金屬結(jié)核礦區(qū)（含有豐富的金屬礦產(chǎn)資源），面積為7.5萬平方公里，與渤海大小相當(dāng)。

同時(shí)，一項(xiàng)勘探成果數(shù)據(jù)顯示:在渤海、黃海等大陸架海域，石油資源量達(dá)到275.3億噸，天然氣資源量達(dá)到10.6萬億立方米，這些寶貴的資源需要開采。崔維成說，很快國(guó)家進(jìn)行了立項(xiàng)審批。

主體研發(fā)組裝任務(wù)落到了中國(guó)船舶重工集團(tuán)702 研究所，而當(dāng)時(shí)，我國(guó)的深潛器僅能潛入600米海域，已經(jīng)遭遇了很多科研問題?？紤]到需要對(duì)電子、通訊等科研技術(shù)攻關(guān)，國(guó)家抽調(diào)包括中科院沈陽自動(dòng)化研究所、聲學(xué)所在內(nèi)的100家科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)參與研發(fā)和生產(chǎn)。

研發(fā)工作從一開始就處于保密狀態(tài)。從2008年開始，在短短4年內(nèi)，中國(guó)完成了從1500米、3000米和5000米深海測(cè)試，證明蛟龍?zhí)柊踩阅?、穩(wěn)定性能可靠。

“入海”難于“上天”

6月15日14時(shí)30分，海試現(xiàn)場(chǎng)。如同往常一樣，“蛟龍”猛然浮出海面，泛起一片浪花。一個(gè)外形酷像大白鯊，有著白色圓滾身體、橙色腦袋，尾部呈X形穩(wěn)定翼如同尾巴的“大魚”，攪動(dòng)了附近的海水。

7000米是“蛟龍?zhí)枴钡淖畲笤O(shè)計(jì)深度，從5000米到7000米的大洋深處，“蛟龍?zhí)枴睂⒚媾R新挑戰(zhàn)。劉峰接受本刊采訪時(shí)說，首先是深度增加導(dǎo)致的高水壓。“深度增加2000米，相當(dāng)于加了200個(gè)大氣壓，到7000米的時(shí)候，‘蛟龍?zhí)柕耐鈿っ科椒矫滓惺?00噸壓力，高壓會(huì)不會(huì)引起變形、滲漏？這是最大的挑戰(zhàn)?！逼浯?，“蛟龍?zhí)枴睗撍魃嫌泻芏喑溆偷脑O(shè)備和液壓系統(tǒng)，潤(rùn)滑油在高壓、低溫的聯(lián)合作用下，其黏度會(huì)增強(qiáng)，7000米深度時(shí)，高壓會(huì)不會(huì)影響液壓系統(tǒng)正常工作？

“第三個(gè)挑戰(zhàn)是針對(duì)潛航員的。無論是心理還是體力，7000米對(duì)潛航員來說都是一個(gè)嚴(yán)峻的考驗(yàn)。”劉峰有些激動(dòng)，他說蛟龍?zhí)柦?jīng)受住了考驗(yàn)。

讓這樣一個(gè)潛水機(jī)器潛入深海，還要靈活運(yùn)動(dòng)和工作有些不容易。

對(duì)于深潛器，蛟龍?zhí)栞d人深潛器總設(shè)計(jì)師徐芑南，形象地將其喻為一條深水魚。他說，蛟龍?zhí)枔碛小?自由度空間運(yùn)動(dòng)能力”，既可以“直線行走”，比如通常所說的前進(jìn)后退、上浮下潛、左移右移，還可以圍繞“旋轉(zhuǎn)”，比如改變舵向、左右搖擺、抬頭等，但這些都需要艙內(nèi)的人工操作。

“‘蛟龍?zhí)栐谒率呛莒`巧的，就是動(dòng)作稍微慢些。“蛟龍”有兩只機(jī)械手，具有相當(dāng)于人的肩、肘、腕等的“關(guān)節(jié)”，可伸縮自如。在去年的5000米海試中，潛航員發(fā)現(xiàn)“蛟龍?zhí)枴钡暮５谉艄?，過于集中在主駕前方，任務(wù)專家的觀測(cè)窗前光線太弱，不利于觀測(cè)海底狀況。改進(jìn)中，“蛟龍?zhí)枴迸鋫淞?6盞LED以及石英鹵素?zé)羧缤札執(zhí)柕难劬?，可以確保潛航員看清楚20米左右的各種情況。

幾十次海試中，劉峰這名海試現(xiàn)場(chǎng)的總指揮，有一次還是被嚇壞了。那次蛟龍?zhí)栐谀虾撊?700米海底，潛下去后一度“銷聲匿跡”。雖是一次虛驚，他在總結(jié)會(huì)上，還是毫不客氣地批評(píng)了有關(guān)技術(shù)人員的大意?！澳阒涝谄岷诘纳詈＠?，一旦發(fā)生故障或意外，將面臨著多大的危險(xiǎn)?！眲⒎逭f，從這件事情上，對(duì)潛航員在海底遭遇意外，如何逃生自救一度成為“蛟龍”研究的重要課題。

“這些問題現(xiàn)在都解決了”每次海試，崔維成和葉聰總是第一個(gè)下潛者。崔維成列舉了蛟龍?zhí)柸绻诤５自庥鲆馔獾亩鄠€(gè)解決辦法。例如被海底的水草或者淤泥纏住，“蛟龍”具備多種應(yīng)急逃生的技能。

首先，蛟龍?zhí)柨梢話伒羯硐掠糜谙聺撛鲋氐膬蓚€(gè)100公斤的壓載鐵，以獲得200公斤的浮力；還可以引爆蓄電池箱上的電爆螺栓，扔掉部分蓄電池；如果是機(jī)械臂在抓東西時(shí)被水草纏住， “蛟龍”還可以“斷臂逃生”。

如果身陷淤泥不能自拔，“蛟龍”能引爆電爆螺栓，浮力塊將帶著船載的9000米長(zhǎng)纜浮上水面。正在密切監(jiān)視的科考船看到浮力塊上的閃光燈，就撈起長(zhǎng)纜，用絞車把蛟龍?zhí)栍采蟻怼?/p>

正常情況下，蛟龍?zhí)柨稍谒律?2個(gè)小時(shí)，而緊急情況下，生命支持系統(tǒng)可以支撐近3天的時(shí)間。

“蛟龍”功夫

徐芑南說，蛟龍?zhí)柲芟駲C(jī)器人一樣操作，突破了三大技術(shù)難題。即近底（接近海底）自動(dòng)航行和懸停定位、高速水聲通信、大功率電池提供動(dòng)力。蛟龍?zhí)栆牍ぷ骶托枰诤５追€(wěn)穩(wěn)“定住”。如同開車一樣，駕駛員的腳總放在油門上，難免產(chǎn)生疲勞感。蛟龍?zhí)柧邆渥詣?dòng)航行功能，駕駛員設(shè)定好方向后，自己可放心進(jìn)行觀察和科研。

蛟龍?zhí)柲芡瓿扇N自動(dòng)航行，即自動(dòng)定向航行，自動(dòng)定高航行和自動(dòng)定深功能。

蛟龍?zhí)栠€有一個(gè)懸停功能。工作人員一旦在海底發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，蛟龍?zhí)柌恍枰窈芏鄧?guó)外深潛器那樣坐底工作，而是由駕駛員行駛到相應(yīng)位置“定住”，與目標(biāo)保持固定的距離，方便機(jī)械手進(jìn)行操作，能夠做到精確地“懸停”作業(yè)。

“蛟龍”的通信和動(dòng)力被喻為它的“耳朵”和“力氣”。和陸地通訊主要靠電磁波速度不同，電磁波在深入海水中幾米就不行了。蛟龍?zhí)栆獫撊肷詈浊?，如何與科考船（母船）保持聯(lián)系，進(jìn)行通訊，現(xiàn)在主要是靠聲吶。

“蛟龍”在海底航行或工作需要?jiǎng)恿?。它現(xiàn)在搭載的是我國(guó)完全自主研發(fā)的大容量充油銀鋅蓄電池，電量超過110千瓦時(shí)，能為其提供超過幾十個(gè)小時(shí)的動(dòng)力。

徐芑南說這些成熟的功能設(shè)計(jì)，已完全讓“蛟龍”在5000米或7000米海底暢游自如。

“蛟龍?zhí)枴睂?shí)驗(yàn)結(jié)束后干什么用？

崔維成說，海底觀察是第一個(gè)任務(wù)，包括照相、傳回圖像、現(xiàn)場(chǎng)通話等，通過視頻，上面的人能看到底下，本身可視的資料就是特別重要的。第二個(gè)用途是海底科學(xué)取樣和各類海底作業(yè)?！膀札垺边€能進(jìn)行海底救撈。崔維成舉例說，美國(guó)一顆氫彈掉進(jìn)海里，最后就是用3個(gè)深潛器把它撈起來的，另外，海底重要的國(guó)家秘密或者寶藏救撈、沉船打撈等，也只有它能做到。

海底搶險(xiǎn)是深潛器的另一個(gè)任務(wù)，包括工程的搶險(xiǎn)和人員的搶險(xiǎn)。兩年前俄羅斯一條潛艇推進(jìn)器被纏住，無法轉(zhuǎn)動(dòng)，和平一號(hào)、和平二號(hào)深潛器鉆到潛艇底部，把纏在推進(jìn)器上的網(wǎng)纜割斷，潛艇得救。遇到跨洋通訊光纜、海底管線、石油主管道、輸氣主管道破裂的情況，深潛器可以到海底一探究竟。深潛器還能執(zhí)行更加特殊的任務(wù)：“比如說咱們懷疑特定區(qū)域有敵人?！?/p>