跟隨龍龍?jiān)L龍宮之“蛟龍”號(hào)

子肖

為推動(dòng)我國深海運(yùn)載技術(shù)發(fā)展，為我國大洋國際海底資源調(diào)查和科學(xué)研究提供重要高技術(shù)裝備，2002年，中國科技部將深海載人潛水器研制列為國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃（863計(jì)劃）重大項(xiàng)目，啟動(dòng)了“蛟龍”號(hào)深海載人潛水器的自行設(shè)計(jì)、自主集成研制工作。

在國家海洋局組織安排下，中國大洋協(xié)會(huì)具體負(fù)責(zé)“蛟龍”號(hào)深海載人潛水器項(xiàng)目的組織實(shí)施，并會(huì)同中船重工集團(tuán)公司七。二所、中科院沈陽自動(dòng)化所和聲學(xué)所等約100家國內(nèi)科研機(jī)構(gòu)與企業(yè)聯(lián)合攻關(guān)，攻克了中國在深海技術(shù)領(lǐng)域的一系列技術(shù)難關(guān)，經(jīng)過6年努力，完成了載人潛水器的研制和試驗(yàn)?zāi)复母脑煲约皾摵絾T的選拔和培訓(xùn)，從而使“蛟龍”號(hào)具備了開展海上試驗(yàn)的技術(shù)條件。

“蛟龍”號(hào)具有三大技術(shù)突破：海底自動(dòng)航行和懸停定位、高速水聲通信和大容量充油銀鋅蓄電池。

1.可穩(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”號(hào)的駕駛員是幸運(yùn)的，因?yàn)樗邆渥詣?dòng)航行的功能，駕駛員設(shè)定好方向后，就可以放心地去進(jìn)行觀察和科研了。

“蛟龍”號(hào)可以完成三種自動(dòng)航行：自動(dòng)定向航行，駕駛員設(shè)定方向后，“蛟龍”號(hào)可以自動(dòng)航行，不用擔(dān)心會(huì)跑偏：自動(dòng)定高航行，這一功能可以讓潛水器與海底保持一定高度，盡管海底山形起伏，自動(dòng)定高功能可以讓“蛟龍”號(hào)輕而易舉地在復(fù)雜環(huán)境中航行，避免出現(xiàn)碰撞：自動(dòng)定深功能，可以讓“蛟龍”號(hào)保持與海面固定距離。一旦在海底發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，“蛟龍”號(hào)不需要像大部分國外深潛器那樣落在海底，而是由駕駛員駕駛到相應(yīng)位置，“定住”位置，與目標(biāo)保持固定的距離，方便機(jī)械手進(jìn)行操作。在海底洋流等導(dǎo)致“蛟龍”號(hào)搖擺不定、機(jī)械手運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)整個(gè)深潛器晃動(dòng)等內(nèi)外干擾下，仍能夠做到精確地“懸?！?，這是國外深潛器所不具備的功能。

2.深海通信靠“聲”

陸地通信主要靠電磁波，速度可以達(dá)到光速。但這一利器到了水中卻沒了用武之地，電磁波在海水中只能深入幾米。深海載人潛水器潛入海底數(shù)千米，為與母船保持聯(lián)系，科學(xué)家們研發(fā)了具有世界先進(jìn)水平的高速水聲通信技術(shù)，采用聲吶通信，能夠?qū)崟r(shí)傳輸語音、文字和圖片，這是國外絕大多數(shù)載人深潛器所沒有的。

3.電池“能量”大

“蛟龍”號(hào)搭載了完全由我國自主研發(fā)的大容量充油銀鋅蓄電池，電量超過110千瓦時(shí)，這也是目前國際深潛器上容量最大的電池之一。有了它，“蛟龍”號(hào)就可以有更長的水下工作時(shí)間和更多的儀器同時(shí)運(yùn)作。目前，日本的深潛器的蓄電池為86千瓦時(shí)，法國、美國均為50多千瓦時(shí)，只有俄羅斯的深潛器可以與咱們媲美。

3000米級(jí)海試

2009年8月，“蛟龍”號(hào)深海載人潛水器先后組織開展1000米級(jí)和3000米級(jí)海試工作。2010年5月31日-7月18日，“蛟龍”號(hào)深海載人潛水器在中國南海3000米級(jí)海上試驗(yàn)中取得巨大成功，共完成17次下潛，最大下潛深度達(dá)到3759米，超過全球海洋平均深度3682米，并創(chuàng)造水下和海底作業(yè)9小時(shí)零3分的紀(jì)錄，驗(yàn)證了”蛟龍”號(hào)載人深潛器在3000米級(jí)水深的各項(xiàng)性能和功能指標(biāo)。

5000米級(jí)海試

5000米級(jí)海試共有來自13家單位的96名科研人員參加了海試任務(wù)。海試期間，全體隊(duì)員在位于東太平洋的E1、E2、E3三個(gè)試驗(yàn)海區(qū)共完成5次下潛作業(yè)，共有8人完成15次下潛，下潛深度分別為4027、5057、5188、5184和5180米。深潛器在海底完成多次坐底試驗(yàn)，并在中國大洋協(xié)會(huì)多金屬結(jié)核勘探合同區(qū)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(diǎn)取樣等作業(yè)試驗(yàn)與應(yīng)用，完成了各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)任務(wù)。

7000米級(jí)海試

在此之前，世界上只有美國、日本、法國、俄羅斯四個(gè)國家擁有深海載人潛水器。這些國家的深潛器最大工作深度為6500米，而“蛟龍”號(hào)的最大工作設(shè)計(jì)深度為7000米，具備深海探礦、海底高精度地形測量、可疑物探測與捕獲、深海生物考察等功能，理論上它的工作范圍可覆蓋全球99.8%的海洋區(qū)域。

7000米海試全過程

第一次試潛

2012年6月15日7時(shí)，“蛟龍”號(hào)7000米級(jí)海試在現(xiàn)場指揮部宣布下潛試驗(yàn)開始，3名潛航員葉聰、崔維成、楊波乘“蛟龍”號(hào)深海載人潛水器開始進(jìn)行7000米級(jí)海試第一次下潛試驗(yàn)。最終成功潛入水下6671米。

第二次試潛

由于深潛器液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障，第二次下潛推至2012年6月19日5時(shí)進(jìn)行，并最終成功深潛至水下6965米。第二次下潛試驗(yàn)的主要任務(wù)是復(fù)核深潛器故障排除的效果，繼續(xù)驗(yàn)證深潛器在6000米深度的各項(xiàng)功能和安全性，并在深潛器狀態(tài)良好的前提下進(jìn)行海底作業(yè)。這次試驗(yàn)中科學(xué)家首次從6900米深海底取回一系列海水和沉積物樣品。

第三地試潛

2012年6月22日，“蛟龍”號(hào)深海載人潛水器完成7000米級(jí)海試第三次下潛試驗(yàn)，并安全返回。這次試驗(yàn)最大下潛深度達(dá)到6963米，并獲得了一個(gè)生物樣品。

第四次試潛

2012年6月24日，“蛟龍”號(hào)深海載人潛水器7000米海試在西太平洋馬里亞納海溝進(jìn)行了第四次下潛試驗(yàn)。最大下潛深度7020米。

第五次試潛

2012年6月27日5時(shí)29分開始的7000米級(jí)海試第5次下潛中，“蛟龍”號(hào)再次刷新同類型深潛器下潛深度紀(jì)錄：2012年6月27日11時(shí)47分左右，“蛟龍”號(hào)下潛深度達(dá)7062.68米。

第六次試潛

2012年6月30日5時(shí)23分，“蛟龍”號(hào)深海載人潛水器被布防入水，開始進(jìn)行7000米級(jí)海試第六次也是全部海試中的最后一次下潛試驗(yàn)。此次試潛由葉聰、崔維成和張東升擔(dān)任潛航員。

2012年6月30日9時(shí)56分，“蛟龍”號(hào)到達(dá)最大深度7035米，并坐底。隨后，“蛟龍”號(hào)在完成海底兩個(gè)小時(shí)的作業(yè)后開始上浮。

2012年6月30日14時(shí)33分，“蛟龍”號(hào)浮出水面，完成了中國“蛟龍”號(hào)7000米級(jí)海試的全部試驗(yàn)。

此次“蛟龍”號(hào)成功突破7000米深度，意味著它將可以在全球99.8%的海底實(shí)現(xiàn)較長時(shí)間的海底航行、海底照相和攝像、沉積物和礦物取樣、生物和微生物取樣、標(biāo)志物布放、海底地形地貌測量等作業(yè)。

第一航段，自2013年6月10日從江蘇江陰起航，到2013年7月10日完成最后一次下潛，共進(jìn)行了10次下潛，完成了對(duì)超短基線定位系統(tǒng)的標(biāo)定、長基線系統(tǒng)的試驗(yàn)、冷泉區(qū)科學(xué)考察、海山區(qū)科學(xué)考察等相關(guān)任務(wù)，進(jìn)一步驗(yàn)證了“蛟龍”號(hào)的其他各項(xiàng)技術(shù)性能，取得了豐碩的生物、地質(zhì)樣品和數(shù)據(jù)資料，鍛煉了載人深潛隊(duì)伍，為二三航段打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

第二航段，2013年7月19日自廈門起航，8月6日抵達(dá)位于東北太平洋的中國多金屬結(jié)核勘探合同區(qū)詳細(xì)勘查區(qū)。“蛟龍”號(hào)在我國多金屬結(jié)核勘探合同區(qū)和國際海底管理局一環(huán)境特受區(qū)附近海域共作業(yè)12天，完成6次下潛，首次取得六腕海星、海蛇尾、被囊類等多種生物，首次發(fā)現(xiàn)多種海參、多種魚、海星、柳珊瑚、海蛇尾等海底生物，測算出結(jié)核覆蓋率，拍攝到許多海底地形和生物，并測試了潛航員生理反應(yīng)，開展了溫鹽深儀、采水、浮游生物拖網(wǎng)、多管地質(zhì)取樣和箱式取樣等常規(guī)調(diào)查作業(yè)，獲取了寶貴的數(shù)據(jù)資料。

隨著第二航段任務(wù)的完成，母船“向陽紅09”搭載“蛟龍”號(hào)馬不停蹄地趕赴密克羅尼西亞聯(lián)邦的波納佩港進(jìn)行補(bǔ)給。

第三航段，2013年8月31日下午，“向陽紅09”船搭載“蛟龍”號(hào)深海載人潛水器駛離密克羅尼西亞聯(lián)邦的波納佩港，趕赴西北太平洋中國富鈷結(jié)殼勘探區(qū)進(jìn)行第三航段資源環(huán)境調(diào)查任務(wù)。第三航段用10天時(shí)間完成5次下潛任務(wù)，具體分為2次5000米級(jí)深度、2次3000米級(jí)深度和1次1000米級(jí)深度作業(yè)。該航段下潛的主要工作內(nèi)容包括：確認(rèn)深海載人潛水器的工作狀態(tài)，對(duì)采薇海山區(qū)不同深度底棲生物分布結(jié)構(gòu)特征、結(jié)殼分布特征等進(jìn)行對(duì)比研究，拍攝海底高清生物視像以及繼續(xù)鍛煉潛航員的實(shí)際操作能力等。

2014年，“蛟龍”號(hào)試驗(yàn)性應(yīng)用航次第一航段在西北太平洋采薇海山區(qū)和馬爾庫斯一威克海山區(qū)開展了10次下潛作業(yè)，精確定位取樣，取得各種生物樣品116個(gè)，富鈷結(jié)殼樣品21塊、99.2千克，多金屬結(jié)核樣品24.32千克，巖石樣品22塊、107.7千克，沉積物樣品26管，海水樣品共1232升……

“蛟龍”號(hào)試驗(yàn)性應(yīng)用科考隊(duì)在本航段中全面、超額地完成了預(yù)定的任務(wù)。通過第一航段的調(diào)查研究，基本查明了采薇海山礦區(qū)資源與生物狀況，勘察成果突出?！膀札垺碧?hào)在采薇海山完成了8次下潛，結(jié)合中國大洋第31航次的5次下潛，通過點(diǎn)、線、面相結(jié)合的解剖調(diào)查，已基本摸清富鈷結(jié)殼礦區(qū)資源分布狀況，基本掌握生物多樣性分布規(guī)律和礦區(qū)環(huán)境狀況。

另外，“蛟龍”號(hào)性能穩(wěn)定，優(yōu)勢明顯?！膀札垺碧?hào)共計(jì)完成10次無故障下潛作業(yè)，每次下潛平均水中時(shí)間達(dá)9小時(shí)53分鐘，系統(tǒng)穩(wěn)定，取得了大量高質(zhì)量的視頻和照片，開展了配套設(shè)備試驗(yàn)，包括微型遙控潛水器試驗(yàn)、海底土工力學(xué)測定試驗(yàn)、超短基線測試等，使“蛟龍”號(hào)在復(fù)雜地形下開展定點(diǎn)作業(yè)、精細(xì)調(diào)查的獨(dú)特技術(shù)優(yōu)勢得到進(jìn)一步發(fā)揮。

除此之外，“蛟龍”號(hào)還在相鄰海域開展了下潛作業(yè)，為開展不同海區(qū)的資源、環(huán)境狀況對(duì)比研究提供了第一手資料。