深海科考：讓中國(guó)深度直抵萬(wàn)米

陳瑜

十三屆全國(guó)人大一次會(huì)議3月5日開(kāi)幕，國(guó)務(wù)院總理李克強(qiáng)在政府工作報(bào)告中回顧5年“成績(jī)單”時(shí)提到，深海探測(cè)等重大創(chuàng)新成果不斷涌現(xiàn)。

深海蘊(yùn)藏著豐富的資源，是人類(lèi)未來(lái)發(fā)展的藍(lán)色空間，是國(guó)家和民族長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的戰(zhàn)略新疆域。

深海中也有許多未知的奧秘。例如在陽(yáng)光無(wú)法抵達(dá)的萬(wàn)米深淵仍有生命存在，是怎樣的環(huán)境孕育了深海生命體？它們與環(huán)境之間如何進(jìn)行物質(zhì)能量交換？深海熱液體系如何孕育獨(dú)特的礦產(chǎn)資源和生物資源？

2018年，中科院將執(zhí)行第三次深淵科考，4500米載人潛水器“深海勇士”號(hào)將開(kāi)始試驗(yàn)性運(yùn)行，一場(chǎng)場(chǎng)“大戲”即將在深?！拔枧_(tái)”上演。

三探海溝

“海翼”“海斗”有望再建新功

全球深度大于6000米的海溝共有37條，這些海溝所在的區(qū)域被稱(chēng)作海斗深淵，簡(jiǎn)稱(chēng)深淵。它們是迄今全球海洋中人類(lèi)知之極少卻又很難企及的地方。其中包括馬里亞納海溝在內(nèi)的9條最深的海溝分布在西太平洋，它們中的5條深度超過(guò)萬(wàn)米。這些海溝僅占全球海底總面積的1%，卻代表了45%的最深海洋區(qū)域。

2016年，由中科院深淵科考隊(duì)執(zhí)行的首次深淵科考，開(kāi)啟了我國(guó)深海探索的全新航程。今年中科院將啟動(dòng)第三次萬(wàn)米深淵科考。

深海裝備是深海大洋調(diào)查的有力保障，也是推動(dòng)我國(guó)深淵科學(xué)研究發(fā)展、建立我國(guó)海斗深淵科學(xué)研究體系的基本能力。

2017年，在中科院第二次深淵科考任務(wù)中，“海翼”號(hào)在馬里亞納海溝分兩階段開(kāi)展試驗(yàn)與應(yīng)用任務(wù)，共完成了12個(gè)周期的觀(guān)測(cè)任務(wù)，最大下潛深度達(dá)到6329米，成為目前世界上下潛最深的水下滑翔機(jī)。“我們研發(fā)的這款水下滑翔機(jī)，是奔著7000米的下潛深度去的?！敝锌圃荷蜿?yáng)自動(dòng)化所副研究員金文明告訴筆者，經(jīng)過(guò)進(jìn)一步技術(shù)改造和升級(jí)，在第三次萬(wàn)米深淵科考中，“海翼”號(hào)將重返馬里亞納海溝，有望再一次刷新世界紀(jì)錄。通過(guò)衛(wèi)星對(duì)“海翼”號(hào)遠(yuǎn)程監(jiān)控，并實(shí)時(shí)回傳觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)，收集長(zhǎng)時(shí)間大空間尺度的高分辨率深淵區(qū)域水體信息，可為科學(xué)家研究該區(qū)域的水文特性提供寶貴資料。

2017年，“海斗”號(hào)全海深無(wú)人潛水器最大下潛深度達(dá)10888米，創(chuàng)造了我國(guó)水下機(jī)器人最大下潛及作業(yè)深度的新紀(jì)錄。在第三次萬(wàn)米深淵科考中，新設(shè)計(jì)的“海斗”號(hào)全海深無(wú)人潛水器將踏上新征程?！俺送庥^(guān)體型不變，多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)都進(jìn)行了升級(jí)?！敝锌圃荷蜿?yáng)自動(dòng)化所研究員唐元貴告訴筆者，新的“海斗”號(hào)攜帶了高清相機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)萬(wàn)米海底高清視頻直播；搭載的高精度深度計(jì)和高度計(jì)，可融合多傳感器信息。

此次科考中，還將驗(yàn)證“海斗”號(hào)搭載的國(guó)產(chǎn)高能量密度比鋰電池在全海深條件下的性能，驗(yàn)證運(yùn)行性能提升后定深定向穩(wěn)定航行能力。

水下考古

“深海勇士”欲喚醒沉睡歷史

南海海域是我國(guó)古代海船南下的必經(jīng)航道，早在漢代就開(kāi)辟有經(jīng)南海前往印度洋的“海上絲綢之路”，宋元時(shí)期的海上貿(mào)易更是盛極一時(shí)。但是，海上風(fēng)暴、水中暗礁，常常讓眾多滿(mǎn)載貨物來(lái)往于世界各地的船只連同船上的貨物一起沉沒(méi)海底，成為人類(lèi)珍貴的水下文化遺產(chǎn)。

水下考古，正在讓越來(lái)越多的沉船浮出水面，而載人潛水器，也讓水下考古不斷向深海領(lǐng)域拓展，喚醒了更多沉睡海底的歷史。

1985年，美國(guó)“阿爾文”號(hào)載人潛水器找到了“泰坦尼克”號(hào)沉船。而美國(guó)導(dǎo)演詹姆斯·卡梅隆執(zhí)導(dǎo)的電影《泰坦尼克號(hào)》中的一些鏡頭，則是下潛深度可達(dá)6000米的俄羅斯“和平一號(hào)”和“和平二號(hào)”載人潛水器拍攝的。

2017年底，“十二五”863計(jì)劃海洋技術(shù)領(lǐng)域“4500米載人潛水器總體集成”課題通過(guò)科技部組織的驗(yàn)收，今年將開(kāi)始試驗(yàn)性應(yīng)用。

作為業(yè)主單位，中科院深?？茖W(xué)與工程研究所負(fù)責(zé)航次安排的人士告訴筆者，按照計(jì)劃，今年4500米載人潛水器“深海勇士”號(hào)將在南海、西南印度洋完成約50個(gè)下潛任務(wù)，其中包括在南海開(kāi)展6個(gè)考古潛次。國(guó)產(chǎn)化及高效應(yīng)用，使得“深海勇士”號(hào)使用成本大幅降低，未來(lái)將可比肩美國(guó)“阿爾文”號(hào)載人潛水器，具備國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

在2018年舉行的全國(guó)海洋工作會(huì)議上，國(guó)家海洋局局長(zhǎng)王宏透露，今年將推動(dòng)實(shí)施“蛟龍?zhí)胶！惫こ?，加快建設(shè)國(guó)家深?；啬戏街行?、深海樣品館、深海綜合觀(guān)測(cè)業(yè)務(wù)化示范系統(tǒng)，建造大洋勘探工程船和深海高效綜合調(diào)查船。啟動(dòng)“蛟龍”號(hào)業(yè)務(wù)化作業(yè)，推進(jìn)潛龍二號(hào)（4500米級(jí)深海資源自主勘查系統(tǒng)）技術(shù)升級(jí)與應(yīng)用，完成海龍三號(hào)（6000米勘查取樣型無(wú)人遙控潛水器）和潛龍三號(hào)（4500米級(jí)自主潛水器）海試。

技術(shù)突破

全海深載人潛水器將刷新紀(jì)錄

“深海勇士”號(hào)為我國(guó)已投入使用的“蛟龍”號(hào)技術(shù)更新，以及正在研制的全海深載人潛水器奠定了中國(guó)制造的基礎(chǔ)。所謂全海深載人潛水器就是指萬(wàn)米級(jí)載人潛水器。

“全海深載人潛水器建成投入使用后，將會(huì)創(chuàng)造新的‘中國(guó)深度，進(jìn)一步提升我國(guó)海洋探測(cè)能力與研究水平。”中船重工702所水下工程研究開(kāi)發(fā)部主任、全海深載人潛水器總設(shè)計(jì)師葉聰說(shuō)。

從水面到萬(wàn)米的海底，海水密度是變化的，溫度也會(huì)變化。隨著深度變化，浮力材料體積會(huì)縮小，因?yàn)橛幸欢ㄎ?，重量?huì)增加。

2018年初，中科院理化所為全海深載人潛水器研制的全新浮力材料開(kāi)展了定型測(cè)試，即將開(kāi)始正式生產(chǎn)。

葉聰說(shuō)，進(jìn)行定型測(cè)試的浮力材料樣品，是運(yùn)用多種不同的工藝路線(xiàn)研制的，測(cè)試是為了選擇一種更優(yōu)的方案，運(yùn)用到真正生產(chǎn)中。全部浮力材料都必須首先經(jīng)歷模擬萬(wàn)米水下壓力環(huán)境的保壓試驗(yàn)，測(cè)試材料是否能夠滿(mǎn)足實(shí)際工作環(huán)境要求。在此之后，工作人員對(duì)浮力材料抽取多種類(lèi)型的樣品，進(jìn)行不同項(xiàng)目的測(cè)試。

全海深載人潛水器包括9大關(guān)鍵技術(shù)，載人球殼、浮力材料等關(guān)鍵技術(shù)要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品定型?！巴ㄋ椎卣f(shuō)，是騾子是馬，得拉出來(lái)遛遛了?！比~聰表示。

4500米載人潛水器立項(xiàng)時(shí)，定下的目標(biāo)之一是帶動(dòng)一批深海通用技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，將裝備國(guó)產(chǎn)化率提高到85%以上，實(shí)際國(guó)產(chǎn)化率達(dá)到95%。葉聰覺(jué)得，“全海深載人潛水器裝備國(guó)產(chǎn)化率不會(huì)低于這一比例。”