“彩虹魚”問世：中國站到深海探測的云頂峰尖

肖婷婷

2018年12月11日，由上海海洋大學(xué)和西湖大學(xué)聯(lián)合組成的“彩虹魚”科考團(tuán)隊，在全球最深的海溝——馬里亞納海溝成功完成兩臺“彩虹魚”第二代著陸器的萬米級海試，深度分別為10918米和10899米。

第二代萬米級深海著陸器。

深淵科學(xué)一直是世界主要國家發(fā)力的重要領(lǐng)域，并形成了美、英、日、中競爭的格局。在“彩虹魚”建成前，中國深淵探測最高紀(jì)錄是“蛟龍”號2012年達(dá)到的7000米。

“彩虹魚”二代的成功海試，讓中國人“下五洋捉鱉”的美夢變得觸手可及……

強(qiáng)大的科考母船“張謇號”

“彩虹魚”二代，由科考母船“張謇”號和萬米級著陸器、萬米級無人潛水器、萬米級載人潛水器組成。

根據(jù)分工，無人潛水器充當(dāng)“探路先鋒”，將對深淵海區(qū)進(jìn)行大面積搜索，以摸清區(qū)域環(huán)境的基本參數(shù)。然后，著陸器帶著誘餌，“潛伏”在相應(yīng)海域，執(zhí)行深海拍攝和捕捉海洋生物等任務(wù)。最后，科學(xué)家駕駛?cè)f米級載人潛水器下到海底，完成手術(shù)刀式精細(xì)作業(yè)。

“彩虹魚”二代就是萬米級著陸器，它的成功探海得益于科考母船“張謇”號的強(qiáng)大。

“張謇”號其設(shè)計目標(biāo)是全海深作業(yè)，能適應(yīng)任何海洋深度科考需要。為此，它搭載了多種先進(jìn)設(shè)備。比如，GPS和北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)。多波束回聲儀、淺地層剖面儀、多普勒流速剖面儀等水聲探測系統(tǒng)，能讓它全面探測海底地形、海洋流速，以幫助深潛器安全下潛和工作。重力取樣儀、振動采樣管、電視抓斗、深海鉆機(jī)等地質(zhì)取樣系統(tǒng)，這些都是深海采樣時的必需品。

“張謇”號還配備了大小兩臺發(fā)動機(jī)，既能全速在大洋中行進(jìn)，又能慢慢“踱步”。而安裝在船側(cè)的動力推進(jìn)器，還可使它原地轉(zhuǎn)身。它的另一個特點是地方大。長97米、寬17.8米，設(shè)計排水量約4800噸，讓科考所需要的空間更寬敞了。地方大了，像“彩虹魚”這樣的寶貝住的是大房間。安放它的機(jī)庫，面積90平方米，高6米，除了停放，還可以在其中完成維護(hù)、檢修。為了避免“彩虹魚”在上下船時損壞，“張謇”號專門為其配備了通往機(jī)庫的專用軌道、船尾布放回收潛水器的A形架，乃至甲板座架、聲學(xué)絞車等都一應(yīng)俱全。即便在海試時遇上五級海況，深潛器也能安全回收。

作為海上科研平臺，“張謇”號上的實驗室面積約有260平方米，干性實驗室、濕性實驗室、重磁實驗室、資料處理室、綜合物理實驗室、備用實驗室等一應(yīng)俱全。

大空間也讓科研人員住得舒適些?！皬堝馈碧柨晒?0人自持生活60天，且所有房間都按三星半到四星標(biāo)準(zhǔn)裝修，每個房間配有獨立衛(wèi)生單元，只設(shè)單人間和雙人間。

另外，“張謇”號的甲板作業(yè)區(qū)面積達(dá)550平方米，每平方米甲板承重高達(dá)5噸（一般科考船為2噸），這意味著“張謇”號的甲板足夠擺布多臺像“彩虹魚”這樣的機(jī)器。甲板上還能懸停直升機(jī)，萬一海試發(fā)生意外，可以方便救援。

自主創(chuàng)新“彩虹魚”高度國產(chǎn)化

如果從外形上看，“蛟龍”號長得像鯊魚，“彩虹魚”則像一個瘦長的魚雷。因此，和“蛟龍”號在海里垂直下潛不同，“彩虹魚”采取45度角傾斜下潛。此外，由于需要深潛，制成“彩虹魚”的材質(zhì)提升了抗壓能力。在電力系統(tǒng)上，“彩虹魚”用的是壽命更長、動力更大的鋰電池。

然而，探索萬米下的海底世界絕非易事。試想一下，下潛深度達(dá)到11000米是一種什么體驗？如果把珠穆朗瑪峰放在溝底，峰頂都不會露出水面。那里的海水寒冷刺骨，黑暗無邊無際，還要承受1000個大氣壓的壓力——這樣的壓力足以摧毀大部分科考設(shè)備。因此。即使是技術(shù)最尖端的萬米級載人潛水器，也需要克服載人艙面臨的巨大壓力以及深海低溫和深海供氧等難題。

為此，研發(fā)團(tuán)隊特地前往芬蘭，尋找優(yōu)于目前常用的高強(qiáng)度鈦合金的新型材料——“馬氏體鎳鋼”。這種超高強(qiáng)度材料的屈服強(qiáng)度達(dá)1700兆帕，能承受1.1萬米水深的巨大壓力。

與此同時，為了利用這個機(jī)會把我國深海裝備研發(fā)所需的高強(qiáng)度鋼的制造水平提升上來，拉動我國深海裝備材料與制造技術(shù)發(fā)展進(jìn)步，研發(fā)團(tuán)隊還不忘帶領(lǐng)深淵中心同步啟動了載人艙項目的國產(chǎn)化研制。

據(jù)了解，“彩虹魚”系列無人潛水器除了水下攝像機(jī)、水下燈和部分電纜進(jìn)口外，布放與回收系統(tǒng)、中繼站系統(tǒng)、光纖纜、水面控制系統(tǒng)實現(xiàn)100%國產(chǎn)化，潛水器本體系統(tǒng)國產(chǎn)化率達(dá)到95%。

官民結(jié)合征戰(zhàn)一萬一千米

完成“蛟龍”號7000米載人深潛紀(jì)錄突破之后，副總設(shè)計師崔維成選擇了暫時激流勇退，留下一句發(fā)自馬里亞納海溝7020米的感言：“那里十分荒蕪，但有種奇異的美感?！?/p>

這段感言淹沒在國人“神舟上天、蛟龍?zhí)胶！苯輬箢l傳的時代狂喜里，但對研究海洋科學(xué)20余年的崔維成來說，是一個發(fā)自內(nèi)心夙愿的達(dá)成。但他并不滿足于此，一萬米是目前的國際紀(jì)錄，他想達(dá)到的深度是突破一萬米。

然而在國家層面，任何一個重大科技工程項目的上馬。都必須經(jīng)過審嗅而繁復(fù)的論證過程?！啊札?zhí)柧褪且粋€例子，立項花10年，研制又花10年。我們再也等不起20年了！”

時不我待，崔維成請辭“蛟龍”號載人潛水器本體研制第一副總設(shè)計師，組建上海海洋大學(xué)深淵科學(xué)技術(shù)研究中心。并聯(lián)合上海企業(yè)家吳辛啟動了“彩虹魚”挑戰(zhàn)深淵的極限項目，后者成立了彩虹魚海洋科技股份有限公司，目標(biāo)是在2020年前，借助民間資本完成海底11000米深潛紀(jì)錄的宏愿。

為了加快流動實驗室的建設(shè)步伐，崔維成組建的深淵中心采用了“科學(xué)家+企業(yè)家”“國家支持+民間投入”的創(chuàng)新模式進(jìn)行深?？萍嫉难邪l(fā)和集成，通過采用海洋科學(xué)家和工程技術(shù)人員緊密結(jié)合的模式，由深淵科學(xué)家提出調(diào)查設(shè)備的能力需求，由工程技術(shù)人員研制出深淵科學(xué)技術(shù)流動實驗室，使上海海洋大學(xué)的“深淵科學(xué)技術(shù)研究中心”成為了一個產(chǎn)—學(xué)—研一體化研究機(jī)構(gòu)。此外，上海海洋大學(xué)負(fù)責(zé)著陸器、無人潛水器和載人潛水器的研制，彩虹魚公司負(fù)責(zé)母船的配備和深淵技術(shù)的市場化、產(chǎn)業(yè)化和國際化，而這更是實現(xiàn)了技術(shù)開發(fā)和研究成果市場轉(zhuǎn)化的同步。

由此看來，在重大科研項目的推進(jìn)過程當(dāng)中。轉(zhuǎn)變一下思路和模式，未嘗不是一種有益的嘗試。畢竟，建設(shè)創(chuàng)新型國家不僅需要“國家隊”“地方隊”，更需要全社會的參與。而實施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略，就是要“破除一切制約創(chuàng)新的思想障礙和制度藩籬”，“激發(fā)全社會創(chuàng)新活力和創(chuàng)造潛能”，讓企業(yè)成為創(chuàng)新的主體。

“聚沙成塔，集腋成裘”，“深淵夢”在多方努力下漸漸清晰，“彩虹魚”暢游萬米大洋深處也將指日可待。

資料來源：新華網(wǎng)、《人民日報海外版》、鳳凰網(wǎng)