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……
“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。
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%。
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)