載人深潛 探海之夢成現(xiàn)實

梁偉

地球生命的發(fā)源地在哪？海洋！

地球上有71%至72%的面積被海洋覆蓋，這其中深度超過一千米的海洋面積占了整個海洋面積的90%?？梢哉f在地球上絕大部分地區(qū)是人類沒有涉足的，但是在這些人類沒有涉足的廣大區(qū)域里，卻有著極其豐富的資源。尤其是油氣資源，隨著陸地上的油氣資源漸漸枯竭，人類必定會將目光轉(zhuǎn)向海洋，這也是眾多的海上油田拔地而起的關(guān)鍵所在。

當下，科技實力已經(jīng)成為一個國家是否強盛的重要標志，擁有其他國家無法擁有的科技力量，比如深海探測器，就成了一個國家最重要的硬實力。改革開放以來，我國的海洋科考發(fā)生了巨大變化，尤其在深海探測方面，飛速發(fā)展。深海探測的廣度和深度不斷突破，海洋科考方面取得了重大的進展和新發(fā)現(xiàn)，實現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。載人深潛也迅速發(fā)展，為我國建設(shè)海洋強國提供重要支撐。

一切從頭開始

我國的載人深潛項目最初于1992年提出。當時，中船重工702研究所多次向科技部提出報告，希望開始研制載人深潛器。可不曾想到的是，這一項目的論證過程整整持續(xù)了10年。2001年，載人深潛器項目峰回路轉(zhuǎn)。

那年1月，中國工程院院士、原702所所長吳有生致電徐芑南，幾天前，中國工程院組織了深海載人運載器的院士及綜合部門領(lǐng)導(dǎo)的座談會，“會議開得很成功，項目馬上就要立項了！”他們想來想去，還是想請已退休5年的徐芑南擔任項目的總設(shè)計師。

“他是深潛器總師的最合適人選。”幾乎所有的同行都這樣認為。潛水器根據(jù)是否載人，分為無人、載人潛水器；根據(jù)與母船的聯(lián)系方式，分為有纜和無纜潛水器。幾乎所有種類的潛水器，徐芑南都做過。1980年代，他曾先后擔任了5項載人和無人水下潛水器的總設(shè)計師和副總設(shè)計師，有豐富的設(shè)計經(jīng)驗。

2002年，本已退休的徐芑南加入到“蛟龍?zhí)枴眻F隊。按國家863計劃管理辦法的規(guī)定，對項目專家組成員的年齡有一定限制。但徐芑南挑起總師這個擔子時已經(jīng)66歲，已屬破例?！膀札?zhí)枴睗撍鲝脑O(shè)計到制造、海試，前后涉及100多個單位，其中，中國大洋礦產(chǎn)資源研究開發(fā)協(xié)會、中國船舶重工集團第702所、第701所、中科院聲學(xué)所和沈陽自動化所、海洋局北海分局、南海分局等單位承擔了主要的研發(fā)與海試工作。

要知道，“蛟龍?zhí)枴钡姆窒到y(tǒng)有12個，每個都需要主任設(shè)計師。由于國外技術(shù)封鎖，“蛟龍?zhí)枴睆淖畛踉O(shè)計到最終海試，都得自己做。所有這些，都需要一支團隊來完成，而不是靠幾個人的單打獨斗。徐芑南就和第一副總設(shè)計師、702所副所長崔維成商量，將幾位已經(jīng)退休的老研究員請了回來，并加緊培養(yǎng)年輕人。

2001年，“蛟龍?zhí)枴鄙詈］d人潛水器首席潛航員、全海深載人潛水器總設(shè)計師葉聰剛從哈爾濱工程大學(xué)船舶工程系畢業(yè)，進入中船重工集團公司702所工作?！?02所是一個理論試驗研究的高地，我是奔著新型船舶去的。你讓我畫一個10萬噸的散貨船，那就是一個機械的作業(yè)，沒有任何挑戰(zhàn)，我希望的是用自己的工具去做一些有意思的事，創(chuàng)造新的事物！”說起自己選擇702所的初衷，葉聰若有所思。

事實證明，葉聰?shù)倪@個選擇找到了適合自己的路。剛進所的他被分到水下工程研發(fā)部門，參與潛水器的研發(fā)，這對葉聰來說“如魚得水”，因為他在學(xué)校接觸過潛艇，對潛艇的特點略知一二。

“我的學(xué)習(xí)背景非常有利于自己在這個領(lǐng)域開展工作，我在學(xué)校學(xué)的設(shè)計為我在新船型的研發(fā)上奠定了基礎(chǔ)，更好地去解決問題。用戶給你一個需求，你要把它分解，從時間上要確定完成任務(wù)需要多少個步驟，涉及到多少個設(shè)備，從空間上來講設(shè)備要安排一個合適的體積、能量、信號、接口關(guān)系暢通……我認為這個工作跟我的個人興趣、專業(yè)背景、個人特長都很符合，感覺很棒！”葉聰笑著說。

葉聰?shù)牟块T選擇了從載人潛水器介入。擁有超大深度載人潛水器并具備作業(yè)能力，是一個國家深海技術(shù)水平的綜合體現(xiàn)。這個領(lǐng)域在國內(nèi)是空白，沒有專家，就把專業(yè)強、有潛力的人組織到一起，有幾十年工程經(jīng)驗的設(shè)計師，也有像葉聰這樣剛走出校門、零經(jīng)驗的大學(xué)生。就在這樣的氛圍中，所有人沒有界限，也沒有等級觀念，傾注全部的熱情和力量——葉聰這一張“白紙”也在短短的一年中變得色彩斑斕。

徐芑南充分運用自己豐富的經(jīng)驗，著眼全局，統(tǒng)籌謀劃，嚴格遵循“計算分析、專家咨詢、樣機試驗、實物考核”的研制程序，確保“下得去，能作業(yè)；上得來，保安全”的總體設(shè)計理念充分落實。

當這個團隊拿出了“蛟龍?zhí)枴钡牟輬D，震驚全國?！膀札?zhí)枴表樌㈨?，開始了真正的研制，而且他們的目標深度還是世界第一的7000米，這對于一個探訪深海只有幾百米歷史的背景來說，外國人都覺得是天方夜譚。

“所以在當時，要想和國外交流還是比較困難的，因為你沒有達到那個高度，別人都俯視著你，技術(shù)上的壁壘唯有自己攻關(guān)，有時候甚至只能從外國的畫報上看看門道。”

對于這個年輕的團隊來說，要想從草圖變成裝置圖，是一個相當艱難的過程，而當時面臨的最大困難就是沒有一個具體的標準，所有的一切都是從零開始。不管是設(shè)計還是技術(shù)，都要拿出好幾套方案，而每一個階段的設(shè)計都是一個非常嚴謹?shù)倪^程。這樣一個學(xué)習(xí)的過程對葉聰來說比在學(xué)校更為印象深刻。

“研發(fā)過程中，國外的手段我們不了解，但我們可以利用國內(nèi)已有的、類似的潛艇來借鑒。為了保障安全我們有很多備份措施，做很多設(shè)計，如果第一措施失效，那么它的備份措施是什么，然后這個備份措施是并行的備份，還是串行的備份，這些事情都會考慮。我們做了大量的工作，基本上把可以用的手段都用上了?！比~聰回憶道。

在眾多科學(xué)家、工程師、設(shè)計師的努力下，“蛟龍?zhí)枴辈贾脠D在2005年躍然紙上，很快又變成了裝配圖。2006年底，它的詳細設(shè)計順利通過，不同的部件在不同的地方加工生產(chǎn)，然后全部運到無錫進行組裝。兩年之后，“蛟龍?zhí)枴本涂梢栽陉懮稀案苫睢绷恕?h3>從600到7062

在“蛟龍?zhí)枴毕潞Ｒ郧?，中國潛水器下潛的最深紀錄只有600米。

2009年8月，“蛟龍?zhí)枴币潞Ａ?，主駕人選也隨即公布。在很多人看來，葉聰當選是眾望所歸：他是設(shè)計師，對潛器熟悉了解；他是指揮部成員，和指揮部溝通不會有問題；另外，他也是有經(jīng)驗的潛航員……

“第一次下潛很淺，才38米，然后慢慢的越來越深，這是一個計劃非常周密的事情，并不只是要下潛多少米，還要調(diào)試一些參數(shù)等。總體來講試驗的進程沒有遇到很多的波折。”葉聰說，“潛水器會用計算機來記錄我的每一個操作，然后指揮部每一次開會做的第一件事情，就是由我來匯報在現(xiàn)場的操作和當時的感受，我會有自己的判斷。指揮部的成員在接受了這些信息以后開始討論和分析，看看有什么需要改進的地方?！?/p>

年逾七旬的徐芑南堅持要求上船坐鎮(zhèn)指揮，他拖著裝滿藥品、氧氣機、血壓計等醫(yī)療器械的拉桿箱，和科研團隊堅守在一起。他在水面的指揮調(diào)度清晰沉穩(wěn)，成為試驗成功的重要保障。在兩個多月的海試中，試驗現(xiàn)場到處都有他的身影，檢查設(shè)備、交流技術(shù)問題、推敲下潛步驟等，不放過任何可能出現(xiàn)的隱患。每次潛器下水，他從不安穩(wěn)地坐在指揮室里，而是一連幾小時值守在水面控制室里，，不放過水聲通信傳回來的每一句語音。

38米、50米、300米……一年多的時間，“蛟龍?zhí)枴睗撍髀蛳隆吧钊搿?。在先后進行的37次載人深潛試驗中，有28次都是葉聰駕駛潛水器，不斷改進、驗證。他們會對海區(qū)做調(diào)查，包括風向、海水深度、鹽度、密度等等，用葉聰?shù)脑捳f，“我們也不是去一個完全未知的區(qū)域。”

深潛試驗流程復(fù)雜，項目龐大。每當下潛的頭一天，幾名試航員都要依照操作計劃再三溝通，完全消化。第二天清晨，工作人員部署完畢后，首先要在后甲板上對潛水器進行檢查。每次檢查都需要填很多表格，一旦發(fā)現(xiàn)一項檢查結(jié)果有問題，就需要及時檢修。

緊接著，船尾的A字架吊車會將潛水器小心地布放到海面上，潛航員再次進行水面檢查，完成一份長長的檢測表格后，真正的潛水才開始。下潛過程是一個勻速運動，每次試驗依據(jù)不同要求，潛水器駕駛員和水面支持母船隔5分鐘或者20分鐘都可能進行一次通話。3700米的下潛過程大約需要100分鐘，在海底工作約四五個小時。

2010年8月26日，科技部與國家海洋局聯(lián)合發(fā)布消息——中國制造的“蛟龍?zhí)枴陛d人潛水器載著3名試航員進行3000米級海試取得成功，最大下潛深度達到3759米，這標志著我國成為繼美、法、俄、日之后第五個掌握3500米以上大深度載人深潛技術(shù)的國家。

2011年7月26日，“蛟龍?zhí)枴陛d人潛水器歷時6個半小時，成功突破5000米水深，最大深度達到5057米，創(chuàng)造中國載人深潛新紀錄。艙門開啟時，借助伸入的一個鋼梯，主駕駛?cè)~聰?shù)谝粋€從狹窄的圓形艙門爬了出來，臉上帶著笑容。其次是楊波，最后是“蛟龍?zhí)枴鄙细』爻虝r的主駕駛付文韜。3名創(chuàng)造潛海新紀錄的潛航員隨后展開一面五星紅旗，一起緊緊拉住，“向陽紅09”船上的所有人員齊聲歡呼起來。

“蛟龍”號下潛到海底后，完成了多項作業(yè)，并且多次“坐”在海底，對海底生物進行拍照，將圖像及時傳回海上。潛航員在5000米水深時對潛水器水下各項功能進行了驗證，為后續(xù)第三次下潛并開展海底觀測和取樣等水下科考作業(yè)奠定基礎(chǔ)。

相比去年的3000米級海試，這次海試任務(wù)將更有挑戰(zhàn)性：試驗海區(qū)距離祖國大陸約1萬公里，船舶單程航行時間達到半個月；海區(qū)試驗環(huán)境相對較遠，增加了海況的復(fù)雜性；5000米水深考驗深潛器受壓性能和通訊能力。據(jù)載人深潛器總設(shè)計師、中國船舶重工集團公司第702研究所研究員徐芑南介紹，“深度和難度是成正比的，隨著下潛深度越深，通訊也將受到更大考驗。海水的壓力給深潛器的結(jié)構(gòu)、材料等方面提出了很高要求?！?/p>

2012年6月15日早上7時，中國3名試航員乘“蛟龍?zhí)枴陛d人潛水器開始進行7000米級海試第一次下潛試驗。承擔第一次下潛任務(wù)的是潛航員主駕駛?cè)~聰，潛航員傅文韜和唐嘉陵。按計劃，此次海試安排6次下潛，并沖擊7000米深度。

2012年6月27日，“蛟龍?zhí)枴痹谶M行的7000米級海試第5次下潛試驗中，最大下潛深度達到7062米，這也創(chuàng)下了世界同類作業(yè)型潛水器的最大下潛深度紀錄。下潛試驗全程歷時695分鐘，進行了標志物布放、測深測掃等作業(yè)，并從海底取回了三個海水樣品、兩個沉積物樣品和一個生物樣品。16點40分，葉聰駕駛的潛水器返回試驗?zāi)复装濉?h3>“蛟龍?zhí)枴痹囼炐詰?yīng)用航次起航

2013年6月10日，“向陽紅09”號母船搭載著“蛟龍?zhí)枴陛d人潛水器，緩緩離開江陰蘇南國際碼頭，前往南海和太平洋，執(zhí)行首個試驗性應(yīng)用航次任務(wù)?！霸囼炐詰?yīng)用最大的亮點，在于搭載科學(xué)家下潛。這標志著"蛟龍?zhí)?將真正發(fā)揮科研平臺的作用?！彬札?zhí)栐囼炐詰?yīng)用航次現(xiàn)場總指揮劉峰說。

“蛟龍?zhí)枴痹囼炐詰?yīng)用航次，分為3個航段，歷時103天。第一航段，在中國南海進行長基線定位系統(tǒng)的功能試驗；第二航段，在東北太平洋中國大洋協(xié)會多金屬結(jié)核勘探合同區(qū)，重點開展近底生物調(diào)查、地質(zhì)取樣、海底攝像及海底沉積物劑量反應(yīng)試驗；第三航段，在西太平洋中國大洋協(xié)會富鈷結(jié)殼申請區(qū)，利用照相、攝像、聲學(xué)地形測量等手段，進行近底測量和取樣，獲取海山區(qū)環(huán)境參數(shù)。

值得關(guān)注的是，“蛟龍?zhí)枴贝舜螌⒆兩頌椤吧詈３鲎廛嚒?，搭載14名科學(xué)家下潛?！敖?jīng)過安全教育、技能培訓(xùn)，他們已經(jīng)具備下潛條件。”“蛟龍?zhí)枴备笨傇O(shè)計師胡震表示科學(xué)家們在無錫中船重工702所進行了系統(tǒng)培訓(xùn)，“科學(xué)家們的前期培訓(xùn)雖然不復(fù)雜，卻帶著重要的任務(wù)，那就是，萬一潛航員出現(xiàn)突發(fā)狀況，科學(xué)家們要學(xué)會自救，并保證潛水器重回海面。”

由此，與之前“挑戰(zhàn)深度”不同，“蛟龍?zhí)枴边@次要為深?？蒲蟹?wù)，為科學(xué)家服務(wù)，專門進行了改裝。通過改進，“蛟龍?zhí)枴钡臋C械手更加靈活有力，以便從海底抓取更多樣品；改造了聲吶測量裝置，讓“蛟龍?zhí)枴痹诤５赘鼮檎J路；進一步增強探照燈源，讓“蛟龍?zhí)枴钡摹澳抗狻痹诤５赘采w更廣?！巴ㄟ^試驗性應(yīng)用航次，‘蛟龍?zhí)栔鸩教岣咦鳂I(yè)能力，改進作業(yè)方法，加速潛水器新技術(shù)的應(yīng)用，讓潛水器更加貼近科學(xué)試驗的實際需要?！?/p>

至此，“蛟龍?zhí)枴弊詰?yīng)用以來，先后在七大海區(qū)開展了152次成功下潛，主要為國家海洋局大洋協(xié)會深海資源勘探計劃、環(huán)境調(diào)查計劃、國家科技部973計劃、中科院深海先導(dǎo)計劃、國家自然科學(xué)基金委南海深部計劃五大計劃提供了技術(shù)和裝備支撐。作業(yè)覆蓋海山、冷泉、熱液、洋中脊、海溝、海盆等典型海底區(qū)域，深海科技成果豐碩，獲取了海量珍貴視像數(shù)據(jù)資料和高精度定位的地質(zhì)與生物等樣品。深潛工程技術(shù)保障隊伍和深潛科學(xué)家隊伍不斷壯大，安全管理制度趨于完善，多系統(tǒng)、多任務(wù)的工作格局已經(jīng)形成，為業(yè)務(wù)化運行跨出了堅實一步。

2018年，我國自主研發(fā)的“海龍Ⅲ”無人纜控潛水器（ROV）在西北太平洋海山區(qū)成功實施5次深海下潛，標志著其試驗性應(yīng)用成功?！昂｝?zhí)枴睙o人有纜控潛水器、“潛龍?zhí)枴睙o人無纜潛水器和“蛟龍?zhí)枴陛d人潛水器被稱為“蛟龍?zhí)胶！惫こ獭叭垺?，是我國的深海重器。一大批深海觀測和探測裝備取得突破，并開展了實質(zhì)性應(yīng)用；“潛龍三號”在“潛龍二號”基礎(chǔ)上進行了優(yōu)化升級，是目前我國最先進的無人無纜潛水器。在深海復(fù)雜地形進行資源環(huán)境勘查時，“潛龍三號”具備微地貌成圖、溫鹽深探測、甲烷探測等功能；“深海勇士”號的關(guān)鍵部件國產(chǎn)化率達91.3%，主要部件國產(chǎn)化率達86.4%。

徐芑南說：“黨的十九大報告做出‘加快建設(shè)海洋強國的部署。所以我國載人深潛發(fā)展應(yīng)加速，向海洋最深處挺進，同時還需加快發(fā)展無人深潛技術(shù)，以新一代人工智能等先進技術(shù)為創(chuàng)新引領(lǐng)，構(gòu)建載人、無人優(yōu)勢互補、協(xié)同作業(yè)的潛水器共融體系，來支撐海洋強國建設(shè)。目前，科技部已下達了全海深，也就是11000米載人、無人潛水器的研制任務(wù)，各項工作正在穩(wěn)步推進，并且取得了一系列的階段性成果，我們國家全面實現(xiàn)全海深科學(xué)研究與資源勘查的目標已經(jīng)指日可待?！?/p>