中國深海載人潛水器“蛟龍”號首次海試

楊曉升

“蛟龍”號載人深潛器是我國首臺自主設計、自主集成研制的作業(yè)型深海載人潛水器，設計最大下潛深度為7000米級，也是目前世界上下潛能力最強的作業(yè)型載人潛水器?！膀札垺碧柨稍谡际澜绾Ｑ竺娣e99.8%的廣闊海域中使用，對于我國開發(fā)利用深海的資源有著重要的意義。

2008年8月2日，一個好消息傳來，唐嘉陵和付文韜經(jīng)過一年多的潛航員特訓，圓滿完成了包括心理、體能和深潛器操作等在內(nèi)的陸地培訓項目，達到了《深海載人潛水器潛航員培訓現(xiàn)場評測方案》所規(guī)定的評測目標，具備了擔任主駕駛執(zhí)行下潛任務、駕駛載人深潛器海上試驗的能力。

我國首批潛航員一共有3名，除了唐嘉陵和付文韜外，還有一位潛航員名叫葉聰，他是深潛部門長，“蛟龍”號首席潛航員。

就在潛航員培訓緊鑼密鼓地進行著的時候，約有100家科研機構和企業(yè)共同參與的深海載人潛水器本體研制、水面支持系統(tǒng)研制和試驗母船改造等工程也在同期進行著。

我國自行設計、自主研制的這臺深海載人潛水器名叫“蛟龍”號，它長得像鯊魚，胖胖的，大家又叫它“小胖”。

正像進入太空離不開航天器一樣，開發(fā)利用深海則離不開深海裝載裝備：擁有大深度載人潛水器和具備精細的深海作業(yè)能力，是一個國家深海技術競爭力的綜合體現(xiàn)。

身為深海載人潛水器本體總設計師的徐芑南，年近八旬。他自1958年上海交通大學造船系船舶制造專業(yè)畢業(yè)后，一直從事艦船結構力學研究和深潛器設計制造的研發(fā)。近30年來，他成功研制了我國第一套單人常壓潛水裝具、我國第一臺大功率作業(yè)型有纜水下機器人8A4、我國第一臺6000米水深的無纜自治水下機器人CR-01……這幾項產(chǎn)品不僅填補了國內(nèi)的空白，同時也達到了國際先進水平。

尤其是誕生于1995年的“CR-01”6000米自治水下機器人，曾多次對太平洋底的深海資源進行科學考察，為我國在國際上爭得對多金屬結核礦產(chǎn)資源豐富的7.5萬平方公里海域優(yōu)先開采權起了積極推進作用。

載人深潛器項目一經(jīng)立項，徐芑南便被認定為總設計師的不二人選。雖然當時徐教授已經(jīng)退休，身體也不好，但是接到國家召喚后，他還是欣然接下帥印，并立即投入工作。

第一副總設計師、中國船舶重工集團公司第702研究所副所長崔維成，則盡量把具體工作擔起來，一方面減輕徐芑南教授的壓力，另一方面讓擔任“蛟龍”號總設計師的徐芑南教授專注于宏觀的思考。

“蛟龍”號載人深潛器球殼為鈦合金，厚達70多毫米，在空氣中的重量約2噸，艙內(nèi)空間非常有限，只有4.8立方米，能承載3人。深潛器設計能力為7000米深度——這個設計是世界上同類型載人深潛器中的最大深度，工作范圍可覆蓋全球99.8%的海洋區(qū)域。

為了看得清、看得遠，“蛟龍”配有石英鹵素等8個水下燈源，加裝了10臺LED燈，燈光能照射的距離為7～9米，它還裝有2臺高清攝像機、1臺照相機等。

除了明亮的眼睛，“蛟龍”還有一雙敏捷的手。右手被稱為纖手，很精細，可以伸出，輕巧地張合手掌;左手是大螯，力量大，可以抓住大塊頭的東西，包括起到錨定的作用。

與世界上其他的深海載人潛水器相比，我國自行設計、制造的“蛟龍”號深海載人潛水器主要具有3個出色的方面：一是它具有貼近海面穩(wěn)定的自動航行功能，以及針對作業(yè)目標出色的懸停定位能力;二是具有高速水聲通訊功能，可以從深海高速傳輸圖像和語音，具有海底微地形地貌探測能力;另外，自行研發(fā)的水下蓄電池比國外的深海載人潛水器的能量更大，能持續(xù)提供能量的時間更長。

2007年8月底，7000米級深海載人潛水器總裝完成，隨后被移至水池，1個月后開始水池試驗。在半年多的時間里，它經(jīng)受了水池的全流程試驗，以及水池內(nèi)的應急浮標試驗等。

2008年3月2日，載人深潛器通過國家海洋局組織的專家的檢測確認。這一年，深潛器被正式命名為“蛟龍”，取“蛟龍鬧?！敝?。

就在“蛟龍”號深潛器誕生的過程中，“蛟龍”號深潛器的“母親”——母船也在進行著嬗變和誕生。而“蛟龍”號深潛器的母船是一艘名叫“向陽紅09”的輪船。

2007年11月28日，經(jīng)過11個月的改裝，“向陽紅09”號船被“重塑金身”，傲然屹立于黃浦江畔。

與改裝前相比，“向陽紅09”號船為“蛟龍”號多設置了一個“襁褓”：船尾被改裝擴大，并在甲板上豎起了一個三四米高的A形架，并預留一個深潛器滑軌道。而在紅色的A形架中間垂下一個類似于“抓手”的機器，以便靈活地收放“蛟龍”。

萬事已然具備，海試一觸即發(fā)。

2009年8月6日上午9時，“蛟龍”號深潛器1000米級海上試驗隊從江陰市蘇南國際集裝箱碼頭起航。

1000米級海試分為3個階段：50米、300米和1000米。沒有經(jīng)驗、無章可循，中國首臺載人深潛器的首次海試就這樣拉開了序幕。

50米海試是“蛟龍”號載人深潛器海試的第一潛。2009年8月15日，海試警戒船舶進駐試驗海區(qū)。當天，唐嘉陵、張東升、崔維成3位潛航員第一次乘深潛器下海進行水面調(diào)試。

張東升是試航員，系中國科學院聲學研究所副研究員。在“蛟龍”號海試項目中，他負責高分辨率測深側(cè)掃聲吶的研制，致力于研究“蛟龍”號聲學系統(tǒng)在深海領域的應用。

在水面調(diào)試了4次后，2009年8月18日，晨曦破曉，海霧盡消。潛航員個個整裝待發(fā)，躍躍欲試。當領導詢問誰愿意成為“蛟龍”號的首位試航員時，唐嘉陵應聲而答：“我！”

唐嘉陵成為國產(chǎn)載人深潛器海洋深潛的首個“吃螃蟹者”，很光榮。其實他跟同事們心里都明白，誰第一次深潛，所面對的不僅僅是光榮，還有艱巨，以及無人能知的風險。

雖然深潛的原理簡單，但深潛的過程其實一點也不詩意——深潛器每下潛10米，壓力就會增加一個大氣壓;如果潛到1000米水下，壓力就會增至100個大氣壓，相當于1平方米要承受1000噸的重量。如果深潛器出現(xiàn)芝麻粒大小的孔，那擠射進艙的海水便是高壓切割水刀，對儀器和人體的破壞如摧枯拉朽。

在下潛的過程中，讓人感覺不爽的還有溫度：初入艙，溫度高達40多攝氏度，密閉的空間內(nèi)，潛航員無不汗流浹背。但隨著下潛深度的增加，載人艙里的溫度則會逐漸降低，最低會降到二三攝氏度，讓人感覺很冷。潛航員在一次下潛中便會完整地經(jīng)歷春夏秋冬4個季度的溫差變化。

大海表面波瀾起伏，越往下沉則越靜謐，越暗淡，直至漆黑一片。因而深潛器下沉的過程便會在幾個小時之內(nèi)，經(jīng)歷從白天變成黃昏，再由黃昏變成伸手不見五指的黑夜的變化。而完成作業(yè)后上浮的過程則恰好相反，先是漆黑的黑夜，然后黃昏，最后陽光普照。

雖然“蛟龍”經(jīng)過7000米深度的海水壓力測試，鈦合金的外殼也很牢固，但由于“蛟龍”號與海面母船沒有直接關聯(lián)，一旦發(fā)生故障無法上浮，后果將不堪設想。而且，“蛟龍”號正處于測試階段，深潛的過程中可能會發(fā)生、發(fā)現(xiàn)各種不可預知的問題。在漆黑的深海世界里，海底的環(huán)境幾乎一無所知，可以說深潛的過程，是潛航員在拿生命去挑戰(zhàn)！

隨著“蛟龍”號的不斷下潛，唐嘉陵腦海中對海底世界的憧憬也越來越強烈。在接受潛航員培訓時，他曾經(jīng)看過一些海底的影視資料，從此海底的奇異便深深地銘記在心底。

然而，就在“蛟龍”的深度表指數(shù)指向38米時，他卻接到指令：拋載返航！雖然對海水深處的好奇心依舊，但軍令如山，他不敢打絲毫折扣，即刻開始返航。不過返航的過程中，他也很奇怪：怎么就突然要求返航呢？是自己在下潛的過程中哪個地方操作失誤，令母船上的專家們不滿意嗎？

唐嘉陵不知，“蛟龍”號深潛器在此次下潛中，先還與母船“向陽紅09”號有聯(lián)系，然后便沒聯(lián)系了，然后又有了聯(lián)系……

“蛟龍”號與母船的這種“若即若離”的關系，曾讓海試現(xiàn)場總指揮劉峰直冒冷汗：接收不到“蛟龍”號發(fā)來的信息，水聲通信不通，超短基線定位系統(tǒng)也不能準確測定深潛器的位置，是水聲通信系統(tǒng)出了問題，還是海洋表面的環(huán)境很吵？又或者“蛟龍”號深潛器本身設計上存在問題？

在找不到原因的情況下，他揪心到了極點。

后來，過了好一陣，才又收到“蛟龍”號的信息。雖然“蛟龍”號安然無恙，但由于尚不清楚其與母船失去聯(lián)系的原因，只能馬上叫停其繼續(xù)下潛，命令即刻返航。

當天晚上，海試現(xiàn)場總指揮劉峰、臨時黨委書記劉心成等幾人連夜商量解決問題的方法。指揮部初步判定，水聲通信無法建立是由母船的噪音和淺水海洋背景噪音干擾造成的。

于是，第二天海試隊再次趕赴試驗區(qū)，以不同速度進行多次測試，結果驗證了大家的判斷?，F(xiàn)場指揮部研究后決定，“蛟龍”號深潛器再次正式下潛后，便關掉“向陽紅09”號船上的一臺主機，另一臺主機也低速運轉(zhuǎn)，以減小噪音。同時，聲學部門也更換了一根影響通信的電纜，并采用發(fā)莫爾斯電碼的方法，將深潛器與母船聯(lián)系起來。

水聲通信無法建立這個海試的第一難題就此解決后，海試團隊的第二大難題也必須解決，否則的話也將成為海試繼續(xù)進行的攔路虎。這海試的第二大難題便是“蛟龍”號深潛器一旦出現(xiàn)安全問題，如何實施救援？如何把它從海底打撈上來？

最終，海試隊研究出一套自救方案：給“蛟龍”號深潛器裝上應急浮標，萬一“蛟龍”在潛水時出現(xiàn)閃失，就將應急浮標及時釋放出水面，

母船“向陽紅09”號再通過連接“蛟龍”號深潛器與應急浮標的繩索，把“蛟龍”牽引上來。

有了第一次的下潛經(jīng)歷后，第二次、第三次下潛時的感覺就好了許多。

那之后，“蛟龍”不停地“試水”，下潛深度也逐步增加，分別為38米、42米和44米……

望著下潛深度顯示表上跳動的數(shù)字，唐嘉陵和葉聰、付文韜不敢欣賞身邊風景的變化，他們開始各做各的事情，忙碌如螞蟻，有序而又紛繁。實驗的內(nèi)容五花八門：首先，對深潛器的性能進行測試，比如對航速、剎車、自動控制等進行考核;其次，對于潛航員自己的身體和心理也會有監(jiān)測;還有，測試深潛器的作業(yè)功能，比如尋找標志物、提取樣品，等等。

50米海試圓滿成功后，又開始了300米海區(qū)試驗進程。

300米海試的過程中，“蛟龍”號深潛器也是飽受磨難：由于受到熱帶低壓“彩虹”和“巨爵”熱帶風暴的干擾，“向陽紅09”號船曾4次躲避。

如果海面上有風暴，深潛器是不敢入水的。一般人認為，海面縱然海浪滔天，也不能影響到海平面以下數(shù)百米的水體，所以，深潛器只要潛入深海，便如閑庭信步，安穩(wěn)如山。

其實不然！因為海面上有風暴，海底也可能并不平靜，不要說幾百米的海底，就是數(shù)千米的海底，都一樣有類似于陸地上颶風一樣的情形。區(qū)別只在于海面上流動的是急風，而海底下流動的是激流。

海洋科學家把海底激流稱為海底“風暴”。海底“風暴”猶如龍卷風，破壞力極強，它不僅會沖掉安裝在海底的科學儀器，毀壞海底通信電纜，甚至可能危及海上石油鉆井平臺。

所以，深潛器雖然是在海底作業(yè)，但遇到海面熱帶風暴的干擾時，依然只能敬而遠之，否則便可能玉石俱焚。

在300米級的海試中，“蛟龍”號深潛器進行了2次水面調(diào)試和5次下潛試驗，下潛深度分別為213米、113米、335米、268米和292米，成功進行了兩次坐底，在海底放置了“中國載人深潛紀念”標志物，進行了拍照、攝像和熱液取樣作業(yè)。

在此后的1000米級海試前，“蛟龍”號的水聲通信系統(tǒng)經(jīng)過進一步改進和完善，達到了可以通過語音、文字和圖片與母船聯(lián)系的能力。在通信方面，已是鳥槍換炮。

（摘自中國言實出版社《來自改革開放征程的報告1》）