現(xiàn)如今中國在各個領(lǐng)域都取得了驕傲的成績,中國不斷走向強大,中國載人深潛傳來令人振奮的消息,海底1萬米!中國載人深潛將赴科研“無人區(qū)”。
全球深度大于6000米的海溝共有37條,這些海溝所在的區(qū)域被稱作海斗深淵,簡稱深淵。它們是迄今全球海洋中人類難以企及、知之甚少的地方。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條深度均超過萬米。
全海深載人潛水器又稱萬米載人潛水器。2020年,中國萬米載人潛水器即將探訪馬里亞納海溝的最深處“挑戰(zhàn)者深淵”,一場“大戲”即將在深海“舞臺”上演。
從陸地走向水池
水池試驗是在一個位于江蘇無錫的人工水池中進行的。水池試驗是潛水器從陸地走向水中的第一步,如果把萬米載人潛水器比作一輛新車,那么無論是對潛水器,還是將來要操作潛水器的潛航員來說,試驗的水池都相當(dāng)于一個“試車場”。
所謂全流程水池試驗,就是要求潛水器在水池環(huán)境中,把將來在海洋中需要檢驗的事情,在水池環(huán)境中模擬開展測試,并且潛航員、潛水器調(diào)試人員也需要參與合練,熟悉相關(guān)操作預(yù)案,讓潛水器和潛航員都符合出海條件。
走向深海并不容易,第一個問題就是海水帶來的高壓。7000米級載人潛水器“蛟龍”號在7000米處受到的壓力是700個大氣壓,對萬米載人潛水器來說,再往下4000余米,還要再增加400余個大氣壓,相當(dāng)于在一平方米的面積上要頂著一萬多噸的重物。這么大的壓力加在潛水器上,對潛水器的材料、結(jié)構(gòu)設(shè)計等,都提出了巨大挑戰(zhàn)。
除了要承受巨大水壓,潛水器還要搭載相關(guān)人員、一系列科學(xué)設(shè)施等,在水中完成科考作業(yè),進一步加大了萬米載人潛水器的制造難度。
比如作為潛水器主結(jié)構(gòu)之一的載人潛水器球殼,可以說是極限設(shè)計、極限制造。萬米載人潛水器的載人球殼不僅選擇了鈦合金材料,除此之外,科研人員還大膽推翻原有的設(shè)計,改變了此前使用的瓜瓣焊接方法。所謂瓜瓣焊接方法,就是先制造西瓜瓣,再焊接為一個整球,但這種方法焊縫多、工期長。萬米載人潛水器采用了半球焊接,減少了焊縫數(shù),工藝更難,但是可靠性顯著提高。
兩艘母船為潛水器護航
水池試驗預(yù)計將持續(xù)到今年6月。之后,萬米載人潛水器將走出實驗室,進入海試階段。葉聰說,在嘗試萬米下潛的終極目標前,潛水器預(yù)計將首先開展淺海試驗。
但萬米載人潛水器無法自己抵達馬里亞納海溝并進行下潛,它需要“搭車”前往。
為確保海試工作順利進行,除母船“探索一號”外,還需要一條海試支持保障母船。2018年12月20日,海南省出資購置了福建馬尾船廠一條正在建造中的海洋工程船——也就是后來的“探索二號”。相比新造船,中國科學(xué)院深??茖W(xué)與工程研究所用不到5折的低成本價就獲取了一條性能優(yōu)異的船舶,大大縮短了船舶建造和改造的工期,滿足了萬米載人潛水器海試時間窗口的要求。
同時,2級動力定位系統(tǒng)在船舶發(fā)生單個故障的情況下,能自動保持船舶的位置和艏向,使船舶具備靈活和精確的操控性能,提高船舶作業(yè)效率。兩艘船還布置了共計20個“深海移動實驗室”,覆蓋地質(zhì)、化學(xué)、生物等各專業(yè)方向。利用潛水器從萬米深海獲取的數(shù)據(jù)及采集的地質(zhì)、生物樣品,科學(xué)家可在現(xiàn)場實驗室進行樣品分析和數(shù)據(jù)處理,再通過船舶配置的低溫及超低溫樣品庫保存樣品,靠近碼頭后轉(zhuǎn)運到陸地進行進一步研究。
一般來說,去馬里亞納海溝“挑戰(zhàn)者深淵”海域進行海試需要至少提前6個月到外交部報備,獲得海試許可。因此按照正常取證流程,“探索二號”或無法參與今年下半年的萬米深潛試驗。獲悉相關(guān)情況后,中國船級社廣州審圖中心及船級社福州分社通過提前籌備,在滿足規(guī)范要求的前提下,加班加點,僅用3個工作日便完成了30份中國船級社(CCS)證書的取證工作。獲取CCS證書后,還需要獲取海事局的國籍證書。海南海事局以“探索二號”為試點,在全國開創(chuàng)首例船舶登記“一事通辦”,僅用1天時間便完成了外交部報備所需國籍證書的辦理工作。
憑深海裝備探索“無人區(qū)”
總有人問葉聰,為什么要越潛越深?這個問題的答案,他已經(jīng)講了多次:海底蘊藏了豐富的資源,探索海洋、保護海洋、經(jīng)略海洋,建設(shè)海洋強國,都與深潛密切相關(guān),高技術(shù)深潛裝備可以幫助我們更好地繪制深?!安貙殘D”。
海底萬米深淵可謂是科研的“無人區(qū)”,全海深載人潛水器是“人無我無”的科考裝備。以深淵進入技術(shù)、深淵探測技術(shù)為代表的深海技術(shù),代表了當(dāng)前國際深海工程技術(shù)領(lǐng)域的頂級水平。放眼全球,到訪過萬米深淵的全海深潛水器屈指可數(shù)。
以前人們以為,由于超高的靜水壓力、缺乏陽光和食物供給,加之特殊的海底地形、劇烈的構(gòu)造活動等多種極端環(huán)境因素,海面6000米以下應(yīng)該是一片死氣沉沉、與世隔絕、毫無生命活力的世界。然而,隨著人們對深淵展開科學(xué)調(diào)查,這些認識正在被顛覆。以深淵地學(xué)、深淵生命科學(xué)為代表的深淵科學(xué)研究,代表了當(dāng)前國際深海科學(xué)研究的最新前沿。
深海裝備是深海大洋調(diào)查的有力保障,隨著深海調(diào)查技術(shù)進步,全球近年來又陸續(xù)開展了多項大型深淵調(diào)查活動,發(fā)現(xiàn)了更多深淵新物種,深淵生物量和生命活力也遠超預(yù)期。
“中國的載人潛水器是中國深??萍嫉募畜w現(xiàn)。此前已經(jīng)投入使用的‘深海勇士’號、‘蛟龍’號,為全海深載人潛水器奠定了中國制造的基礎(chǔ)。全海深載人潛水器建成投入使用后,將會創(chuàng)造新的‘中國深度’,進一步提升我國海洋探測能力與研究水平?!比~聰說。