海底1萬米,!中國載人深潛將赴科研“無人區(qū)”
科技日報(bào)
海斗深淵
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,。海底萬米深淵可謂是科研的“無人區(qū)”,。然而,,隨著人們對深淵展開科學(xué)調(diào)查,,一些認(rèn)識正在被顛覆。
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
2020年3月,萬米載人潛水器在中國船舶集團(tuán)有限公司七〇二所完成總裝并開始全流程水池試驗(yàn),。
水池試驗(yàn)是在一個(gè)位于江蘇無錫的人工水池中進(jìn)行的,。水池試驗(yàn)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(yàn)的水池都相當(dāng)于一個(gè)“試車場”,。
所謂全流程水池試驗(yàn),,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(yàn)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(gè)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(gè)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(gè)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(jì)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(jìn)一步加大了萬米載人潛水器的制造難度,。
中國船舶集團(tuán)有限公司七〇二所副所長,、萬米載人潛水器總設(shè)計(jì)師葉聰告訴記者,萬米載人潛水器具備覆蓋全球海洋100%海域的作業(yè)能力,,這來源于9大關(guān)鍵技術(shù)的支撐,,如載人潛水器球殼、浮力材料等,。
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(jì),、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(jì),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(gè)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(hù)航
水池試驗(yàn)預(yù)計(jì)將持續(xù)到今年6月,。之后,萬米載人潛水器將走出實(shí)驗(yàn)室,,進(jìn)入海試階段,。葉聰說,在嘗試萬米下潛的終極目標(biāo)前,,潛水器預(yù)計(jì)將首先開展淺海試驗(yàn),。
但萬米載人潛水器無法自己抵達(dá)馬里亞納海溝并進(jìn)行下潛,它需要“搭車”前往,。
為確保海試工作順利進(jìn)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(jià)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(shí)間窗口的要求,。
2019年1月13日,“探索二號”在福建馬尾順利下水,。該船采用電力推進(jìn),,配置有2個(gè)全回轉(zhuǎn)主推進(jìn)器,一個(gè)槽道側(cè)推和一個(gè)伸縮槳測推,續(xù)航力超過15000海里,。船舶配置了近10000馬力的主發(fā)動機(jī)組,,具備2級動力定位(DP)能力,優(yōu)秀的動力性能可提高船舶在惡劣海況中的適用性和在航率,。
同時(shí),,2級動力定位系統(tǒng)在船舶發(fā)生單個(gè)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(jì)20個(gè)“深海移動實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室進(jìn)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(yùn)到陸地進(jìn)行進(jìn)一步研究,。
一般來說,,去馬里亞納海溝“挑戰(zhàn)者深淵”海域進(jìn)行海試需要至少提前6個(gè)月到外交部報(bào)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(yàn)。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(diǎn),,僅用3個(gè)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(diǎn),,在全國開創(chuàng)首例船舶登記“一事通辦”,僅用1天時(shí)間便完成了外交部報(bào)備所需國籍證書的辦理工作,。
中國科學(xué)院深??茖W(xué)與工程研究所海洋裝備與運(yùn)行管理中心主任唐古拉山告訴記者,取得船舶證書標(biāo)志著船舶建造工作完成,。由此,,萬米載人潛水器海試期間,將配有“探索一號”母船以及“探索二號”支持保障母船兩條船舶,,累計(jì)可以搭乘科考隊(duì)員120人,。
憑深海裝備探索“無人區(qū)”
2016年7月,,國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“全海深載人潛水器總體設(shè)計(jì)、集成與海試”項(xiàng)目正式立項(xiàng),。
總有人問葉聰,,為什么要越潛越深?這個(gè)問題的答案,,他已經(jīng)講了多次:海底蘊(yùn)藏了豐富的資源,,探索海洋、保護(hù)海洋,、經(jīng)略海洋,,建設(shè)海洋強(qiáng)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海“藏寶圖”,。
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(jìn)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(rèn)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??茖W(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(jìn)步,,全球近年來又陸續(xù)開展了多項(xiàng)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(yuǎn)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(jìn)一步提升我國海洋探測能力與研究水平。”葉聰說,。
葉聰還有個(gè)小目標(biāo),,希望今年搭乘自己設(shè)計(jì)的潛水器,,造訪萬米深淵,。(記者 陳瑜)
責(zé)任編輯:劉寧芬