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大国重器拜大年|“奋斗者号”:深海漫漫,永往直“潜”!

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原标题:大国重器拜大年|“奋斗者号”:深海漫漫,永往直“潜”! 来源:亮报

从百米浅海到万米深海,这是中国载人深潜事业一代代深潜人的“深蓝梦”,它突破了我国多项核心深潜技术,它完成万米级海试,首次探底全球海洋最深处——马里亚纳海沟“挑战者深渊”,创造我国载人深潜新纪录。它就是中国“奋斗者号”载人潜水器。

2020年11月10日,“奋斗者号”载人潜水器在马里亚纳海沟成功坐底,坐底深度10909米,也就是说,它已经可到达全球深海的任何地方。

11月28日,"奋斗者号”全海深载人潜水器胜利返航。

强大背景和团队

“奋斗者号”是国家“十三五”重点研发计划“深海关键技术与装备”专项支持的深海重大科技装备。项目于2016年立项,由“ 蛟龙号”、“深海勇士号”载人潜水器的研发力量为主的科研团队承担。

“奋斗者号”从何得名

通过网络征名活动,再经由专项总体专家组、业主单位、科研团队代表组成的评议组评议。潜水器名字最终出炉——“奋斗者号”。

“奋斗者号”的突破

“奋斗者”号副总设计师胡震讲述完成万米海试有多难?

“它的难度就是因为这里是全球的最深处,也是我们潜水器设计的一个极限的下潜深度,所以是对我们整个设计的一个最全面的验证和挑战。”

环境上,虽然深海是高压、低温的环境,但实际上潜水器载人舱内的压力是常压的,不同于饱和潜水。在潜水器里感受到的最大变化是温度,当进入载人舱,舱口盖关闭后气温会迅速升高至40℃左右,入水下潜半小时左右舱内温度才开始缓慢下降,舱内最低气温可降至12℃左右,所以在短短10来小时下潜过程中会气温如同经历一年四季的变化。

技术上,两个最大的难点或需要攻克的关键技术是耐高压的载人舱和浮体材料,这涉及材料和加工工艺,研制“蛟龙号”时载人舱和浮体材料是依赖国外进口的。但现在我国已突破这两项关键技术,并在“奋斗者号“万米载人潜水器得到了应用。当然难点还是有的,现在我国在载人潜水器配套的深海环境传感器和作业工具方面还比较落后。

外观和性能

从外观上看,“奋斗者号”像一条大头鱼,“肚子”涂成了绿色,这是因为绿光在海水中衰减较小,便于在深海捕捉到它的身影。而头顶呈醒目的橘色,也是便于上浮到水面时能被母船快速发现。深海万米之处可谓是科研“无人区”,载人潜水器则是进入“无人区”的科考利器。“大头鱼”不仅涂装靓丽、灵动自如,而且可以同时搭载3名潜航员和科学家下潜,作业能力覆盖全球海洋百分之百海域。

“奋斗者号”能在万米洋底勇往直“潜”,得益于有一颗强大的中国“心脏”。作为我国唯一一台可以搭载人员下潜到海底一万米的科考装备,“奋斗者”号代表了当前深海工程技术领域的顶级水平,更在多个关键技术和重要材料领域拥有国产化核心技术,国产化率超过96.5%。

“奋斗者号”下潜的马里亚纳海沟最深处,水压超过110兆帕,相当于2000头非洲象踩在一个人的背上。如此高压,意味着潜水器的材料、结构设计等都面临严峻挑战。经过多年上千次的优化测试,中国自主研发的全新高强高韧钛合金足以应对深海的高压和冲击。想要成功下潜万米,还需要极其精密的制造、冷弯、焊接技术,保证球舱的可靠性。研发团队改进焊接方式,从焊缝多、工期长的传统“瓜瓣焊接”改为焊缝少、可靠性高的“半球焊接”。“奋斗者号”钛合金载人球舱直径达2米,标志着我国钛合金材料技术和焊接加工技术已经达到国际领先水平。

除了解决水压问题,“奋斗者号”还需要解决操控、供氧、电池、照明、影像、自动巡航、水声通信等一系列问题,此外,要搭载相关人员、一系列科学设施等在水中完成科考作业,这进一步加大了制造难度。

在“蛟龙号”、“深海勇士号”载人潜水器研制与应用的基础上,历经多年艰苦攻关,“奋斗者号”研发团队在耐压结构设计及安全性评估、钛合金材料制备及焊接、浮力材料研制与加工、声学通信定位等方面实现技术突破,顺利完成了潜水器的设计、总装建造、陆上联调、水池试验和海试验收。

为什么要越潜越深?

海洋面积占地球面积71%,海水占地球水资源总量97%,深海区域是探索包括生命起源和地球演化在内重大科学问题的必由之路,而进入大洋深渊开展科考并获得科研样本,是深入推进相关研究、作出原始和基础性贡献的重要条件。此外,深海蕴藏着极其丰富的资源,矿物和能源储量都超过陆地。正因如此,人类一直致力于挺进深海,科学家们也从未停止对各种海洋工作潜水器的研究。

中国一直注重海洋尤其是深海研究,实现“全海深”进入,开展“全海深”科考是中国科学家孜孜以求的目标。

未来,我国潜水器将继续向全海深谱系化、功能化方向发展,根据不同的任务和目的,选用不同下潜深度的潜水器,为海底资源、地质和深海生物调查,以及科学研究、水下工程、打捞救援和深海考古等提供支持。

我国载人潜水器的前世今生

从百米浅海到万米深海,中国载人深潜事业劈风斩浪的几十年,我国先后突破了多项核心深潜技术。

1986年——7103救生艇 

中国第一艘载人潜水器——7103救生艇研制成功。虽然它只能下潜300米,航速也只有四节,但也是那个年代最先进的救援型载人潜水器。

2010年7月——“蛟龙号”

中国第一台自主设计和集成研制的载人潜水器“蛟龙号”下潜深度达到了3759米,中国成为继美、法、俄、日之后,世界上第五个掌握3500米大深度载人深潜技术的国家。

2016年6月——“蛟龙号”

“蛟龙号”7000米级载人潜水器完成了它的终极挑战,最终将记录保持在了7062米。“蛟龙号”还拥有世界先进的悬停和自动驾驶功能,可以抵御海流的干扰,工作时稳稳地“定”在海底。

2017年——“深海勇士号” 

“深海勇士号”最大的亮点,是它的设计和制造都立足国内,国产化率达95%以上。其中,关键部件国产化率达91.3%,主要部件国产化率达86.4%!

2020年——“奋斗者号” 

中国“奋斗者号”载人潜水器,融合了之前两代深潜装备的优良血统,不仅采用了安全稳定、动力强劲的能源系统,还拥有更加先进的控制系统和定位系统,以及更加耐压的载人球舱和浮力材料。

除了载人潜水器,我国还有“海斗号”、“海燕号”和“海翼号”等许许多多的无人潜水器。其中,“海斗号”有远程遥控和自动作业两种模式,是中国首台万米级科考潜水器,让中国拥有了自主研究万米深海的能力。

在“奋斗者号”接触深海洋底的一刹那,浮尘轻飞。沉静千年的泥沙物虽被这“不速之客”搅了安宁。那薄纱般的尘幕后就是我们人类渴望千年为之一瞥的大洋深处。大海最深处有种“荒凉的美感”,也埋藏了许多秘密。

大洋之下仍有许多奥秘等待被揭开

毫无疑问,“奋斗者号”的成功下潜无论是对于中国,还是世界范围内的深海探测事业都具有里程碑式的意义。但前路漫漫,道阻且长,有许多的未知需要我们进一步去研究与探索。未来还需要更多的资源投入才能让我们更好地了解深海,利用深海。大洋之下,仍有许多奥秘等待你去探索。

素材来源|《亮报》科普版,新华视点、央广网、中国船检、海洋知圈微信等

编辑|杨印 潘宏娟

审核|王远

监制|葛慧

责任编辑 | 亮报

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