它擁有海底秘密

馮志剛

據6月19日消息，8點40分左右，蛟龍號載人潛水器已經坐底，下潛深度6908米，3名潛航員將在海底進行取樣工作，這將是世界上首次載人潛水器在這么深的海底采集樣品。

“蛟龍”是如何制造，又是如何潛海的？從3000米到5000米，再到7000米的海底深處，又是一個怎樣波瀾壯闊、新穎的海底世界。

帶著疑問，記者在“蛟龍”遠行前，走近參與蛟龍號研發、海試的專家和技術人員，探尋“蛟龍”和它擁有的海底世界的秘密。

深海日志

“這是一個狹小的只有2.1米內徑的球體。我坐在中間主駕駛位上，右邊是崔維成所長，左邊是一個副駕駛員。如果順利的話，我們三人要在海底工作3個小時。今天的任務還是測試‘蛟龍的穩定性，如果不出意外，我們將在海底‘行走兩海里，我們希望能抓住小蝦或海參等深海生物……”

這是一次5000米的深海測試，首席潛航員葉聰詳細地記錄每一個細節。葉聰，湖北武漢人，33歲，“蛟龍號”主任設計師、首席潛航員，參加了蛟龍號的設計、研發和試用的全部過程，跟隨“蛟龍”下海32次。

“在這10個小時的‘蛟龍潛海旅行中，我們三人一直要呈蜷縮狀態工作，少喝水，少吃東西，免得帶來生理上的諸多不便……考慮到節約用電，深潛器在下潛過程中是關掉照明的，所以我們能看到一個黑暗中真實的海洋。”

他繼續寫道：“海的深處沒有光，熱量少，除了大量微生物外，魚蝦很少，基本上在5000米的海底沒看到過大型海底生物，只會遇到拖著長長尾巴的鼠尾魚，還有一些數目不多的紅色螯蝦……”

2012年6月2日，江蘇江陰蘇南港深水碼頭。“向陽紅9號”遠洋科考船停靠在第14碼頭，身下滾滾長江水向東奔流入海。蛟龍號靜靜地躺在船尾。

崔維成，中船重工集團公司702所副所長、蛟龍號主任設計師，在他的引導下，記者經特批登船一睹它的容貌。蛟龍號深潛器全長8.3米，寬3.0米，高3.4米，重22噸，設計的最大荷載能力為240公斤。崔維成介紹說，蛟龍號“形狀設計成球形，由12塊球瓣和2塊球形底板構成，中間有一個直徑2.1米的載人艙，可容下3人。構造的原理是在深水中獲得最好的重量—排水量比和最佳的強度、穩定性能。”

蛟龍號深潛器和常規潛艇選用鋼材材料不同，球殼采用的是高強度鈦合金，保證在深海中承受巨大的壓力。

崔維成比喻，宇宙飛船在太空工作時也只承受約1個大氣的負壓力，載人深潛器上的每一個零件都受到深海壓力的巨大考驗。他一直認為“入海”的難度不亞于“上天”。

載人深潛器目前是人類潛入深海探索奧秘的交通和工作工具。早在“蛟龍”入海前的幾十年中，世界上4個國家有了它的同類，并在科研、勘探和軍事等多領域大展身手。

日本Shinkai6500潛水器在4000米深海處發現了古鯨遺骨；前蘇聯Mir1潛水器則對海底熱液硫化物和深海生物進行了上千次調查和采樣；美國“阿爾文號”深海潛水器，在千米海底深處打撈出因轟炸機失事，遺失在海底的氫彈，還于1986年潛入4500米深海探查到了“泰坦尼克號”殘骸。

海底探寶

每次潛到海底深處，葉聰除了檢測潛水器的性能，還帶著一些科考任務。例如收集礦物質樣品等。“海底含有多金屬結核區，就是陸地上含有的豐富金屬稀有礦物質。”

劉誠剛，國家海洋局第二海洋研究所副研究員，兩次跟隨蛟龍號進行海試。他說，多金屬結核里面蘊含了大量的錳、鋅等多種金屬，由于錳含量較高，在30多年前被人類發現時，它也被稱為“錳結核”。

中國大洋礦產資源研究開發協會辦公室副主任、國家863計劃重大項目7000米載人潛水器項目負責人劉峰證實，按照此前計劃，今年3月份，蛟龍號有一項任務是到南海海底尋找“可燃冰”。因考慮到海試計劃而推遲了。

有專家說，在大陸資源被開采進入枯竭期前，海洋就成了人類解決資源短缺、拓展生存發展空間的戰略必爭之地。面對寶貴的海底礦產，一場“藍色圈地運動”正在世界各國之間無聲地進行著。

據估計，世界上各大洋中錳結核的總儲藏量約為3萬億噸。

更令人驚訝的是，這種礦床不僅儲量很大，而且還在繼續成長中。

采集礦物質樣本的工具是一個小簸箕，葉聰只要操作機器手臂就可完成。 “一簸箕鏟下去，就是幾個多金屬結核，既方便又快捷！”

葉聰說，在達到5188米最大深度后，“蛟龍號”的任務不再是沖深度，而是轉向探測這片多金屬結核勘探區洋底。

潛航員們在海底除了進行地形地貌測繪，搜索標志物外，還要捕獲海底生物。劉峰說，蛟龍號7000米海試成功，也就意味著全世界99.99%的海洋洋底暢行無阻。他說，“蛟龍”入水，不僅極大地增強了中國科技工作者進軍深海大洋、探索海洋奧秘的信心和決心，而且加快了我國挺進深海尋找礦產資源的步伐。“海底就是一個聚寶盆，可惜我們的了解還不及百萬分之一。”

實際上早在上世紀90年代初，中國船舶總公司702研究所（現中船重工集團公司702所）就向國家科委提出研制6000米級大深度載人潛水器的建議，結果被否，理由是“找不到明確的使用用戶”。

“科委領導問，為啥要花那么多錢造（深潛器），我們答不上來。” 多年后崔維成這樣說。

3年內連續提交了2次申請，均因同樣問題被否決。“當時也說不出來啥用途，就是覺得國家以后進軍海洋會用得上。”

2001年，機會來了。根據國際海底管理局規定，我國在太平洋中部獲得一塊擁有專屬勘探權和優先商業開采的多金屬結核礦區（含有豐富的金屬礦產資源），面積為7.5萬平方公里，與渤海大小相當。

同時，一項勘探成果數據顯示:在渤海、黃海等大陸架海域，石油資源量達到275.3億噸，天然氣資源量達到10.6萬億立方米，這些寶貴的資源需要開采。崔維成說，很快國家進行了立項審批。

主體研發組裝任務落到了中國船舶重工集團702 研究所，而當時，我國的深潛器僅能潛入600米海域，已經遭遇了很多科研問題。考慮到需要對電子、通訊等科研技術攻關，國家抽調包括中科院沈陽自動化研究所、聲學所在內的100家科研機構和企業參與研發和生產。

研發工作從一開始就處于保密狀態。從2008年開始，在短短4年內，中國完成了從1500米、3000米和5000米深海測試，證明蛟龍號安全性能、穩定性能可靠。

“入海”難于“上天”

6月15日14時30分，海試現場。如同往常一樣，“蛟龍”猛然浮出海面，泛起一片浪花。一個外形酷像大白鯊，有著白色圓滾身體、橙色腦袋，尾部呈X形穩定翼如同尾巴的“大魚”，攪動了附近的海水。

7000米是“蛟龍號”的最大設計深度，從5000米到7000米的大洋深處，“蛟龍號”將面臨新挑戰。劉峰接受本刊采訪時說，首先是深度增加導致的高水壓。“深度增加2000米，相當于加了200個大氣壓，到7000米的時候，‘蛟龍號的外殼每平方米要承受700噸壓力，高壓會不會引起變形、滲漏？這是最大的挑戰。”其次，“蛟龍號”潛水器上有很多充油的設備和液壓系統，潤滑油在高壓、低溫的聯合作用下，其黏度會增強，7000米深度時，高壓會不會影響液壓系統正常工作？

“第三個挑戰是針對潛航員的。無論是心理還是體力，7000米對潛航員來說都是一個嚴峻的考驗。”劉峰有些激動，他說蛟龍號經受住了考驗。

讓這樣一個潛水機器潛入深海，還要靈活運動和工作有些不容易。

對于深潛器，蛟龍號載人深潛器總設計師徐芑南，形象地將其喻為一條深水魚。他說，蛟龍號擁有“6自由度空間運動能力”，既可以“直線行走”，比如通常所說的前進后退、上浮下潛、左移右移，還可以圍繞“旋轉”，比如改變舵向、左右搖擺、抬頭等，但這些都需要艙內的人工操作。

“‘蛟龍號在水下是很靈巧的，就是動作稍微慢些。“蛟龍”有兩只機械手，具有相當于人的肩、肘、腕等的“關節”，可伸縮自如。在去年的5000米海試中，潛航員發現“蛟龍號”的海底燈光，過于集中在主駕前方，任務專家的觀測窗前光線太弱，不利于觀測海底狀況。改進中，“蛟龍號”配備了16盞LED以及石英鹵素燈如同蛟龍號的眼睛，可以確保潛航員看清楚20米左右的各種情況。

幾十次海試中，劉峰這名海試現場的總指揮，有一次還是被嚇壞了。那次蛟龍號在南海潛入1700米海底，潛下去后一度“銷聲匿跡”。雖是一次虛驚，他在總結會上，還是毫不客氣地批評了有關技術人員的大意。“你知道在漆黑的深海里，一旦發生故障或意外，將面臨著多大的危險。”劉峰說，從這件事情上，對潛航員在海底遭遇意外，如何逃生自救一度成為“蛟龍”研究的重要課題。

“這些問題現在都解決了”每次海試，崔維成和葉聰總是第一個下潛者。崔維成列舉了蛟龍號如果在海底遭遇意外的多個解決辦法。例如被海底的水草或者淤泥纏住，“蛟龍”具備多種應急逃生的技能。

首先，蛟龍號可以拋掉身下用于下潛增重的兩個100公斤的壓載鐵，以獲得200公斤的浮力；還可以引爆蓄電池箱上的電爆螺栓，扔掉部分蓄電池；如果是機械臂在抓東西時被水草纏住， “蛟龍”還可以“斷臂逃生”。

如果身陷淤泥不能自拔，“蛟龍”能引爆電爆螺栓，浮力塊將帶著船載的9000米長纜浮上水面。正在密切監視的科考船看到浮力塊上的閃光燈，就撈起長纜，用絞車把蛟龍號硬生生拉上來。

正常情況下，蛟龍號可在水下生存12個小時，而緊急情況下，生命支持系統可以支撐近3天的時間。

“蛟龍”功夫

徐芑南說，蛟龍號能像機器人一樣操作，突破了三大技術難題。即近底（接近海底）自動航行和懸停定位、高速水聲通信、大功率電池提供動力。蛟龍號要想工作就需要在海底穩穩“定住”。如同開車一樣，駕駛員的腳總放在油門上，難免產生疲勞感。蛟龍號具備自動航行功能，駕駛員設定好方向后，自己可放心進行觀察和科研。

蛟龍號能完成三種自動航行，即自動定向航行，自動定高航行和自動定深功能。

蛟龍號還有一個懸停功能。工作人員一旦在海底發現目標，蛟龍號不需要像很多國外深潛器那樣坐底工作，而是由駕駛員行駛到相應位置“定住”，與目標保持固定的距離，方便機械手進行操作，能夠做到精確地“懸停”作業。

“蛟龍”的通信和動力被喻為它的“耳朵”和“力氣”。和陸地通訊主要靠電磁波速度不同，電磁波在深入海水中幾米就不行了。蛟龍號要潛入深海幾千米，如何與科考船（母船）保持聯系，進行通訊，現在主要是靠聲吶。

“蛟龍”在海底航行或工作需要動力。它現在搭載的是我國完全自主研發的大容量充油銀鋅蓄電池，電量超過110千瓦時，能為其提供超過幾十個小時的動力。

徐芑南說這些成熟的功能設計，已完全讓“蛟龍”在5000米或7000米海底暢游自如。

“蛟龍號”實驗結束后干什么用？

崔維成說，海底觀察是第一個任務，包括照相、傳回圖像、現場通話等，通過視頻，上面的人能看到底下，本身可視的資料就是特別重要的。第二個用途是海底科學取樣和各類海底作業。“蛟龍”還能進行海底救撈。崔維成舉例說，美國一顆氫彈掉進海里，最后就是用3個深潛器把它撈起來的，另外，海底重要的國家秘密或者寶藏救撈、沉船打撈等，也只有它能做到。

海底搶險是深潛器的另一個任務，包括工程的搶險和人員的搶險。兩年前俄羅斯一條潛艇推進器被纏住，無法轉動，和平一號、和平二號深潛器鉆到潛艇底部，把纏在推進器上的網纜割斷，潛艇得救。遇到跨洋通訊光纜、海底管線、石油主管道、輸氣主管道破裂的情況，深潛器可以到海底一探究竟。深潛器還能執行更加特殊的任務：“比如說咱們懷疑特定區域有敵人。”