

蛟龍號從設計開始到海試,包括船隊在內,目前總費用將近5億元人民幣
2012年,蛟龍號潛水器在第49次下潛中,首次突破7000米,到達7020米深度。三天后的6月27日,“蛟龍”再次成功下潛到7062米深度。
7000米的數字,代表著中國具備了在全球99.8%以上的海洋深處開展科學研究、資源勘探的能力。
在達到了設計深度后,“蛟龍”又將執行何種新任務呢?“蛟龍”總設計師,中國船舶科學研究中心副總工程師、研究員徐芑南日前接受了《瞭望東方周刊》的專訪。
他說,2013年起,“蛟龍”將轉入應用階段。而這艘備受矚目的探測器,預計在短期內將停止沖擊新紀錄。
海試階段,“蛟龍”在技術上取得了諸多突破,也經歷了不少故事。而2013年的南海行之前,“蛟龍”還要做很多準備工作。
四項準備勢在必行
徐芑南告訴《瞭望東方周刊》,蛟龍號已經完成了7000米的既定目標,下一步就要進入應用階段,“我們在對蛟龍號通過7000米海試最后驗收后,將為2013年南海的下潛科研做準備。”
“蛟龍”此前在南海進行過1000米、3000米海試。2013年的南海之行,將執行“南海深海過程演變”項目的深海探測任務。
作為中國海洋領域第一個大型基礎研究計劃,這一重大研究計劃于2010年7月正式立項,項目研究計劃預計執行期為8年,即2011年至2018年。
根據“南海深海過程演變”項目相關負責人2011年向本刊介紹,“蛟龍”有望在2012年3月至5月赴南海參與該項目,任務之一就是獲取可燃冰。
據本刊記者了解,出于平穩過渡的需要,上級要求“蛟龍”在2012年暫不赴形勢復雜的南海參與該項目。
徐芑南說,除赴南海之外,比較重要的是在接下來的時間里,從四個方面逐步完善和提高蛟龍號的應用能力。
首先是建造新的工作母船。搭載“蛟龍”海試的“向陽紅09”系臨時改裝而成,且船齡早已超過30年,只能基本滿足試驗母船的要求。由于“蛟龍”的深海探測將日常化,“向陽紅09”先天不足十分明顯。
其次,就是選拔新的潛航員。目前潛航員的選拔工作由國家海洋局負責。在首批潛航員選拔中,曾有16人通過初選,最終有兩人駕駛“蛟龍”進行了海試。
“第一批報名的范圍太窄了,報名的都是我們自己的技術人員,不少人在身體狀況、心理素質方面不能達標。在其他考試中,很多人都不及格。”徐芑南說,“這次報名情況肯定就不一樣了,大家對蛟龍號都了解,報名的人肯定會更多。”
參考美國潛航員選拔條件,“蛟龍”第一批潛航員要求年齡不得超過35歲。此外,還要求機械、電子、海洋船舶等專業大學以上的學歷,身體條件需達到入伍條件,即海軍入伍條件。“心理素質過硬,這是很關鍵的一條。”徐芑南特別強調,“海底很多事情要處理。” 需要3年的培訓和考核。
再者,是針對蛟龍號南海的應用,做好相應的準備。“蛟龍號要應用了,備品、備件要準備好。”徐芑南說。
在作業系統中,“蛟龍”有兩個機械手和一個采樣籃,以及各式各樣的工具。此外還要根據具體科研項目攜帶必要工具。比如說要測量熱泉,需攜帶溫度測量器。“蛟龍”有效負荷要超過220公斤,電源、信號源、儀表,包括各種接口,以及其他可能用到的工具。
第四就是應用機制。此前“蛟龍”一直存放在中國船舶重工集團公司第702研究所。目前國家已經批準,在青島建設“國家深海基地”,專門負責管理潛水器。
徐芑南告訴本刊,在科技部“十二五”重大專項里,還要建造一個4500米規格的載人潛水器,建成之后,將和“蛟龍”在大洋深處并肩作戰。“現在正在做4500米載人潛水器的幾個關鍵技術項目,首先要在關鍵技術上取得突破。”
“新的載人潛水器還沒有命名,長寬高到最后才能確定。我們的技術水平越高,同樣的工作能力,潛水器就越輕越小,不是說越大越好,同樣的能力,越小越好。”
安全第一的蛟龍號
“蛟龍號預計壽命30年,下潛4000次。”徐芑南對本刊說,“隨著技術的改進和部件的更換,使用壽命肯定會大大延長,下潛次數也不會僅限于此。”
“蛟龍號的安全系數是1.5倍。從強度角度來說,潛水器可以下潛到1萬多米而不變形,但是為了絕對安全,在實際下潛中限定為7000米。”徐芑南說,“我們蛟龍號的特色,第一條就是,具有當前同類作業型載人潛水器的最大載人深度,作業覆蓋范圍達到海底99%的面積。別國6000米和6500米有的能力,蛟龍號7000米全有。”
徐芑南介紹,在“蛟龍”的技術優勢中,最重要的是保障下潛人員的人身安全。“蛟龍號具有國外潛水器目前所有的應急安全保障能力,這也是蛟龍號設計的理念。要做到“下得去,能干活;上得來,保安全”。
“確保能浮出海面是保安全的最為關鍵的一點,我們有六套硬件拋載裝置,來保證在不同場合下出現故障的時候,使得潛水器有足夠的浮力浮上水面。”徐芑南說。
第一套是壓載拋載系統,可以拋掉1.3噸的重量;第二套是可以拋掉1噸多重的蓄電池;第三,潛水器整個重心系統是通過水銀來調節的,遇到特殊情況,可以拋掉480公斤的水銀;第四,機械手被水生植物纏繞不能脫困時,可以選擇“斷臂”。另外,如果采樣籃被掛住,可以通過爆破拋掉采樣籃。
最后,蛟龍號背部還有一套應急的上浮裝置,9000米長的浮標纜可以彈射到海面。
除了赴南海執行深海探測任務,“蛟龍”還將逐步承擔東太平洋錳結核、印度洋熱液硫化物兩個合同礦區的選礦調查任務。其中,東太平洋5300米多金屬結核礦專屬勘察權的合同于1991年獲得,礦區面積達7.5萬平方公里,相當于渤海的面積。西南印度洋1萬平方公里的金屬硫化物資源礦區專屬勘察權,則是在2011年“蛟龍”5000米海試期間,國際海底管理局批準給中國的。
2012年7月27日,中國大洋協向國際海底管理局提出我國在西太平洋的富鈷結殼礦區申請,該申請已被接納。2013年國際海底管理局第19屆會議將審議并決定是否核準該申請,如若通過,我國將擁有三個國際海底礦產資源合同區,“這些合同區的選礦、詳細調查工作,將是蛟龍號的用武之地”。徐芑南對《瞭望東方周刊》說。
蛟龍號項目資金由科技部和國家海洋局負責,從設計開始到海試,包括船隊在內,目前總費用將近5億元人民幣,“工作母船一天的油費就要20萬元”。在5000米和7000米海試過程中,還專門由“海洋六號”做警戒船。在中國自己的海區海試時,則由海監船和水文船負責蛟龍號科考船隊的安全。
大洋深處的發現
“我們一般資料講光線能達到600米深,下潛人員稱,在馬里亞納海溝,上浮到200米時才有光線,在南海海試時,下潛到100米深就沒光了。”徐芑南說,“5000米以下海水溫度很低,不到2攝氏度,在水下7000米的地方,也就1.5攝氏度到1.7攝氏度。”
深海實驗中潛水器要承受巨大的水壓。“7000米的水下承受的壓力,相當于指甲蓋大小的面積,要托起700公斤的力。”
在馬里亞納海溝南端的7000米海試中,往東北方向航行過程中可以看到很多水生生物。往西北方向去,則荒涼一片,兩地不超過2海里。“6次下潛,5次坐底,有2次看到生機盎然,有魚有蝦;但有2個地方像月球表面一樣荒涼。”
從1000米到7000米,每個階段的海試中都發現了海參,顏色由深到淺,最后變成無色。“1000米時海參是黑色的,長達8厘米,3000米海深發現的海參則成暗紅色,個頭比1000米地方的稍大,5000米地方的海參呈現出透明狀,7000米深處發現的海參更透明,抓上來后經測量,長達15厘米。”
在3000米深處的南海發現了紅顏色的蝦,而在7000米深的馬里亞納海溝發現了白色的蝦。在5000米深海礦區,首次清晰分辨出以前難以確定的鼠尾魚;在更深處的7000米,發現了獅子魚,以及海百合、傘花海鰓和巨型單細胞原生動物標本。這說明在7000米海底,生物非常豐富。
在重要的礦物質探測方面,于5000米海試中采集到了深海錳結核,7000米海試中采集到了由多種元素構成的礦物結合體。這些生物及地礦標本目前都放在位于青島的國家海洋局第一海洋研究所,進行分析。
2012年6月24日,“蛟龍”首次突破7000米。中午前后,它在7020米的海底,通過水聲語音通信系統,和中央電視臺視頻信號轉接,與“天宮一號”完成“海天對話”。
“有很多人,包括國外朋友問這是不是刻意安排的。其實,這不是刻意安排的,蛟龍號下潛是有計劃的,要看氣象和海況。6月份馬里亞納海溝南端臺風很頻繁,這個時間由不得我們,對我們來說,早一天、晚一天都很正常。”徐芑南解釋。
徐芑南進一步介紹,“天宮一號”設有廁所,但是潛水器沒有。“蛟龍”下潛時,潛水員會攜帶高能量的巧克力、牛肉干、蘋果和礦泉水,但很少喝礦泉水,大都吃蘋果。“下潛之前,潛水員在飲食上都要進行合理調節,在水下只能小便,潛水倉備有小便壺;大便只能使用攜帶的方便袋,水下時間不是太長,很少出現這方面問題。”
“蛟龍”1000米海試是在海南島南邊、西沙群島西邊的西沙海槽,3000米海試地點位于東沙群島南邊、西沙群島的東北邊,是南海深海床部位;5000米海試則是到夏威夷群島南端的我國具有專屬勘察權的錳結核合同礦區。7000米海試則是在馬里亞納海溝“挑戰者深淵”的南端,這里屬于密克羅尼西亞聯邦專屬經濟區。
為了能夠順利到7000米海試地點下潛,中國外交部提前一年就積極和密克羅尼西亞聯邦政府溝通,最終,取得了他們的同意。
2012年6月30日,蛟龍號7000米海試順利完成。7月3日,“向陽紅09”到訪密克羅尼西亞聯邦政府所在地波納佩。次日,密克羅尼西亞副總統和政府官員到船上視察, “密克羅尼西亞聯邦是20萬人的島國,為了招待我們96名人員,他們提前一個月種植蔬菜準備。蛟龍號的到訪,增強了兩國間的友誼。”徐芑南對《瞭望東方周刊》