“彩虹魚”問世：中國站到深海探測的云頂峰尖

肖婷婷

2018年12月11日，由上海海洋大學和西湖大學聯合組成的“彩虹魚”科考團隊，在全球最深的海溝——馬里亞納海溝成功完成兩臺“彩虹魚”第二代著陸器的萬米級海試，深度分別為10918米和10899米。

第二代萬米級深海著陸器。

深淵科學一直是世界主要國家發力的重要領域，并形成了美、英、日、中競爭的格局。在“彩虹魚”建成前，中國深淵探測最高紀錄是“蛟龍”號2012年達到的7000米。

“彩虹魚”二代的成功海試，讓中國人“下五洋捉鱉”的美夢變得觸手可及……

強大的科考母船“張謇號”

“彩虹魚”二代，由科考母船“張謇”號和萬米級著陸器、萬米級無人潛水器、萬米級載人潛水器組成。

根據分工，無人潛水器充當“探路先鋒”，將對深淵海區進行大面積搜索，以摸清區域環境的基本參數。然后，著陸器帶著誘餌，“潛伏”在相應海域，執行深海拍攝和捕捉海洋生物等任務。最后，科學家駕駛萬米級載人潛水器下到海底，完成手術刀式精細作業。

“彩虹魚”二代就是萬米級著陸器，它的成功探海得益于科考母船“張謇”號的強大。

“張謇”號其設計目標是全海深作業，能適應任何海洋深度科考需要。為此，它搭載了多種先進設備。比如，GPS和北斗衛星定位系統。多波束回聲儀、淺地層剖面儀、多普勒流速剖面儀等水聲探測系統，能讓它全面探測海底地形、海洋流速，以幫助深潛器安全下潛和工作。重力取樣儀、振動采樣管、電視抓斗、深海鉆機等地質取樣系統，這些都是深海采樣時的必需品。

“張謇”號還配備了大小兩臺發動機，既能全速在大洋中行進，又能慢慢“踱步”。而安裝在船側的動力推進器，還可使它原地轉身。它的另一個特點是地方大。長97米、寬17.8米，設計排水量約4800噸，讓科考所需要的空間更寬敞了。地方大了，像“彩虹魚”這樣的寶貝住的是大房間。安放它的機庫，面積90平方米，高6米，除了停放，還可以在其中完成維護、檢修。為了避免“彩虹魚”在上下船時損壞，“張謇”號專門為其配備了通往機庫的專用軌道、船尾布放回收潛水器的A形架，乃至甲板座架、聲學絞車等都一應俱全。即便在海試時遇上五級海況，深潛器也能安全回收。

作為海上科研平臺，“張謇”號上的實驗室面積約有260平方米，干性實驗室、濕性實驗室、重磁實驗室、資料處理室、綜合物理實驗室、備用實驗室等一應俱全。

大空間也讓科研人員住得舒適些。“張謇”號可供60人自持生活60天，且所有房間都按三星半到四星標準裝修，每個房間配有獨立衛生單元，只設單人間和雙人間。

另外，“張謇”號的甲板作業區面積達550平方米，每平方米甲板承重高達5噸（一般科考船為2噸），這意味著“張謇”號的甲板足夠擺布多臺像“彩虹魚”這樣的機器。甲板上還能懸停直升機，萬一海試發生意外，可以方便救援。

自主創新“彩虹魚”高度國產化

如果從外形上看，“蛟龍”號長得像鯊魚，“彩虹魚”則像一個瘦長的魚雷。因此，和“蛟龍”號在海里垂直下潛不同，“彩虹魚”采取45度角傾斜下潛。此外，由于需要深潛，制成“彩虹魚”的材質提升了抗壓能力。在電力系統上，“彩虹魚”用的是壽命更長、動力更大的鋰電池。

然而，探索萬米下的海底世界絕非易事。試想一下，下潛深度達到11000米是一種什么體驗？如果把珠穆朗瑪峰放在溝底，峰頂都不會露出水面。那里的海水寒冷刺骨，黑暗無邊無際，還要承受1000個大氣壓的壓力——這樣的壓力足以摧毀大部分科考設備。因此。即使是技術最尖端的萬米級載人潛水器，也需要克服載人艙面臨的巨大壓力以及深海低溫和深海供氧等難題。

為此，研發團隊特地前往芬蘭，尋找優于目前常用的高強度鈦合金的新型材料——“馬氏體鎳鋼”。這種超高強度材料的屈服強度達1700兆帕，能承受1.1萬米水深的巨大壓力。

與此同時，為了利用這個機會把我國深海裝備研發所需的高強度鋼的制造水平提升上來，拉動我國深海裝備材料與制造技術發展進步，研發團隊還不忘帶領深淵中心同步啟動了載人艙項目的國產化研制。

據了解，“彩虹魚”系列無人潛水器除了水下攝像機、水下燈和部分電纜進口外，布放與回收系統、中繼站系統、光纖纜、水面控制系統實現100%國產化，潛水器本體系統國產化率達到95%。

官民結合征戰一萬一千米

完成“蛟龍”號7000米載人深潛紀錄突破之后，副總設計師崔維成選擇了暫時激流勇退，留下一句發自馬里亞納海溝7020米的感言：“那里十分荒蕪，但有種奇異的美感。”

這段感言淹沒在國人“神舟上天、蛟龍探海”捷報頻傳的時代狂喜里，但對研究海洋科學20余年的崔維成來說，是一個發自內心夙愿的達成。但他并不滿足于此，一萬米是目前的國際紀錄，他想達到的深度是突破一萬米。

然而在國家層面，任何一個重大科技工程項目的上馬。都必須經過審嗅而繁復的論證過程。“‘蛟龍號就是一個例子，立項花10年，研制又花10年。我們再也等不起20年了！”

時不我待，崔維成請辭“蛟龍”號載人潛水器本體研制第一副總設計師，組建上海海洋大學深淵科學技術研究中心。并聯合上海企業家吳辛啟動了“彩虹魚”挑戰深淵的極限項目，后者成立了彩虹魚海洋科技股份有限公司，目標是在2020年前，借助民間資本完成海底11000米深潛紀錄的宏愿。

為了加快流動實驗室的建設步伐，崔維成組建的深淵中心采用了“科學家+企業家”“國家支持+民間投入”的創新模式進行深海科技的研發和集成，通過采用海洋科學家和工程技術人員緊密結合的模式，由深淵科學家提出調查設備的能力需求，由工程技術人員研制出深淵科學技術流動實驗室，使上海海洋大學的“深淵科學技術研究中心”成為了一個產—學—研一體化研究機構。此外，上海海洋大學負責著陸器、無人潛水器和載人潛水器的研制，彩虹魚公司負責母船的配備和深淵技術的市場化、產業化和國際化，而這更是實現了技術開發和研究成果市場轉化的同步。

由此看來，在重大科研項目的推進過程當中。轉變一下思路和模式，未嘗不是一種有益的嘗試。畢竟，建設創新型國家不僅需要“國家隊”“地方隊”，更需要全社會的參與。而實施創新驅動發展戰略，就是要“破除一切制約創新的思想障礙和制度藩籬”，“激發全社會創新活力和創造潛能”，讓企業成為創新的主體。

“聚沙成塔，集腋成裘”，“深淵夢”在多方努力下漸漸清晰，“彩虹魚”暢游萬米大洋深處也將指日可待。

資料來源：新華網、《人民日報海外版》、鳳凰網