作為一個70%都是水的星球,地球上所有的生命都是海洋孕育的,所以從哥倫布開始,人類從未停止過探索海洋的腳步。近日,“探索一號”科考船搭載“深海勇士”號載人潛水器靠港三亞,歷時121天,航行17000余海里,圓滿完成了我國首次覆蓋西南印度洋和中印度洋的TS10深潛科考航次,這標志著中國載人深潛運維能力達到了國際先進水平,為2020年實現萬米載人深潛打下了堅實的基礎。
擁有最強大腦的“深海勇士”號
“深海勇士”號是一艘4500米級的載人潛水器,擁有先進的控制系統,裝備了可以實現長基線和超短基線兩種定位模式的綜合水聲系統,其中長基線可以讓潛水器知道自己在哪兒,超短基線可以讓母船知道潛水器在哪兒。要讓一個20噸級的載人潛水器在深海的環境下,克服自身的大慣性以及海流的擾動,在海底完成正負誤差不超過20厘米的機械作業,是一個非常有挑戰性的難題。從只能完成簡單操作的初代控制系統,到“最強大腦”,科學家們努力了16年。如果把“深海勇士”想象成智能生物的話,控制系統就像生物的大腦和神經系統。它可以控制潛水器在水下航行的姿態、前進方向以及作業和懸停的時間,所攜帶的先進避碰系統可以確保潛水器在深海航行過程中,遇到障礙物時能緊急剎車,就像汽車的無人駕駛系統一樣。此外,潛水器如果發生漏水,控制系統還可以關掉液壓系統,來保護潛水器主體。除了自動駕駛、緊急制動、防止漏水等功能,新一代潛水器控制系統還有一個最牛的設計,那就是自帶導航,可以實現“大海撈針”。很多應用場景要求潛水器在不同潛次,都可以在某一個固定的點進行作業,這就需要潛水器具備重復到達指定地點的能力。比如去熱液區、冷泉區作業,或者是做深淵的海底培養時,不可能一次完成任務,那就需要二次或者多次重復到達同一個位置,要在沒有具體目標物定位且一片漆黑的深海反復到達同一位置,難度就相當于大海撈針。此外,“深海勇士”號的國產化率達到95%,改用鋰電池,還突破了鈦合金載人艙、超高壓海水泵、低噪聲推進器、浮力材料等關鍵技術。
TS10航次“深海勇士”號顯神威
在TS10航次中“深海勇士”號載人潛水器下潛作業62次,平均水中作業時間9小時15分,平均水下作業時間6小時13分;2018年12月單月下潛作業25次;2018年共下潛87次……這些數據打破了中國載人深潛史單航次下潛作業次數、中國載人深潛史單月下潛作業次數、中國載人深潛史年度下潛作業次數等多個項目的紀錄,達到了國際單年度下潛次數的先進水平。此外,“深海勇士”號在位于高海況的西南印度洋西風帶完成了連續15次下潛作業的任務,實現了6~7級海況下安全回收的目標,多次完成了夜間布放、回收任務,并成功追蹤到海底丟失潛標,驗證了其高精度的水下搜尋、搜救作業和深海水下試驗能力。
目標——海底一萬米
中國自主研發的萬米級全海深潛水器,預計在2020年前往世界海洋最深處的馬里亞納海溝進行下潛作業。深海一萬米,漆黑一片,溫度驟降,潛水器每一個指甲蓋大小的表面積都要承受1.1噸(大概一輛汽車的重量)的壓強。怎么保證潛航員的安全,是潛水器控制系統最需要解決的難題。“深海勇士”號攜帶的控制系統雖然已經驗證了其先進性,但仍需不斷地完善升級。TS10航次中培養出的隊伍也將繼續接受更多的深潛訓練,他們將和“深海勇士”號、“蛟龍”號一起探索更多自然環境惡劣的海域,為成功進軍海底一萬米提供更多的實踐經驗。
人類的足跡已經幾乎遍布地球上的各個角落,深海是人類未曾踏足的凈土之一,這里可能蘊藏著豐富的礦藏,或者生命起源的秘密。