載人深潛 探海之夢成現實

梁偉

地球生命的發源地在哪？海洋！

地球上有71%至72%的面積被海洋覆蓋，這其中深度超過一千米的海洋面積占了整個海洋面積的90%。可以說在地球上絕大部分地區是人類沒有涉足的，但是在這些人類沒有涉足的廣大區域里，卻有著極其豐富的資源。尤其是油氣資源，隨著陸地上的油氣資源漸漸枯竭，人類必定會將目光轉向海洋，這也是眾多的海上油田拔地而起的關鍵所在。

當下，科技實力已經成為一個國家是否強盛的重要標志，擁有其他國家無法擁有的科技力量，比如深海探測器，就成了一個國家最重要的硬實力。改革開放以來，我國的海洋科考發生了巨大變化，尤其在深海探測方面，飛速發展。深海探測的廣度和深度不斷突破，海洋科考方面取得了重大的進展和新發現，實現了質的飛躍。載人深潛也迅速發展，為我國建設海洋強國提供重要支撐。

一切從頭開始

我國的載人深潛項目最初于1992年提出。當時，中船重工702研究所多次向科技部提出報告，希望開始研制載人深潛器。可不曾想到的是，這一項目的論證過程整整持續了10年。2001年，載人深潛器項目峰回路轉。

那年1月，中國工程院院士、原702所所長吳有生致電徐芑南，幾天前，中國工程院組織了深海載人運載器的院士及綜合部門領導的座談會，“會議開得很成功，項目馬上就要立項了！”他們想來想去，還是想請已退休5年的徐芑南擔任項目的總設計師。

“他是深潛器總師的最合適人選。”幾乎所有的同行都這樣認為。潛水器根據是否載人，分為無人、載人潛水器；根據與母船的聯系方式，分為有纜和無纜潛水器。幾乎所有種類的潛水器，徐芑南都做過。1980年代，他曾先后擔任了5項載人和無人水下潛水器的總設計師和副總設計師，有豐富的設計經驗。

2002年，本已退休的徐芑南加入到“蛟龍號”團隊。按國家863計劃管理辦法的規定，對項目專家組成員的年齡有一定限制。但徐芑南挑起總師這個擔子時已經66歲，已屬破例。“蛟龍號”潛水器從設計到制造、海試，前后涉及100多個單位，其中，中國大洋礦產資源研究開發協會、中國船舶重工集團第702所、第701所、中科院聲學所和沈陽自動化所、海洋局北海分局、南海分局等單位承擔了主要的研發與海試工作。

要知道，“蛟龍號”的分系統有12個，每個都需要主任設計師。由于國外技術封鎖，“蛟龍號”從最初設計到最終海試，都得自己做。所有這些，都需要一支團隊來完成，而不是靠幾個人的單打獨斗。徐芑南就和第一副總設計師、702所副所長崔維成商量，將幾位已經退休的老研究員請了回來，并加緊培養年輕人。

2001年，“蛟龍號”深海載人潛水器首席潛航員、全海深載人潛水器總設計師葉聰剛從哈爾濱工程大學船舶工程系畢業，進入中船重工集團公司702所工作。“702所是一個理論試驗研究的高地，我是奔著新型船舶去的。你讓我畫一個10萬噸的散貨船，那就是一個機械的作業，沒有任何挑戰，我希望的是用自己的工具去做一些有意思的事，創造新的事物！”說起自己選擇702所的初衷，葉聰若有所思。

事實證明，葉聰的這個選擇找到了適合自己的路。剛進所的他被分到水下工程研發部門，參與潛水器的研發，這對葉聰來說“如魚得水”，因為他在學校接觸過潛艇，對潛艇的特點略知一二。

“我的學習背景非常有利于自己在這個領域開展工作，我在學校學的設計為我在新船型的研發上奠定了基礎，更好地去解決問題。用戶給你一個需求，你要把它分解，從時間上要確定完成任務需要多少個步驟，涉及到多少個設備，從空間上來講設備要安排一個合適的體積、能量、信號、接口關系暢通……我認為這個工作跟我的個人興趣、專業背景、個人特長都很符合，感覺很棒！”葉聰笑著說。

葉聰的部門選擇了從載人潛水器介入。擁有超大深度載人潛水器并具備作業能力，是一個國家深海技術水平的綜合體現。這個領域在國內是空白，沒有專家，就把專業強、有潛力的人組織到一起，有幾十年工程經驗的設計師，也有像葉聰這樣剛走出校門、零經驗的大學生。就在這樣的氛圍中，所有人沒有界限，也沒有等級觀念，傾注全部的熱情和力量——葉聰這一張“白紙”也在短短的一年中變得色彩斑斕。

徐芑南充分運用自己豐富的經驗，著眼全局，統籌謀劃，嚴格遵循“計算分析、專家咨詢、樣機試驗、實物考核”的研制程序，確保“下得去，能作業；上得來，保安全”的總體設計理念充分落實。

當這個團隊拿出了“蛟龍號”的草圖，震驚全國。“蛟龍號”順利立項，開始了真正的研制，而且他們的目標深度還是世界第一的7000米，這對于一個探訪深海只有幾百米歷史的背景來說，外國人都覺得是天方夜譚。

“所以在當時，要想和國外交流還是比較困難的，因為你沒有達到那個高度，別人都俯視著你，技術上的壁壘唯有自己攻關，有時候甚至只能從外國的畫報上看看門道。”

對于這個年輕的團隊來說，要想從草圖變成裝置圖，是一個相當艱難的過程，而當時面臨的最大困難就是沒有一個具體的標準，所有的一切都是從零開始。不管是設計還是技術，都要拿出好幾套方案，而每一個階段的設計都是一個非常嚴謹的過程。這樣一個學習的過程對葉聰來說比在學校更為印象深刻。

“研發過程中，國外的手段我們不了解，但我們可以利用國內已有的、類似的潛艇來借鑒。為了保障安全我們有很多備份措施，做很多設計，如果第一措施失效，那么它的備份措施是什么，然后這個備份措施是并行的備份，還是串行的備份，這些事情都會考慮。我們做了大量的工作，基本上把可以用的手段都用上了。”葉聰回憶道。

在眾多科學家、工程師、設計師的努力下，“蛟龍號”布置圖在2005年躍然紙上，很快又變成了裝配圖。2006年底，它的詳細設計順利通過，不同的部件在不同的地方加工生產，然后全部運到無錫進行組裝。兩年之后，“蛟龍號”就可以在陸上“干活”了。

從600到7062

在“蛟龍號”下海以前，中國潛水器下潛的最深紀錄只有600米。

2009年8月，“蛟龍號”要下海了，主駕人選也隨即公布。在很多人看來，葉聰當選是眾望所歸：他是設計師，對潛器熟悉了解；他是指揮部成員，和指揮部溝通不會有問題；另外，他也是有經驗的潛航員……

“第一次下潛很淺，才38米，然后慢慢的越來越深，這是一個計劃非常周密的事情，并不只是要下潛多少米，還要調試一些參數等。總體來講試驗的進程沒有遇到很多的波折。”葉聰說，“潛水器會用計算機來記錄我的每一個操作，然后指揮部每一次開會做的第一件事情，就是由我來匯報在現場的操作和當時的感受，我會有自己的判斷。指揮部的成員在接受了這些信息以后開始討論和分析，看看有什么需要改進的地方。”

年逾七旬的徐芑南堅持要求上船坐鎮指揮，他拖著裝滿藥品、氧氣機、血壓計等醫療器械的拉桿箱，和科研團隊堅守在一起。他在水面的指揮調度清晰沉穩，成為試驗成功的重要保障。在兩個多月的海試中，試驗現場到處都有他的身影，檢查設備、交流技術問題、推敲下潛步驟等，不放過任何可能出現的隱患。每次潛器下水，他從不安穩地坐在指揮室里，而是一連幾小時值守在水面控制室里，，不放過水聲通信傳回來的每一句語音。

38米、50米、300米……一年多的時間，“蛟龍號”潛水器慢慢向下“深入”。在先后進行的37次載人深潛試驗中，有28次都是葉聰駕駛潛水器，不斷改進、驗證。他們會對海區做調查，包括風向、海水深度、鹽度、密度等等，用葉聰的話說，“我們也不是去一個完全未知的區域。”

深潛試驗流程復雜，項目龐大。每當下潛的頭一天，幾名試航員都要依照操作計劃再三溝通，完全消化。第二天清晨，工作人員部署完畢后，首先要在后甲板上對潛水器進行檢查。每次檢查都需要填很多表格，一旦發現一項檢查結果有問題，就需要及時檢修。

緊接著，船尾的A字架吊車會將潛水器小心地布放到海面上，潛航員再次進行水面檢查，完成一份長長的檢測表格后，真正的潛水才開始。下潛過程是一個勻速運動，每次試驗依據不同要求，潛水器駕駛員和水面支持母船隔5分鐘或者20分鐘都可能進行一次通話。3700米的下潛過程大約需要100分鐘，在海底工作約四五個小時。

2010年8月26日，科技部與國家海洋局聯合發布消息——中國制造的“蛟龍號”載人潛水器載著3名試航員進行3000米級海試取得成功，最大下潛深度達到3759米，這標志著我國成為繼美、法、俄、日之后第五個掌握3500米以上大深度載人深潛技術的國家。

2011年7月26日，“蛟龍號”載人潛水器歷時6個半小時，成功突破5000米水深，最大深度達到5057米，創造中國載人深潛新紀錄。艙門開啟時，借助伸入的一個鋼梯，主駕駛葉聰第一個從狹窄的圓形艙門爬了出來，臉上帶著笑容。其次是楊波，最后是“蛟龍號”上浮回程時的主駕駛付文韜。3名創造潛海新紀錄的潛航員隨后展開一面五星紅旗，一起緊緊拉住，“向陽紅09”船上的所有人員齊聲歡呼起來。

“蛟龍”號下潛到海底后，完成了多項作業，并且多次“坐”在海底，對海底生物進行拍照，將圖像及時傳回海上。潛航員在5000米水深時對潛水器水下各項功能進行了驗證，為后續第三次下潛并開展海底觀測和取樣等水下科考作業奠定基礎。

相比去年的3000米級海試，這次海試任務將更有挑戰性：試驗海區距離祖國大陸約1萬公里，船舶單程航行時間達到半個月；海區試驗環境相對較遠，增加了海況的復雜性；5000米水深考驗深潛器受壓性能和通訊能力。據載人深潛器總設計師、中國船舶重工集團公司第702研究所研究員徐芑南介紹，“深度和難度是成正比的，隨著下潛深度越深，通訊也將受到更大考驗。海水的壓力給深潛器的結構、材料等方面提出了很高要求。”

2012年6月15日早上7時，中國3名試航員乘“蛟龍號”載人潛水器開始進行7000米級海試第一次下潛試驗。承擔第一次下潛任務的是潛航員主駕駛葉聰，潛航員傅文韜和唐嘉陵。按計劃，此次海試安排6次下潛，并沖擊7000米深度。

2012年6月27日，“蛟龍號”在進行的7000米級海試第5次下潛試驗中，最大下潛深度達到7062米，這也創下了世界同類作業型潛水器的最大下潛深度紀錄。下潛試驗全程歷時695分鐘，進行了標志物布放、測深測掃等作業，并從海底取回了三個海水樣品、兩個沉積物樣品和一個生物樣品。16點40分，葉聰駕駛的潛水器返回試驗母船甲板。

“蛟龍號”試驗性應用航次起航

2013年6月10日，“向陽紅09”號母船搭載著“蛟龍號”載人潛水器，緩緩離開江陰蘇南國際碼頭，前往南海和太平洋，執行首個試驗性應用航次任務。“試驗性應用最大的亮點，在于搭載科學家下潛。這標志著"蛟龍號"將真正發揮科研平臺的作用。”蛟龍號試驗性應用航次現場總指揮劉峰說。

“蛟龍號”試驗性應用航次，分為3個航段，歷時103天。第一航段，在中國南海進行長基線定位系統的功能試驗；第二航段，在東北太平洋中國大洋協會多金屬結核勘探合同區，重點開展近底生物調查、地質取樣、海底攝像及海底沉積物劑量反應試驗；第三航段，在西太平洋中國大洋協會富鈷結殼申請區，利用照相、攝像、聲學地形測量等手段，進行近底測量和取樣，獲取海山區環境參數。

值得關注的是，“蛟龍號”此次將變身為“深海出租車”，搭載14名科學家下潛。“經過安全教育、技能培訓，他們已經具備下潛條件。”“蛟龍號”副總設計師胡震表示科學家們在無錫中船重工702所進行了系統培訓，“科學家們的前期培訓雖然不復雜，卻帶著重要的任務，那就是，萬一潛航員出現突發狀況，科學家們要學會自救，并保證潛水器重回海面。”

由此，與之前“挑戰深度”不同，“蛟龍號”這次要為深海科研服務，為科學家服務，專門進行了改裝。通過改進，“蛟龍號”的機械手更加靈活有力，以便從海底抓取更多樣品；改造了聲吶測量裝置，讓“蛟龍號”在海底更為認路；進一步增強探照燈源，讓“蛟龍號”的“目光”在海底覆蓋更廣。“通過試驗性應用航次，‘蛟龍號逐步提高作業能力，改進作業方法，加速潛水器新技術的應用，讓潛水器更加貼近科學試驗的實際需要。”

至此，“蛟龍號”自應用以來，先后在七大海區開展了152次成功下潛，主要為國家海洋局大洋協會深海資源勘探計劃、環境調查計劃、國家科技部973計劃、中科院深海先導計劃、國家自然科學基金委南海深部計劃五大計劃提供了技術和裝備支撐。作業覆蓋海山、冷泉、熱液、洋中脊、海溝、海盆等典型海底區域，深海科技成果豐碩，獲取了海量珍貴視像數據資料和高精度定位的地質與生物等樣品。深潛工程技術保障隊伍和深潛科學家隊伍不斷壯大，安全管理制度趨于完善，多系統、多任務的工作格局已經形成，為業務化運行跨出了堅實一步。

2018年，我國自主研發的“海龍Ⅲ”無人纜控潛水器（ROV）在西北太平洋海山區成功實施5次深海下潛，標志著其試驗性應用成功。“海龍號”無人有纜控潛水器、“潛龍號”無人無纜潛水器和“蛟龍號”載人潛水器被稱為“蛟龍探海”工程“三龍”，是我國的深海重器。一大批深海觀測和探測裝備取得突破，并開展了實質性應用；“潛龍三號”在“潛龍二號”基礎上進行了優化升級，是目前我國最先進的無人無纜潛水器。在深海復雜地形進行資源環境勘查時，“潛龍三號”具備微地貌成圖、溫鹽深探測、甲烷探測等功能；“深海勇士”號的關鍵部件國產化率達91.3%，主要部件國產化率達86.4%。

徐芑南說：“黨的十九大報告做出‘加快建設海洋強國的部署。所以我國載人深潛發展應加速，向海洋最深處挺進，同時還需加快發展無人深潛技術，以新一代人工智能等先進技術為創新引領，構建載人、無人優勢互補、協同作業的潛水器共融體系，來支撐海洋強國建設。目前，科技部已下達了全海深，也就是11000米載人、無人潛水器的研制任務，各項工作正在穩步推進，并且取得了一系列的階段性成果，我們國家全面實現全海深科學研究與資源勘查的目標已經指日可待。”