
蹣跚前行——從無到有的突破
受限于科技水平,人類在20世紀30年代才正式展開對深海的探索。1932年,美國工程師巴頓和博物學家比伯乘坐他們自己設計的一個球狀潛水器下潛到了923米的深度,一時間吸引了來自社會各界好奇的目光。美國軍界迅速意識到深潛器所蘊含的巨大價值——失事潛艇救援、海底地形勘探、海洋資源開發……不管哪一項都有著巨大的經濟和軍事潛力。1970年,世界第一艘深潛救生艇神秘客號應運而生。
就在神秘客號下水的同年,時任中國海軍副司令員的周希漢將軍對哈爾濱工程大學下達指示,要研發中國自己的深潛救生艇。以羅培林為代表的老一輩船舶人不怕苦更不畏難,用15年的時間摸索、研究出了中國第一艘載人潛水器——7103救生艇。雖然它的下潛深度只有美國神秘客號1500米的1/5,但它卻使中國深潛技術實現了從0到1的突破。
隨著“863計劃”(國家高技術研究發展計劃)的實施,海底豐富礦產資源的逐步發現,讓中國在20世紀90年代開始逐漸擁有了“潛得更深”的動力與科技條件,而聯合國批準15萬平方千米的多金屬結核開辟區給中國的消息更是進一步激勵了中國的有識之士。不過,之前“863計劃”為中國帶來的機器人多為有纜遙控水下機器人,受限于電纜的長度和強度,它們潛得不夠深,探索的范圍也不夠大。太平洋的平均深度足足有3957米,海域廣闊程度更是世界之最。
“863計劃”再次出馬,組織了一批科研院所,并請來了俄羅斯海洋技術研究所的專家當老師。經過6年的艱苦研發,最終在1994年,探索者號甩掉了與母船之間聯系的電纜,實現了中國深潛器從有纜到無纜的飛躍。
有了經驗,剩下的只需時間。
1997年,在煙波浩渺的北太平洋上,大洋一號科考船將名為CR-01號的深潛機器人輕柔地放入水中,幾小時后,一面鮮艷的五星紅旗便在5179米深的太平洋海底靜靜飄揚,中國的潛水器第一次突破到如此深度。CR-01號的面世,標志著中國成為世界上擁有潛深6000米自制水下機器人的少數國家之一,中國人開始擁有世界深海話語權。
更進一步——我們要去最深處看看
進入21世紀,“863計劃”在深潛器領域繼續發力。2002年,中國科技部將深海載人潛水器研制列為“863計劃”的重大專項,蛟龍號載人深潛器的研制啟動。載人深潛器的研發難度相較于之前的無人水下機器人完全不可同日而語:水下機器人不用擔心乘員安全問題,不需要載人艙和復雜的生命維持系統;此外由于機器人內部與海洋環境聯通,內外壓力平衡,一定程度上降低了深海巨大壓強的考驗,它所需要考慮的更多還是深海低溫高壓條件下如何做到電氣設備的密封和防水。
無數新課題、新挑戰擺在了科研人員的面前。經過近10年的潛心研制,蛟龍號項目取得了豐碩的成果:從2009年至2012年,蛟龍號接連取得1000米級、3000米級、5000米級和7000米級海試成功,尤其是在2012年6月,蛟龍號在馬里亞納海溝創造了下潛7062米的世界同類作業型潛水器最大下潛深度紀錄,這意味著從此世界上99.8%的海域向中國敞開了大門。
有了之前蛟龍號10年研制的經驗,深海勇士號從立項到2017年12月完成驗收只用了8年的時間,關鍵零部件的國產化率也提升至91.3%,制造蛟龍號時還一定程度上需要借助外國技術的鈦合金載人艙、水密接插件、浮力材料和機械手臂,在深海勇士號上已經實現了完全的國產化,不僅如此,各項性能也有了顯著的提升。原本的銀鋅電池被更耐用的鋰電池所取代,一塊電池的可使用次數從50次上升到500次。蛟龍號可以實現完全依靠自身重量的無動力下潛與上浮,深海勇士號則更進一步,不光具備“自動”浮沉的能力,還可以借助更加充足的電力做下潛與上浮的輔助,縮短“趕路”時間,極大提升在海底的作業效率……
更高的國產化率,意味著深潛器造價的大幅降低;更高的工作效率,意味著中國未來深潛經驗以及對深海認識的迅速提升。雖然深海勇士號的下潛深度只有4500米,但這個深度已然足夠應對中國主要海域和國際海域資源可開發的深度,對于主打經濟實用性的深海勇士號來說已經完全足夠,更何況深海勇士號在設計之初就已經預留了深潛至11000米的能力,誰又能說將來在馬里亞納海溝的底部就不會出現它的身影呢!
蛟龍號的下潛深度可探索全球海洋99.8%的廣闊區域,可海洋中最深的那0.2%對于我們依然是“禁地”。奮斗者號的意義就在于此。2020年11月10日,奮斗者號在馬里亞納海溝成功坐底,深度達到10909米。不僅刷新了中國深潛器的紀錄,也是世界上首次同時將3人帶到地球最深處。
從蛟龍號的7000米級到如今奮斗者號超過10000米,要下潛的深度增加了42%。所以,奮斗者號與之前探索過馬里亞納海溝的前輩們相比,擁有的鈦合金載人艙功能更為強悍:由中國寶鈦集團公司制造,直徑2米,能承受萬米深處的水壓,采用了整體沖壓加電子束焊接的技術,標志著中國鈦合金材料技術和焊接加工技術,已經達到了國際先進水平,這種攻克極端環境要求時誕生的尖端技術,會逐漸擴散到各個加工領域,從而提升中國高級制造業整體工藝能力。此外,它的浮力材料、充油鋰電池等關鍵設備、子系統性能都有了更大的提升。
最為值得一提的技術突破是奮斗者號的先進導航技術,依靠慣性導航裝置的測算,奮斗者號能夠清楚地感應自身的位置、速度、姿態和方向,即便偏移量只有一枚硬幣的厚度,也能馬上被檢測到,極大地保障了奮斗者號在探索萬米深海時的安全。