-面对面丨万米深潜!“奋斗者”号总设计师:“不是终点,我们刚刚打开了深海的一个门缝”
发布时间:2020-12-07
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-面对面丨万米深潜!“奋斗者”号总设计师:“不是终点,我们刚刚打开了深海的一个门缝”

11月28日,创造中国载人深潜新纪录的“奋斗者”号载人潜水器顺利返航。1个多月时间,累计完成13次下潜,其中8次突破万米。10909米的纪录,让中国在大深度载人深潜领域有了新坐标。

海底1万米的世界有多大魅力?

中国的深潜勇士们经历了怎样的艰险?

载人深潜精神如何助力中国勇攀深海科技高峰? 

听“奋斗者”号总设计师叶聪、主航员张伟,讲述万米深潜背后的故事。

世界唯一 超强的深海到达和作业能力

上岸之后,团队把“奋斗者”号潜水器重新拆卸,把每一个经历过海试的部件都做了一次详细的检查,类似于对“奋斗者”号进行了一次“体检”。“体检”结果表明,完成海试的“奋斗者”号技术状态一切正常。

 

叶聪,曾担任“蛟龙”号首席潜航员和“深海勇士”号副总设计师,被任命为“奋斗者”号总设计师。

“奋斗者”号总设计师 叶聪:“奋斗者”号目前是乘载人数最多使用最频繁深度最大的潜水器。这样的深海到达和作业能力是全世界唯一的。

如同几千头大象踩后背 载人舱承受巨大水压

2016年,作为国家“十三五”计划中“深海关键技术与装备”的核心任务,“奋斗者”号立项,目标就是挑战全海深载人潜水器难以企及的万米深度。

海洋中深度大于6000米的海域被称为“深渊”,只占海洋总面积的1.2%,想要通过深海载人潜水器抵达那里,首先要打造足以对抗深海高压的铠甲。

“奋斗者”号需要承载的水压是112兆帕,通俗来讲,相当于每平方米的面积承受着11000多吨的重量,或者是几千头大象踩在一个人的后背上,如此巨大的压力,无比考验深潜器的抗压能力。

经过多年上千次的优化测试,“奋斗者”号选择了中国自主研发的全新高强高韧钛合金作为外壳的材料。

 

“奋斗者”号总设计师 叶聪:最关键的载人舱,从选材到安装各个环节,我陪着跑了全国各个地方。设计图纸完成以后,从沈阳拿到材料,去陕西做轧板,到四川加工,到江苏成型,到河南焊接,最后到海南做试验,再回到无锡安装。安装的时候,一两毫米的差距我们调整了半个月,球壳被吊上来吊下去,不断调整、不断优化,让测量结果达到我们图纸的要求。

千名科研人员齐攻关 国产化率达96.5% 

“奋斗者”号项目由中国船舶集团七〇二所牵头,中科院深海科学与工程研究所等30多家科研院所和高校、60余家企业,近千名科研人员参与了关键核心技术的攻关。

在所有科研人员和各方力量的全力推动下,“奋斗者”号进入了超常而有序的研制节奏,观察窗、舱盖等开孔位置的设计和加工备受重视。

 

“奋斗者”号总设计师 叶聪:这个潜器一共有六个开孔,都是球壳的重点部位。因为它要开孔,所以局部还要加强,越是开孔的地方越要做得厚实,玻璃的厚度是球壳厚度的近三倍。而且观察窗是活动的,它提供了变形的裕度,当外面有海水的时候,整个窗户是往后退的。对于这种关键部件,我们一定要做到均衡。

两年时间完成设计,两年时间完成建造、总装、联调和水池试验,在多个关键技术和重要材料领域拥有国产化核心技术,国产化率96.5%。“奋斗者”号代表了当前深海工程技术领域的顶级水平。

“双船双潜” 打造科学家的两个工作室

2020年7月,“奋斗者”号正式出海,开始了第一阶段的海试。

“奋斗者”号共有三个潜航班组,三组轮流作业。曾经参加“深海勇士”号试航的张伟成为“奋斗者”号的一个潜航班组的主航员,主要负责对各种设备和仪器进行操作,对海底的突发情况做出正确的判断和决策,保证人员和设备的安全。

 

“奋斗者”号主航员 张伟:目前人类到达万米深度的次数非常少,我们对海底深渊的底质情况也不是非常了解,面临的未知因素会更多,在超高压力下面潜水器表现出来的性能可能没有太大的底气,对潜航员来说,一定要确保我们的人员和设备安全,沉着应对突发情况。

“双船双潜”,是“奋斗者”号海试任务的关键词。“双船”,是为“奋斗者”号深潜护航的双母船——“探索一号”和“探索二号”;“双潜”指的是双潜水器:一个是主角,即“奋斗者”号,另一个则是主角的“御用摄影师”——“沧海”号。

 

“奋斗者”号总设计师 叶聪:“探索一号”和“探索二号”是科考船,“奋斗者”号只是船上的一个工具,一个能够让科学家到深海去的运载器,船上有各种装置和科考工具。科学家到船上搭乘“奋斗者”号到海底去完成他们海底的作业,取回海底的样品,拿到海底的一些数据,“探索一号”和“探索二号”是科学家的海面工作室,“奋斗者”号是科学家的海底工作室。

由浅到深 “五步走”到达万米深度

海试分为两个阶段,第一阶段的下潜深度是4500米,下潜次数是17次。第二阶段,“奋斗者”号逐步挑战万米深渊。

“奋斗者”号总设计师 叶聪:由浅到深,逐渐推进,至少分成五步走,2000米如果有问题,就要把它解决,再下潜,确认没问题了,我再下到4000米。我们从4000多米,到9000多米,用了5天,一天1000米,就要把性能做得扎扎实实的,考评的结果硬邦邦的,要做充分的验证。

位于太平洋的马里亚纳海沟被称为“地球第四极”,水压高、完全黑暗、温度低,是地球上环境最恶劣的海域之一。10月27日,“奋斗者”号在这里成功挑战1万米的深度。

深海中的异响 如何破解?

11月初,深潜任务继续进行,当天,“奋斗者”号按照预定计划下潜到8850米左右,张伟忽然听到了潜水器身上发出的一声闷响。

 

“奋斗者”号主航员 张伟:海底非常安静,整个潜水器发出的声音我们都非常熟悉,突然听到非常大的、我们没有听过的声音,我们很紧张。因为当时无法判断声音是舱内还是舱外发出的,我们就把舱内的设备都检查一遍,没有发现异常,所以我们心里面放松一点。

因为异响,“奋斗者”号提前抛掉压载铁做好了随时上浮的准备,所幸各项指标显示正常,海底试验得以继续。等结束任务后上升到水面,科研人员对各种零部件进行了详细检查,查找异响来源。

 

“奋斗者”号主航员 张伟:我们发现潜水器尾部有一块浮力材,浮力材是通过螺栓跟框架连接的,它就相当于强度非常高的物体,跟一个没有那么高的物体连接。在这种高压力作用下,浮力材在连接处有个很小的裂纹,破裂的声音传到舱内,听到的声音是很大的。

经过评估,出现裂纹的浮力材料并没有给“奋斗者”号带来致命伤,在修复之后,海试工作继续推进。下一个目标是坐底,所谓坐底是指可下潜的航行器,完全降落至海床上,可以理解为主动、安全地搁浅。

克服疲惫 挑战寒冷 潜航员深海连创奇迹

11月10日,“奋斗者”号再次出发,向挑战者深渊发起挑战,那里是马里亚纳海沟的最深处,也是世界海洋的最深处。8时12分,“奋斗者”号成功坐底,深度为10909米,这是中国载人深潜的新纪录。

完成坐底之后,“奋斗者”号要进行六个小时的作业和巡航,这也是目前世界上的万米深潜中持续最长的作业时间。

“奋斗者”号主航员 张伟:空间比较狭窄,我们腿部和腰部会比较难受,这几个小时身体会很疲惫。另外,随着我们在里面待的时间越长,舱内的温度和湿度也会降到一个比较低的水平,从最开始的三十多度,到最后也就是一二十度。那时外面海水的温度实际上是一两度左右,会传到舱内,在贴近舱壁的位置我们会放一个垫子,也会穿着毛巾袜给脚部保暖。

自10909米的中国载人深潜新纪录之后的10天之内,“奋斗者”号又进行了四次探洋底的海试工作。

11月13日,“奋斗者”号与“沧海”号着陆器联合作业,全球首次实现万米洋底4K电视信号直播。

11月16日,“奋斗者”号仅用半小时左右的时间就找回了此前布放在海底的3个取样器,作业难度堪比“大海捞针”。

 

“奋斗者”号总设计师 叶聪:我们已经形成了一个潜航员的队伍,三班潜航员轮流,大家现在对下潜没有那么紧张了,都抢着下潜。国内有大概上百名科学家都通过“蛟龙”号和“深海勇士”号下潜过。我们也希望越来越多的科学家乘坐我们的潜水器到深海区,肯定给他们带来惊喜。

“我们刚刚打开了深海的一个门缝”

11月19日,“奋斗者”号完成最后一次深潜,至此,本次海上试验圆满完成。不久之后,“奋斗者”号将交付给使用单位投入日常的科考工作,然而,对于参与研制的科研人员来说,这远远不是终点。

 

“奋斗者”号总设计师 叶聪:我觉得不能用这五年来讲深潜的故事,应该用二十年甚至更长一些。我们从没有深海装备到有深海装备,从无人的到有人的,从简单的到复杂作业的,将来我们可能还会有载人的、无人的、固定的、移动的设备来做系统化深海的探测。所以,“奋斗者”号远远不是终点,应该说,我们刚刚打开了深海的一个门缝。



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