交匯點訊 佔地球總表面積71%的浩渺海洋，存在於宇宙之初，中外無數瑰麗的神話傳說都來源於此。探索未知的欲望驅使著人類不斷下到海洋更深處，但海底1萬米的世界，只有跨過核心技術的門檻，才能得其門而入。
11月10日，「奮鬥者」號在大洋最深處的馬裡亞納海溝成功坐底，10909米，標誌著中國具有了進入世界海洋最深處開展科學探索和研究的能力。記者近日探訪了「奮鬥者」號誕生地中國船舶七〇二所，了解挺進萬米海底背後的探索故事。
萬米深潛器的技術難度有多高？
載人深潛器是當代海洋科技的制高點之一。迄今為止，能製造深潛器只有寥寥數個科技大國。在厚厚的海水下，深潛器必須「學會」下潛、坐底、巡航、懸停、上浮，零件製造、冷彎、焊接、操控、供氧、電池、照明、影像……無不考驗著一個國家的精密儀器製造、電子工程技術等方面的能力。
而萬米深潛器為何更具挑戰？在萬米深海，有超過110兆帕的水壓，已經相當於2000頭非洲象踩在一個人的背上，因此潛水器不能有一點劃痕，否則深海巨大的壓強會將這個不起眼的縫隙撕開一個巨大的口子。有十幾萬個零部件的深海載人潛水器，組裝起來的精密度要求達到了「絲」級。
與航天工程一樣，「深潛器」是一個由多種工業部門協同合作才能成行的大項目。由中國船舶七〇二所牽頭，全國有近百家科研院所、高校、企業的近千名科研人員參與，而無錫市作為中國船舶七〇二所的駐地城市，就有近30家企業和科研單位參與。
「十幾年時間，我國基礎材料工藝水平日新月異，許多原先不敢想的技術都已實現。」中國船舶集團首席專家、七〇二所「奮鬥者」號副總設計師胡震表示，有了眾多關鍵技術的「護航」，「奮鬥者」號整個設計定位和技術方面有了很大改進，鋰電池能量密度進一步提升、海水泵總效率達到世界領先、潛浮速度及球殼應力實時在線監測……「奮鬥者」號的機動性、作業能力、舒適度及安全性大幅提升，成為國際唯一能同時攜帶3人多次往返全海深作業的載人深潛裝備。
相比「蛟龍」號和「深海勇士」號，「奮鬥者」號潛浮速度分別提高了76%和20%，使得「奮鬥者」號在海底實現了6小時的長時間作業，新型固體浮力材料功不可沒。
研製團隊認為，萬米載人潛水器不僅要潛得深，還要能安全上得來。在超高壓環境下，需採用可抵抗萬米海深壓力的新型固體浮力材料。經過持續攻關和多番論證，中國科學院理化所一種高強空心玻璃微球脫穎而出，兼顧了材料的密度與強度，實現了浮力材料的重大突破。同時，由於系統性解決了浮力材料粘接過程中的特殊控制工藝等難題，「奮鬥者」號實現了增大有效載荷、減少外形尺寸的設計目標，為「快上快下」打下了基礎。
萬米重壓，給人最踏實的信心
如果說「蛟龍」號的水試、海試當中還有些驚心動魄的瞬間，相較10多年前，「奮鬥者」號給人更加踏實的信心。「我們不是冒險家的隊伍，我們是專業的團隊。」中國船舶七〇二所副所長、「奮鬥者」號總設計師葉聰表示，如今「奮鬥者」號下潛並不比馬路開車更危險，海試期間有一些小故障，但由於精細的設計都能夠及時檢測到，再加上「故障隔離」的理念，小問題都可以做到「防火牆」一般的隔離處置。
在這個重大項目開始時，大家就開始動用各方面的力量，對壓力參數、海水密度、水溫、鹽度等數據進行成分分析，在此基礎上確定了潛水器的設計壓力、各個環節參數的選取，確定重要的設計輸入，繼而細化考慮各個部件。葉聰說，在設計中我們考慮到了每一個細節，比如上百塊單體鋰電池及其排列組裝的安全性；燈光在水下溫度升高對一些設備密封可能有的影響等等。
什麼技術路徑能夠引導一個潛水器實現萬米下潛？中國船舶集團首席專家、七〇二所「奮鬥者」號副總設計師胡震說，儘管在「蛟龍」號、「深海勇士」號已經有了大量成熟的技術積累，但僅僅在原有技術上升級改造是不可能的，大家不僅在設計定位上精心設計，在逐步推進中也不排除中途升級更換原有技術。
比如在載人艙球的製造中就中途改變工藝方法。「2018年，我們第一個載人艙球焊好了以後發現效果並不好，『深海勇士』號的這套工藝還存在不足，在更深的海底或許有風險。」胡震說，「載人艙球面上的每一個點都需要抗萬米高壓，因此團隊應用並重新驗證了第二套全球最領先的工藝，用了八九個月時間，在另一對半球上一次性完成半球赤道縫焊接，實現了焊縫性能和球殼性能的完全一致。」
在「奮鬥者」號的研製中，可靠性是貫穿全程和每一個環節的。中國船舶七〇二所「奮鬥者」號主駕駛張偉說：「我們的設備前期做了很多模擬測試，壓力、溫度都可以通過壓力桶實驗進行模擬，但各種複雜因素集中在一起，我們就需要做成千上萬次的可靠性測試、安全性測試。」張偉所負責的液壓源等電機驅動器，就經歷了幾十項的檢測，證明具有完備的故障保護功能，保證了潛水器在海底能夠安全航行和可靠作業。
探索奧秘，未知的留給深深海底
在波瀾壯闊的大海上，探索號兩條母船並肩航行，目送著「奮鬥者」號勇往直「潛」，看了回顧研究過程的視頻畫面，不少科研人員心潮澎湃，「整個過程經過了太多人的精心設計，為國家鑄造重器的神聖感油然而生」。
挺進萬米深海，不僅意味著我國邁向國際深潛設施製造前列，更代表著我國將來在深海地質、環境汙染、生命起源等重大課題領域國際話語權的提升。
「『奮鬥者』號使用環境是海水深度超過6000米的區域，大多是海洋板塊與其他板塊衝擊形成的特殊區域，海洋的各種沉積物最終都會慢慢地落到這裡。這些地區的地形、生物和地質都很奇特。地形變化很是崎嶇，會突然從平地變成90度的懸崖直壁。」葉聰表示，「奮鬥者」號的可靠性和反覆使用，都是為了探索深淵科學奧秘的使命，讓更多人完成海底工作的需求和夢想。
胡震說，深潛器安全地下去，安全地回來是一個基礎，未來最難的還是在深海開展相關的作業，發現目標、回收前一天的目標。11月16日的下潛作業中，藉助組合導航系統和聲吶設備，「奮鬥者」號潛航員僅用了半小時便成功取回了此前布放在萬米海底的3個水下取樣器，成功實現「海底撈針」，並通過水聲通信機將取樣畫面回傳至母船。
「那天我們帶了三個作業工具，布放在海底，並記錄下來具體位置。根據這個位置，我們三天後找到並回收上來，將其取得的樣品數據交給科學家。」張偉說，在浩瀚無邊的海洋中，要精準快速定位，並且找到和回收，一次性成功還是非常難的。深潛器的視頻和觀察窗的視野，不過能看到十幾米遠的距離。如果樣品在方圓20米之外，可能得花上好幾個小時，甚至會錯過。「這需要包括定位導航、抓取設備等各個系統的完美配合。提高的作業效率，將為科學家開展工作提供更大的便利。」
為了讓科研人員更輕鬆舒適的工作，中國船舶七〇二所高級工程師徐偉哲（電氣保障崗）介紹，球艙設計做到了「小而精」，「當潛航員坐在最中間駕駛位置上，他伸出左右雙手能夠同時觸摸到左右兩邊的球臂，在這樣空間大小的環境下，還要放置聲學、電氣、聲學支持等各種設備，在考慮結構安全性下的極限空間內，我們利用人機互動進行仿真，讓深潛員反饋問題，再進行反覆迭代，讓內部空間更舒適合理。」過去下海帶著乾糧，現在深潛員可以吃上蛋炒飯和炒麵了。「關於深潛器技術，我們基本上已經是『已知』，更多的未知，我們會留給了超越想像力的海洋探索。」張偉說。
交匯點記者 楊頻萍
視頻 王子傑 周天琦（部分視頻素材來自央視新聞）