海底10000米!中國載人深潛將走向「無人區」進行科學研究

2021-01-10 中國荷都網

3月10日,搭載「深海勇士」號載人潛水器的中國科學院「發現號」科研船在三亞啟航,開始執行TS16科研任務。據了解,本次航行的總體目標包括完成發現號為10,000米載人潛水器準備的甲板部署和回收系統測試和性能驗證。新華社記者郭成

全球深度超過6000米的海溝有37條。這些壕溝所在的區域被稱為杜杜深淵,簡稱深淵。10000米深的海底是科學研究的「無人地帶」。然而,隨著對深淵的科學調查,一些理解正在被顛覆。

全球深度超過6000米的海溝有37條。這些壕溝所在的區域被稱為杜杜深淵,簡稱深淵。在全球海洋中,它們是迄今為止難以接近和鮮為人知的地方。九個最深的海溝,包括馬裡亞納海溝,分布在西太平洋,其中五個超過10,000米深。

深海載人潛水器也被稱為10,000米載人潛水器。2020年,中國的10000米載人潛水器將很快造訪馬裡亞納海溝最深的「挑戰者深淵」,一場「大型演出」將在深海的「舞臺」上演。

從陸地走向水池

2020年3月,10,000米載人潛水器完成最後組裝,並在中國船舶集團有限公司702研究所開始全過程水池試驗

水池實驗在江蘇無錫的一個人工水池中進行。水池試驗是潛水器從陸地移動到水中的第一步。如果將10,000米載人潛水器與一輛新車相比較,經過測試的水池相當於一個「測試場」,供潛水器和潛水器船員將來操作潛水器。

所謂全過程水池試驗,是指要求潛水器在水池環境中對未來海洋中需要測試的東西進行模擬和測試,潛水器船員和潛水器調試船員也需要參加聯合培訓,熟悉相關作業計劃,使潛水器和潛水器船員都能滿足航行條件。

深入海底並不容易。第一個問題是海水帶來的高壓。7000米載人潛水器蛟龍號在7000米的700個大氣壓下。對於一艘10000米的載人潛水器,再往下4000米將增加400個大氣壓,相當於在一平方米的面積上承載10000多噸的重量。潛水器上如此巨大的壓力對潛水器的材料和結構設計提出了巨大的挑戰。

除了承受巨大的水壓,潛水器還必須攜帶相關人員和一系列科學設施來完成水中的科學研究作業,這進一步增加了10000米載人潛水器的製造難度。

中國航運集團有限公司702研究所副所長、萬米載人潛水器總設計師葉聰告訴記者,萬米載人潛水器有能力覆蓋100%的世界海洋,這有賴於載人潛水器球殼和浮力材料等九項關鍵技術的支持。

例如,作為潛水器的主要結構之一,載人潛水器的球形殼體可以說是極端設計和極端製造的。10000米載人潛水器的載人球殼不僅選用了鈦合金材料,而且研究人員大膽推翻了原來的設計,改變了以前使用的瓜瓣焊接方法。所謂的瓜瓣焊接法是先製作西瓜瓣,然後將它們焊接成一個完整的球體,但這種方法焊縫多,施工周期長。10000米載人潛水器採用半球形焊接,減少了焊接數量,增加了工藝難度,但可靠性顯著提高。

兩艘母船為潛水器護航

泳池測試預計將持續到今年6月。之後,10,000米載人潛水器將走出實驗室,進入海上試驗階段。葉聰說,該潛水器預計將首先進行淺海試驗,然後再嘗試10000米的最終目標。

然而,10,000米載人潛水器無法到達馬裡亞納海溝並自行下潛。i

為了保證海試的順利進行,除了母船「發現號」外,還需要海試支援來保證母船的安全。2018年12月20日,海南省出資在福建馬尾造船廠購買了一艘在建的海洋工程船——,該船後來被稱為「發現號2」。與新造船相比,中國科學院深海科學與工程研究所以不到50%的低成本獲得了一艘性能優異的船舶,大大縮短了船舶的建造和改造周期,滿足了萬米載人潛水器試航時間窗的要求。

2019年1月13日,「發現2號」在福建馬尾成功發射。該船採用電力推進,配有兩個全迴轉主螺旋槳、一個通道側推力和一個伸縮式螺旋槳,續航能力超過15000海裡。該船配備了一個近10,000馬力的主機組,並具有二級動態定位能力。優異的動態性能可以提高船舶在惡劣海況下的適用性和航行速度。

同時,兩級動態定位系統可以在船舶單一故障的情況下自動保持船舶的位置和航向,使船舶具有靈活、準確的控制性能,提高船舶的作業效率。兩艘船還建立了總共20個「深海移動實驗室」,涵蓋地質、化學、生物等專業領域。利用10000米深海採集的數據和潛水器採集的地質和生物樣品,科學家可以在現場實驗室進行樣品分析和數據處理,然後通過船上配置的低溫和超低溫樣品庫儲存樣品,待接近碼頭後再轉運到陸地進行進一步研究。

一般來說,在馬裡亞納海溝的「挑戰者深淵」水域進行海洋測試需要至少提前6個月向外交部報告,以獲得海洋測試許可證。因此,根據正常的取證程序,「發現號2」可能無法參加今年下半年的10,000米深潛測試。在了解相關信息後,中國船級社廣州圖紙審查中心和中國船級社福州分會在滿足規範要求的前提下,通過前期準備和加班工作,僅用3個工作日就完成了30個CCS證書的認證。在獲得CCS證書後,您還需要獲得海事安全管理局的國籍證書。海南海事局以「發現號2」為試點,創建了全國首個船舶註冊「一人辦公室」。只花了一天時間就完成了外交部要求提交的國籍證書的處理。

中國科學院深海科學與工程研究所海洋設備與操作管理中心主任唐古拉山告訴記者,獲得船舶證書標誌著船舶建造工作的完成。因此,在10,000米載人潛水器的海上試驗期間,它將配備「發現號1」母船和「發現號2」保護母船的支架,共有120名船員。

憑深海裝備探索「無人區」

2016年7月,國家重點研發項目「全深度載人潛水器總體設計、集成及海上試驗」正式啟動。

有些人總是問葉聰為什麼要越陷越深。這個問題的答案,他已經說過很多次了:海底資源豐富。探索海洋、保護海洋、管理海洋以及在海洋中建設一個強大的國家都與深海潛水密切相關。高科技深海潛水設備可以幫助我們更好地繪製深海「寶藏圖」。

10000米深的海底可以說是科學研究的「無人地帶」。深海載人潛水器是「沒有人,沒有我,沒有任何東西」的科學研究設備。以深海進入技術和深海探測技術為代表的深海技術代表了當前國際深海工程技術領域的最高水平。放眼世界,只有少數幾艘全海洋深潛器到過這個1萬米深的地方。

以前,人們認為由於超高的流體靜壓力、缺乏陽光和食物供應、特殊的海底地形、強烈的構造活動和其他極端環境因素,6000米以下的海洋應該是一片死寂

「中國載人潛水器是中國深海技術的集中體現。以前投入使用的「深水勇士」號和「蛟龍」號為中國製造的深海載人潛水器奠定了基礎。當深海載人潛水器建成並投入使用後,將創造一個新的「中國深度」,進一步提高中國的海洋勘探能力和研究水平。」葉聰說道。

葉聰也有一個小目標,他希望今年能乘坐自己設計的潛水器參觀10000米深的海底。

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