潛水器「三大頂尖技術」,中國的蛟龍號到底多厲害?

潛水器「三大頂尖技術」，蛟龍號到底多厲害？

什麼是蛟龍號

蛟龍號」的研製單位就在江南勝地無錫——中船重工集團公司七〇二所。七〇二所歷經3年多時間，萬米級的載人潛水器也研製成功了！目前萬米級載人潛水器正在進行出海前最後階段試驗，完成後就將遠赴馬裡亞納海溝，挑戰全球海洋最深淵處，那裡最大深度為海平面以下11034米。

無錫是華東軍工重鎮，擁有15所部屬研究所，比如56所，58所，607所，614所，702所等等。無錫在研究生資源上即使大部分省會城市也不能比，並且都是1949年到1990年宏觀布局在無錫的，可見無錫製造基礎之雄厚。

由於在萬米的水下，潛水器要承受的壓力據專家說相當於在指甲蓋上放一輛汽車，其艙殼必須用鈦合金製造，形狀、圓度、壁厚都必須精心設計。

蛟龍號載人潛水器，是由中國自行設計、自主集成研製的載人潛水器，是863計劃中的一個重大研究專項。2010年5月至7月，蛟龍號載人潛水器在中國南海中進行了多次下潛任務，2012年6月，在馬裡亞納海溝創造了下潛7062米的中國載人深潛紀錄，也是世界同類作業型潛水器最大下潛深度紀錄。

馬裡亞納海溝，又稱"馬裡亞納群島海溝"，是目前地球上最深的海溝，海溝地處北太平洋西部海床，靠近關島的馬裡亞納群島的東方。

馬裡亞納海溝在海平面之下的深度遠超過珠穆朗瑪峰的海拔高度。馬裡亞納海溝位於北緯11 °20′，東經142°11.5′，即於菲律賓東北、馬裡亞納群島附近的太平洋底，全長2550千米，為弧形，平均寬70千米，大部分水深在8000米以上。最深處在斐查茲海淵，為11034米，是地球的最深點。這條海溝的形成據估計已有6000萬年，是太平洋西部洋底一系列海溝的一部分。2014年12月，科學家馬裡亞納在海溝8145米的海床上發現了一種魚類，打破魚類的海洋棲息深度紀錄。

為什麼要研製水下潛航器呢？

首先是針對海洋資源的研究開發和利用。由於我國在深海探測領域一直處於劣勢地位，特別是美國、俄國、法國等在研製出深海潛水器後，很快利用深海潛水器投入到深海資源的開發當中，使得他們在海洋物理學、海洋化學等自然學科領域的研究成果都超過了中國。 另根據一日本專家認為，通過對太平洋78處海床地點的調查結果顯示，這些地點富含稀土物質，對各種高科技產品(不管是民用還是軍用)而言都非常重要，表明深海海床的礦產潛能非常豐富。根據估計，每個熱點地區每平方公裡都儲藏有稀土氧化物，相當於目前全球市場需求總量的五分之一，該市場中大約97%的供應都是由中國提供，而由於中國施加日益嚴格的出口定額，使得這些稀土物質在國際市場價格一度暴漲。

因此，為了深海資源的開發利用，我國借鑑其他發達國家的潛水器研究成果，並結合我國的實際特點研發出了適合我國自身發展的水下潛水器。

為什麼要探索海洋？

人類進入21世紀面臨著三大難題，首先是人口膨脹問題；其次是資源短缺問題；再次是環境惡化問題，畢竟全球已超過70億的人口，海洋資源可解決人類生存問題，並且人類的出路就是向海洋拓展活動空間、向海洋要資源。

因為海洋是人類資源的寶庫，地球本身就是個藍色水球，尤其是海洋面積佔了70.8%。

據不完全統計，每個人從出生，一生內大概需要消耗相當於1000多噸的礦產資源，假如乘以全球70多億人口，無疑消耗的資源十分巨大，並且地球上的資源是有限上午，早早晚晚被要消耗開採完。

海洋基本上是一片尚未開發的處女地，充滿了人類很大未知空間。

科學家經過研究及海底調查，目前僅僅完成了大約5%，仍然有95%根本沒有下到海洋去親自看過，人類對於海洋的大部分仍然一無所知，因此，探索海洋是人類重要的課題。

下潛到海底的難度一點都不亞於上天宇。深海由於存在巨厚的水體和海水對光線的物理吸收作用，所以探索難度非常大。好比在海底用一個手電筒只能看到大約周圍幾平方米空間。加上海洋的平均深度大約有3800多米，最深處有萬米之深，因此，任何高科技探測設備下潛到海底探測，必須做到非常精密的密封，否則一旦海水滲漏進來，許多用電的電子元器件將會瞬間報廢。

基於此，深海技術和航天技術一樣都隸屬於非常尖端的高科技。

海水裡擁有巨量的寶藏

海水擁有很多的礦物質。海水的平均鹽度是35‰，所以，人們品嘗後海水是鹹的。因為溶解后里面有80多種元素，有些含量較高的，屬於主量元素。比如人類平常吃的鹽很大一部分就是從海水裡面提煉出來的。

假如把海水裡的礦物質全部提煉出來的話，僅食鹽就達到3770億噸，若平鋪到地球表面上，可以讓地面增高150米。此外，海水裡面還有其他的元素，僅僅鎂就有1800多億噸，另外還有鈉、鎂、鈣、鉀等礦物質。

海洋擁有巨量的資源及寶藏，浩瀚的海洋不僅僅只有魚蝦、海鯨、貝殼、珊瑚等，據科學家研究調查統計，海洋大概有二十萬種以上海洋植物和海洋動物，其中海洋動物佔了絕大多數，大概有18萬種；而海洋植物有2萬多種。尤其重要的是海洋生物每年給人類可提供大約有6億噸的海產品，其中蛋白質就佔了22%。

海洋生物還有有一個陽光生物圈：太陽光是宇宙空間最基礎的能量，因為植物通過光合作用吸收二氧化碳，並轉化為有機碳，再轉化為葡萄糖、澱粉，動物吃了植物後，就構成了一個生態循環系統，因此，萬物生長要靠太陽。

另外，還有一個黑暗生物圈。黑暗生物圈是上世紀70年代被首次發現。黑暗生物圈顧名思義是不依賴陽光，其裡面的微生物非常的豐富，是一個獨特的生態環境系統。生物圈的這些生物有獨特本領能夠在惡劣的條件下生長，充分說明本身勢必有一些很獨特的基因，此類基因就是科學家們研究的重點，未來能夠被人類開發利用。

海洋裡面擁有豐富的礦產資源。首先在大陸邊緣1000米水深範圍以內可找到可燃冰，其主要成分是甲烷和水結成冰，火柴點就能燃燒。深海盆四五千米深處，存在多金屬結核，其各種金屬含量極高，主要是鐵汞銅鎳這些金屬元素。

天然氣水合物是新替代性能源。多金屬結核估計總儲量有1.5萬億噸至3萬億噸，比陸地上探明的金屬資源含量要高很多。

綜上所述，探索海洋功在當代、利在千秋。 海洋面積佔地球的三分之二，探索深海資源可保持經濟社會可持續發展，也是建設海洋強國之選擇。

蛟龍號開始研究製造的時間

2002年中國科技部將深海載人潛水器研製列為國家高技術研究發展計劃(863計劃)重大專項，啟動"蛟龍號"載人深潛器的自行設計、自主集成研製工作。2009年至2012年，接連取得1000米級、3000米級、5000米級和7000米級海試成功。

因此，蛟龍號從立項之初，我國研製過的載人潛水器最深下潛只有600米。600米到7000米麵臨很多難題，尤其在7000米深海，每平方米要承受的壓強達到700個大氣壓，就好比高壓水刀內部的壓強，艙體一旦出現裂紋，幾秒鐘之內船艙就會灌滿水。特別是在高壓之下的水像刀一樣，十分危險。

2015年1月14日，在西南印度洋龍旗熱液區執行印度洋科考首航段的最後一次下潛，這也是其在這個航段的第9次下潛。 3月17日，搭乘"向陽紅09"船停靠國家深海基地碼頭，正式安家青島國家深海基地管理中心。

2016年5月22日，成功完成在雅浦海溝的最後一次科學應用下潛，最大下潛深度達6579米。

2017年3月4日和7日，"蛟龍號"載人潛水器分別在西北印度洋臥蠶1號熱液區和大糦熱液區進行了中國大洋38航次第一航段的第3次下潛和第4次下潛。這兩次下潛都在調查區域發現了熱液噴口並獲取了硫化物樣品。5月23日，"蛟龍"號完成在世界最深處下潛，潛航員在水下停留近9小時，海底作業時間3小時11分鐘，最大下潛深度4811米。

在潛水艇中，科研類的下潛是最深的，來看一下世界上其他國家潛水艇下潛最深為多少？

世界上第一個真正的潛水器是「比布號」潛 水球，是美國在1929年製造的。潛水器通過鋼索與水面船隻相連，水面船隻通過電纜給它 供電,使人能在深水中活動和較長時間地工作。

現代潛水器有大有小，外形和結構也多種 多樣。大的潛水器排水量有1000多噸，可以下潛1萬多米；小的只有1噸多,下潛深度只有9 米。不論大小，它們一般都有耐深水高壓的外殼、浮力器材以及觀測、作業和動力等設備，這樣潛水器就可以在海底進行觀測、調查、取樣。打撈和維修等人們在深海難以完成的工作。

在海洋石油資源開發中，潛水器幫助敷設海底油管，既快又好;它還代替人定期檢查水下油管，能長時間在水下巡視，並及時進行維修。 在 軍事上，潛水器不僅能在港口布雷、掃雷，還能同水下潛水艇對接，去營救失事的潛水器。

新型的遙控潛水器就是水下機器人。1985 年12月14日，我國自行設計製造的水下機器人「海人一號」曾在大連灣潛人海底。它身上裝有多個電動螺旋槳，能前進、後退、轉彎、「橫爬」和在水下任一深度懸停。

它裝有新型的微光電視，可在伸手不見五指的海底看清楚周圍20米 範圍內的目標。它裝有聲吶「耳朵」，以及長達 5米多的機械手，在電腦的指揮下，可以得心應手地進行水下作業。

世界各國潛水器下潛最深多少米

1、深海6500號——6527米：日本的深海6500號於1989年建成，曾下潛到6527米深的海底，創造了載人潛水器深潛的紀錄。

2、中國蛟龍號——7062米：2012年6月24日，中國蛟龍號在世界上最深的深淵——馬裡亞納海溝下潛7062米，創造了下潛最深的記錄，在世界最深潛水艇排名中排第三位。這標誌著中國具備了載人到達全球99.8%以上海洋深處進行作業的能力。蛟龍號進行了44天的海試期，對潛水器289項、水面支持系統24項功能和性能指標進行了逐一驗證。

3、美國裡亞斯特2號——10916米：1960年1月23日，美國裡亞斯特—2號在太平洋的馬裡亞納海溝下潛到了10916米的深度，因此成為世界深潛器排名第一（載人）。

4、日本海溝號——10970米：1995年，日本海溝號（無人潛水器）在馬裡亞納海溝進行了水深達10970米的潛航，成為世界下潛最深的潛水器。世界上下潛最深是10970米！

蛟龍號水下潛航器在馬裡亞納海溝進行了下潛試驗，並取得了下潛深度7062米的好成績！截止2018年年底，蛟龍號潛航器已經成功下潛158次，蛟龍號為我國的深海資源研究和開發領域做出了重大貢獻。

值得一提的是，蛟龍號潛航器的下潛深度僅僅停留在了7062米的地方。而同時期其他國家潛航器的下潛深度早已超過了10000米！對於我國而言，如果在潛航器下潛深度這一技術不進行追趕的話，我國的深海資源研究和開發領域，同發達國家間的差距將越來越大。據此需要我國在蛟龍號潛航器的基礎上進行了重大升級，最終研發出新型潛航器。

世界各國潛水器特點比較

美國比較早就展開了載人深潛的國家之一，1964年建造的"阿爾文"號載人潛水器在1985年找到鐵達尼號沉船的殘骸，如今已經進行過近5000次下潛，是當今世界下潛次數最多的載人潛水器。裡雅斯特號深潛器創下了10916米的記錄， 一直到2012年被深海挑戰者號的10929米所打破。

法國1985年研製成的"鸚鵡螺"號潛水器最大下潛深度可達6000米，累計下潛了1500多次，曾進行過多金屬結合區域，深海海底生態等調查，以及沉船、有害廢料等搜索任務。

俄羅斯是目前世界上擁有載人潛水器最多的國家，比較著名的是1987年建成的"和平一號"和"和平二號"兩艘6000米級潛水器。帶有十二套檢測深海環境參數和海底地貌設備，最突出特點就是能源比較充足，可在水下呆17至20個小時，《泰坦尼克》的電影裡面很多鏡頭就是"和平一號"和"和平二號"探測工作中的鏡頭。

日本1989年建成了下潛深度為6500米的深海6500潛水器，水下作業時間可以達到8小時，曾經下潛到了6527米深，創造了載人潛水器深潛的紀錄。並且已對6500米深的海洋斜坡和大斷層進行了調查，還有對地震、海嘯等進行了研究，已下潛了1000多次。

中國潛水器最大特點

蛟龍」號採用特製鈦制船體，能承受強大的深海壓力。如果這次遠徵潛水嘗試成功，那麼該潛艇預計將在2012年嘗試在大約7000米的最大潛水深度運作，這樣「蛟龍」號能夠抵達幾乎全世界海域的底部。這將使中國超越日本、俄羅斯、法國和美國，成為「深海潛艇俱樂部」中的佼佼者。

一、中國潛水器在世界上同類型中具有最大下潛深度達7000米，該潛水器可在佔世界海洋面積99.8%的廣大海域使用;

二、具有針對作業目標穩定的懸停功能，為完成高精度作業任務提供了可靠保障;

三、具有先進的水聲通信和海底微貌探測能力，可以高速傳輸圖像和語音，探測海底的小目標;

四、配備多種高性能，確保載人潛水器在特殊的海洋環境或海底地質條件下完成保真取樣和潛鑽取芯等複雜任務。

蛟龍」號採用特製鈦制船體，能承受強大的深海壓力。「蛟龍」號能夠抵達幾乎全世界海域的底部。這將使中國超越日本、俄羅斯、法國和美國，成為「深海潛艇俱樂部」中的佼佼者。 中國和俄羅斯申請勘探多金屬硫化物，這對國際海底管理局來說是第一次。多金屬硫化物主要包含銅、鉛、鋅、金和銀。這些沉積物裡中有一些富含的高濃度基礎金屬(銅、鋅、鉛)，尤其是貴金屬(金、銀)。最近，由於近海勘探和採礦技術不斷進步，使獲得這些寶貴資源成為可能，這吸引了國際採礦業的眼球。

中國潛水器的三大突破

首先近底自動航行和懸停定位；其次是高速水聲通信；再次是充油銀鋅蓄電池容量被譽為"蛟龍"號的三大技術突破。

穩定懸停功能：就好比開車，駕駛員的腳始終總放在油門上，難免產生疲勞感。而"蛟龍"號駕駛員具備自動航行功能，駕駛員設定好方向後，可以放心進行觀察和科研。"蛟龍號"可以完成三種自動航行:1）自動定向航行，駕駛員設定方向後，"蛟龍號"可以自動航行不用擔心跑偏;2）自動定高航行，可讓潛水器與海底保持一定高度，儘管海底山形複雜多變，但自動定高功能能夠讓"蛟龍號"輕而易舉地在複雜環境中航行，從而避免出現碰撞; 3）自動定深功能，能夠讓"蛟龍號"保持與海面固定距離。

懸停定位：潛水器一旦在海底發現目標，"蛟龍號"不像大部分國外深潛器那樣坐底作業，而是由駕駛員行駛到相應位置， 固定位置，和目標保持固定的距離，這樣方便機械手進行操作。由於海底洋流往往導致"蛟龍號"搖擺不定，機械手的運動帶動整個潛水器晃動等內外幹擾下，能夠做到精確地"懸停"。在世界上所有潛水器中，還沒有國外深潛器具備這樣的功能。

深海通信靠聲納：地面通信主要靠電磁波，速度可達到光速。但到了水中卻沒了可用武之地，所以，電磁波在海水中只能工作幾米。「蛟龍號"卻能夠潛入深海數千米，一直與母船保持聯繫，中國科學家們研發了具有世界先進水平的高速水聲通信技術，採用聲納通信。這一技術需要解決多項難題，比如水聲傳播速度只有達到每秒1500米左右，如果是 7000米深度的話，說一句話往來需要大約10秒，聲音延遲非常明顯。聲學傳輸的帶寬也非常有限，傳輸速率很低。

由於聲音在不均勻物體中的傳播效果不理想，而海水密度大小不一樣，溫度高低不一樣，海底回波條件也不一樣，加上母船和深潛器上的噪音，因此在複雜環境中有效提取信號難上加難。