人類認識大洋是個漫長的過程。16世紀弄明白海洋有多大,20世紀弄明白海洋有多深。有了面積和深度,就可以算出大洋的體積。打個比方:長江每年的入海流量要流140萬年才能灌滿世界大洋。
大洋深處有巍巍高山,有幽深峽谷,有間歇噴發的「溫泉」,有繽紛絢麗的「玫瑰花園」……大洋深處還有太多未知。根據統計,世界海洋的平均水深約3700米。
我國科學家一步步走向深海,從十年前的1000米到3000米、5000米、7000米,今天將挑戰萬米。每下潛一米都是人類科技在縮小我們與自然力量之間的極限距離。
近年來,我國快速發展深潛設備,從「蛟龍號」、「深海勇士號」到如今的「奮鬥者」號,它們已經成為深海探索的尖兵。這些大國重器離不開幾代科研工作者探索海洋、奉獻海洋的專業與執著。他們就像不斷走向深海的戰士,為我們探尋著大洋深處的奧秘。此刻,深海超級戰隊正向海底萬米出徵,中國之聲獨家帶來他們的聲音,聽……
「奮鬥者」號總設計師、萬米海試總指揮葉聰
他是「蛟龍」號載人作業潛水器首席潛航員、「深海勇士」號載人作業潛水器副總設計師、全海深載人作業潛水器總設計師,始終奮戰在深潛領域第一線,屢創我國載人深潛的新紀錄。
葉聰自述
我一直是做研發工作的,成為蛟龍號的駕駛員,是2005年左右的事情。能夠有機會去實際的操作,對我研發載人潛水器是有很大幫助的。你可能真的要去試一口這個菜的味道,才可以把這個廚師的工作做得更好。
蛟龍號最大下潛深度是7000米,從零到7000米這些海洋深度所對應的海洋面積已經佔了整個海洋的99.8%,剩下的0.2%為什麼要去?熟悉海洋科學的,就是這個板塊的生成、運動,我們也不能夠迴避像海溝這樣的環境。現在我們有這樣的條件,也有這樣的需求,我們研究了海洋的很多方面,不能忽視深淵這一環,它是人類接觸最少的,了解最少的地方。
之前蛟龍號7000米的一個等級,我們現在有了實力去打造這樣一個裝備,去萬米看一看,去拿一些數據做一些研究。現在我們有一個很強的潛航員的隊伍,全國有20多個潛航員。經過了十幾、二十年的研發,大深度自然潛水器的經歷以後,整個隊伍的效率得到很高的提升。你可以看到,在船的後甲板上,戴著安全帽操作的人是非常有限的,這也是反映了我們整個體系結構的高效。
智能技術也應用在我們整個潛水器的運行過程中。比如說潛水器在運行過程中,我們採集的數據更多了,在某一些異常數據產生的時候,系統就會自動提示潛航員,某個地方數據有異常,可以協助它的駕駛。
我們設計這個潛水器的時候,給它定的下潛的壽命會有二三十年,那麼下潛到萬米這樣的深度會有上千次。
能夠在萬米發現它(深海)的奧妙、奇妙之處的,更多的是科學家,我更關注於奮鬥者號,它能夠安全可靠作業,能夠給科學家提供最好的服務、最好的作業平臺。萬米它只是一個數據,因為我們下潛的深度到了五位數,我期待的就是那個五位數,然後整個潛水器的工作都是正常的。
「奮鬥者」號載人深潛器
中科院聲學所研究員 「奮鬥者」號潛航員楊波
他是我國首臺載人潛水器「蛟龍」號的主任設計師和首批潛航員,他是「深海勇士」號載人潛水器的副總設計師和潛航員,他是11000米「全海深載人潛水器」的副總設計師,今天他將駕駛著「奮鬥者」號衝擊馬裡亞納海溝,在萬米深海發出中國聲音。
楊波自述
我們做載人深潛的時候,我們突破一個新的深度記錄的時候,我們都明白很難,但是必須要去完成。很多東西需要通過你的努力,更需要的是你的勇氣。有時候你必須要到達臨界的位置,在那去停留,去積累數據,去積攢經驗,把他這個東西帶回來,然後去分析,你才能解決深度的這種困難。所以說這個也是一個勇敢者的遊戲。
這次是要完成7000米,再到9000米,再到11,000米。當然了我們有11,000米的機器人曾經達到過這樣的一個深度,我們也有部分的聲學設備裝上去了,但是我們載人潛水器整個聲學系統的功能比我們之前到達的機器人要複雜太多了。實際上9000到11,000米,對於我們來說都是未知的空白。一系列的這種不確定性,通過我們充分的準備來化解他們,解決他們。
我們潛水器是一個作業型潛水器,如果說要對一個深度的地形進行精確測繪的話,你一定是近地航行的,因為這是聲波的特性決定的,你不能在水面對11,000米的海底進行一個精確的測繪,一定是離海底在一個相對比較近的位置,才能進行非常高精度的測繪。所以載人潛水器提供了這樣的一種平臺。所以說,我們現在竭盡全力要完成的依託「奮鬥者」號載人潛水器,首次對於馬裡亞納海溝的一個近地測繪。
我一直在說載人潛水器的平臺麻雀雖小,五臟俱全,涵蓋了大量的技術體系。如果說通過我們的「奮鬥者」號完成了整個潛水器的這樣一個成功,也就證明了我們的整個體系的裝備,證明了我們的設備在全球最深的馬裡亞納海溝,我們都是可以工作的,我們只有有了基礎的裝備的儲備,我們才能解決一系列的,包括透明海洋等問題,(這是)平臺的一種帶動效應吧。
「奮鬥者」號載人深潛器
「探索一號」科考母船船長劉祝
從事航海事業超過30年。2016年,掌舵「探索一號」科考船在馬裡亞納海溝開展了我國第一次綜合性萬米深淵科考活動。
劉祝自述
我們這條船的最大續航能力是一萬海裡,我們能夠保證60天的續航科考能力。就是說,一般60天之內,補給、燃油,我們是可以滿足的,在科考船裡這是很不容易的。
我們這條船過去是海洋工程船,這條船它的構造原理就很適合海洋工程。咱們蛟龍號的母船,他們的後甲板是很小的,我們的後甲板原來就很大。通過船改,我們保持了原來主甲板的大梁;這條船又加長了14.5米。後甲板,在原來的基礎上,我們拆除了原來做海洋工程船一些不必要的設施,後甲板大,就為我們綜合類科考提供了很大的平臺。再一個,我們的船頭設置是劈浪型的,它對於我們提高船速是很有幫助的。過去,我在這條船上,一般的海上航速是十節左右,但是現在,為了滿足我們這條船的遠航科考需要,對靜水來說,船速達到了12.5節。
對於我們船舶操縱者來說,我們能夠最大能力地滿足科學家對於深海科學的要求。因為我們一條船,就是說無論從性能或者能力來說,我們去一次也許會有這樣或那樣的問題。但是我們兩條船,保證係數就大,在兩條船都完美無缺下潛的時候,我想那個是最震撼的。雙船不止一加一大於二,最主要的能夠彰顯我們國家對於海洋,對於深潛的實力。咱們進入海洋的信心和國力的一種展現,我們作為這個母船船長,我很激動,很驕傲。
「探索一號」科考母船
「探索二號」船長孫燕輝
1989年開始出海,做船長十幾年。從跑貨船到做工程船,現在掌舵科考船,積累了豐富的經驗。
孫燕輝自述
我們現在是60個人,好多都是科學家,而且好多重量級的大咖,人身方面必須得要保證他安全。還有一個就是說操縱性能上面,船不一樣了,每條船有每條船的個性,感到做的工作不一樣了,就感覺到意義不一樣吧。反正每次看到科學家們,比如潛器上來以後,或者是以前的著陸器也是一樣的。他樣品上來,滿臉笑容端著樣品往回走的時候,當時看著其實我們也挺高興的,自己也感覺挺自豪。
這個船操縱性比較好。操作這個船沒有舵,它是採用兩個360全迴轉的推進器,它的推進器可以轉,這樣的話,使這個船的轉向的速度特別快。還有一個是旋迴的半徑小,操縱性比較靈活。而且這個船噪音特別小,噪音小對咱們聲學系統的幹擾,基本上很弱。還有一個省油、節能。水加一次,飲用水、洗滌水加在一起,有940噸。這樣的話,可以堅持很長時間,續航能力特別強。對我們來說,每次都是一個挑戰。因為你今天的風和明天的風都不一樣。風和流的夾角又不一樣,當潛器收上來的時候,一落座了,心裡那個石頭才落地了。之前就是老是懸著,一直懸著,緊張。
「探索一號」科考母船
寶鈦股份系列潛水器載人球艙研製項目主管王永梅
載人球艙是載人潛水器的最核心部件,其製造質量是潛航員生命安全的基本保障。深海世界,充滿挑戰和未知,其中最難克服的技術難題要數巨大的壓強。深海1000米的壓強就相當於,在你的每寸皮膚上有一個500斤的大胖子踮起腳尖在跳芭蕾。如此抗壓能力的深潛器外艙如何鍛造?
王永梅自述
基本上從14年開始,咱們的工作就從來沒有間斷過,全海深這一塊,用的鈦合金,而且是載三個人,「奮鬥者」號肯定是全球是引領的。
「奮鬥者」號,我們是要做科考的,我們希望我們的科學家同時下潛好幾個,這樣的話,我的科考才更有價值。我們希望儘可能多的給科學家提供一個相對舒適的工作空間,還要儘可能的讓續航能力,就是在水下的作業時間要更長一些,重量儘可能的輕,所以,我們就想著用鈦合金,它安全性和可靠性也是比較高的。耐蝕性也好,反覆使用的次數,壽命肯定會更長。
從「深海勇士」號到咱們的全海深,其實是中國開創了N個第一,每一次都在刷新記錄。別人看到的時候只是一個外觀,感覺形狀好像也接近,尺寸也接近,其實它的難點完全是不一樣的,每次都是一個創新。打個比方,單純從尺寸放大這麼一個環節來說,它不僅是一個幾何尺寸的放大,就類似於像從實驗室一個小東西放大到一個工程化的大尺寸東西一樣,它是有很多工業參數在起作用。
我們相信,我們還是有能力把咱們大國重器幹好。雖然沒有那麼容易,但是每一次我們都能看到進步,每一次我們都在向目標靠近。
「探索一號」科考母船
全海深鋰電池系統主任設計師張祥功
耐壓能力強、高安全、長續航,是載人深潛器的理想動力。國產全海深載人潛水器用鋰電池,它的最大耐壓深度可以達到15000米,「奮鬥者」號可以放心下潛。
張祥功自述
咱們深海鋰電池,從這個名字上就可以看出它和我們平常用的鋰電池是不太一樣,它帶有深海兩個字,就代表著它一定要用在深海環境裡面,它遇到的難題就是怎麼解決電池能夠承受1萬米的壓力。當時我們為了解決這個問題,存在的這些難點,一個是電池材料在11,000米壓力之下,會不會發生改變?如果它單體的耐壓性不好,會導致它的結構外形會發生一定的變化,裡面的空間會變小,正極和負極就可能會發生短路。
我們深海鋰電池,它最大的工作環境壓力可以達到115兆帕相當於11,000米,也就是說我們這電池單體在工作的時候,它的表面上大概像我們指甲蓋這麼大的一個面積,將承受1.2噸的這麼大的淨壓力。
我們深海鋰電池它是針對深海這種特殊環境來進行研發的,它更大的舞臺應該是在深海環境裡面。國產深海鋰電池的研製成功,一方面提高了我國在深海鋰電池在設計、製造、實驗這方面的能力,另外一方面因為填補了我國潛水器用鋰電池的空白,可以讓我們的載人潛水器更好的進行科考,進行水下更長時間的作業,也就讓我們潛水器有更大的機會去發現海洋深處的奧秘。
「探索一號」科考母船
「奮鬥者」號總設計師 萬米海試總指揮葉聰:我覺得現在這個深潛的團隊它是一個上升期,它不斷的發展壯大,不斷吸收各個行業、各個學科的精華,用於深海。我們還能迎接更多的挑戰。
來源:中央廣電總臺中國之聲(ID:zgzs001)
策劃:劉黎
採訪:總臺央視記者周旋 宋亮 楊理天 張博 張效瑜 丁瀟瀟
編輯:周益帆 李行健
旁白:張蕾
製作:周天縱
製圖:孟祥龍
新媒體編輯:武司宇 王元巾