在馬裡亞納海溝，蛟龍號載人潛水器下潛至7062米，海翼號水下滑翔機下潛至6329米，海鬥號無人潛水器下潛至10767米……中國自主研發的各類深海潛水器一次次突破自我，創造著「中國深度」。
文／《環球》雜誌記者 劉詩平 劉娟娟
148年前，法國作家儒勒·凡爾納寫了一部名著《海底兩萬裡》。今天，隨著深潛技術的發展，《海底兩萬裡》早已不再是科幻。
2017年5月，《環球》雜誌記者乘坐蛟龍號載人潛水器，在全球最深的馬裡亞納海溝下潛到4811米海底。記者發現，海底世界並非荒蕪一片，不時見到海參、海綿、海星、魚、蝦等動物，許多細節與《海底兩萬裡》中的描寫不謀而合。
此前，2012年，也是在馬裡亞納海溝，蛟龍號還曾下潛至7062米海底，創下了作業型載人潛水器世界最深下潛紀錄。
除蛟龍號外，同樣是在馬裡亞納海溝，海翼號水下滑翔機下潛至6329米，海鬥號無人潛水器下潛至10767米。目前，中國已形成從1000米、4500米、7000米到10000米級全海深潛水器下潛能力。中國自主研發的各類深海潛水器一次次突破自我，創造著「中國深度」。
中國進入世界「深潛俱樂部」
6月23日，蛟龍號為期5年的試驗性應用航次圓滿收官。蛟龍號是中國首臺自主設計、自主集成研製的作業型深海載人潛水器，自2012年試驗性應用以來，先後在南海、東太平洋多金屬結核勘探區、西南印度洋脊多金屬硫化物勘探區、西太平洋馬裡亞納海溝區等七大海區開展152次成功下潛，作業能力覆蓋7000米以淺、全球海洋面積99.8%的海域，是目前世界上下潛深度最大的載人潛水器。
蛟龍號的名聲很大，其實它還有兩個「兄弟」——海龍二號無人有纜潛水器和潛龍一號無人無纜潛水器。
海龍二號無人有纜潛水器最大作業深度為3500米，突出優勢是水下工作時間長，參加過多個大洋航次科考，下潛海域包括太平洋、南大西洋和西南印度洋。
潛龍二號無人無纜潛水器是4500米級自主水下機器人，具備近海底高清成圖、複雜海底航行和礦產資源自主探測能力。2017年2月，潛龍二號正式用於深海多金屬硫化物勘探，完成8次下潛，在大洋43航次第二航段作業成功。
這「三兄弟」均已入駐位於青島的國家深海基地管理中心，實現了中國深海「三龍」聚首。
中國大洋礦產資源研究開發協會辦公室主任劉峰說，「三龍」是中國自行設計、自主集成、具有自主智慧財產權的三類典型深潛器，它們在調查作業模式方面各有特點，「三兄弟」還可互為保障，如果有其中之一發生故障，其他潛水器可提供救援。
國家深海基地管理中心主任於洪軍表示，蛟龍號新母船正在建設中，預計2019年3月下水，屆時這條母船可同時搭載「三龍」探海。
「龍」字輩潛水器屢建奇功，「海」字號潛水器也不負眾望。
2017年3月，海翼號水下滑翔機在馬裡亞納海溝最深處「挑戰者深淵」完成大深度下潛觀測任務並安全回收，最大下潛深度達到6329米，突破之前由美國科學家創下的水下滑翔機最大下潛深度6000米的世界紀錄。
海翼號水下滑翔機是中國具有完全自主智慧財產權的新型水下觀測平臺。水下滑翔機是一種通過調節自身浮力和姿態，實現在水中滑行並收集水體信息的新型水下機器人，具有低功耗、高靜音的特點，可對特定海域進行高精度大範圍的水體觀測，能有效提高海洋環境的空間和時間測量密度，是現有水下觀測手段的有效補充。
「海」字號家族的另一名成員——海鬥號水下機器人，則於2016年8月在中國首次萬米深淵科考航次中成功應用，下潛到馬裡亞納海溝10767米深處，創造了中國水下機器人的最大下潛及作業深度紀錄。
在那次科考中，中國自主研製的海角號和天涯號深淵著陸器、原位實驗號深淵升降器共進行了17次大深度下潛，其中天涯號和原位實驗號3次突破10000米深度。
此外，2016年12月，在馬裡亞納海溝最深處「挑戰者深淵」，中國3臺彩虹魚10000米級著陸器成功進行了10000米海試並採樣。
海底兩萬裡，中國已經抵達。
一個又一個技術突破
載人潛水器是由搭載人員駕駛操作、具有生命支持配套和輔助系統、具備水下作業能力的可移動潛水裝置，它代表著海洋高技術發展的前沿。就中國載人潛水器而言，7000米級蛟龍號載人潛水器已完成了為期5年的試驗性應用；蛟龍號的「弟弟」4500米級載人潛水器正在總裝聯調，即將開展海試，大洋中脊和中國南海地區等一些科考熱點大部分在4500米以淺，因此4500米級載人潛水器與蛟龍號在深海科考方面可以很好地互補與合作；蛟龍號的「哥哥」10000米級全海深載人潛水器也已立項研製，它將具有載人到達全球所有深海作業的能力。
「10000米級載人潛水器研製是海洋領域挑戰最高的項目之一，其目標是達到世界先進水平、領跑載人深潛技術。也因此，載人潛水器本體研製需要攻克更多技術難點，耐壓構件密封、控制、水聲通信等，都是研製過程中難啃的技術骨頭。」蛟龍號主任設計師、10000米級載人潛水器總設計師、中船重工702研究所水下工程研究開發部副主任葉聰對《環球》雜誌記者說。
葉聰介紹，「蛟龍號在7000米處承受的壓力是700個大氣壓，即蛟龍號2.1米直徑的載人艙耐壓球殼需要承受的壓力相當於14座艾菲爾鐵塔的重量。10000米級載人潛水器再往下4000餘米，還要增加400餘個大氣壓。這麼大的壓力加在潛水器上，對潛水器的結構設計、材料等，都提出了巨大挑戰。」
蛟龍號立項之初，中國研製過的最深載人潛水器只有600米。從600米到7000米，是一次艱難的技術跨越。蛟龍號海試成功後，4500米級載人潛水器關鍵技術的研製開始提速，攻克了鈦合金載人艙球殼、超高壓海水泵研製、低噪聲一體化推進器研製及充油鋰電池研製等一系列關鍵技術。
載人艙耐壓球殼是載人潛水器技術的核心。葉聰說，「蛟龍號研製之初有一部分是國際合作，像載人艙耐壓球殼是我們的設計，利用了俄羅斯的材料和加工工藝，其他有些部件如傳感器、推力器等也是引進的。」
蛟龍號副總設計師、4500米級載人潛水器總設計師、中船重工702研究所水下工程研究開發部主任胡震說：「以鈦合金載人艙耐壓球殼為突破口，將整塊鈦合金板直接衝壓成半球形，以電子束焊接縫合，最終經受住了嚴格的耐壓測試，4500米級載人潛水器的載人艙耐壓球殼實現了自主研製。」
葉聰說，「在蛟龍號和4500米級載人潛水器研製經驗的基礎上，10000米級載人潛水器的研製正有條不紊地進行著。它建成投入使用後，將會創造新的『中國深度』，進一步提升我國海洋探測能力與研究水平。」
探索深海的未知世界
目前，中國已形成從1000米、4500米、7000米到10000米級全海深潛水器下潛能力，作業功能覆蓋海洋科研、大洋礦產資源開發、搜救打撈、旅遊觀光等。各類深海潛水器競相取得突破，標誌著中國深海裝備製造已發生質變，將助推中國科學家在探索人類知之不多的深海世界取得更多成果。
專家表示，中國深海裝備的進步和深海科考的成功，顯示中國深海科技創新能力正在從「跟隨」為主向「並行」、「領先」為主轉變。
中國大洋協會辦公室主任劉峰說，以蛟龍號為代表的深海潛水器的發展，在維護國家海洋權益、深海探測與科研、推動國民海洋意識等方面起了很好的作用，同時也將推動海洋資源開採業、裝備製造業的發展。
「蛟龍號2013年第一次試驗性應用航次結束後，學界評價說，這一個航次取得的深海生物樣本的數量，已經相當於中國前20年通過其他工具取得的樣本總數之和。」中船重工702研究所所長何春榮說。
2016年8月，在海鬥號水下機器人創造10767米下潛及作業深度紀錄的同時，天涯號深淵著陸器和原位實驗號深淵升降器3次突破萬米深度，獲得大量水體、沉積物和生物樣品，這些樣品填補了中國長期以來無法獲得超大深度特別是萬米海底數據和樣品的空白，為揭示深淵生態環境演變、全球氣候變化等提供了珍貴的研究樣本。
水下滑翔機可探測海水流體中溫度、鹽度、濁度、含氧量、海流強度和運動方向等，數據實時傳輸回陸地實驗室。在2017年3月的觀測任務中，海翼號水下滑翔機收集了大量高解析度的深淵區域水體信息，為海洋科學家研究該區域的水文特性提供了寶貴資料。
「人類對深海的認識還非常不夠，需要發展以蛟龍號為代表的各類潛水器和作業工具，去探索深海的未知世界。」葉聰說。
來源：2017年8月9日出版的《環球》雜誌 第16期
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