大約在10天前,創造了中國載人深潛新紀錄的「奮鬥者」號順利返航。在那之前五十天的時間裡,在太平洋馬裡亞納海溝,「奮鬥者」號13次下潛,其中8次突破萬米,實現了10909米的坐底深度,完成了首次海上試驗。
現在它回來了,上岸以後,「奮鬥者」號還要做什麼呢?
「奮鬥者」號上岸「體檢」
帶著我們近距離了解「奮鬥者」號的這位,是它的總設計師葉聰。葉聰也曾經是「蛟龍號」的首席潛航員和「深海勇士」號副總設計師。從外觀看,「奮鬥者」號更像是一條綠色的大頭魚。
中國船舶集團702所「奮鬥者」號總設計師葉聰:「蛟龍」號下潛深度是7000米,我們要下萬米深度的話這個路程更遠了,所以我們把圓臉變成了這樣一個鴨蛋臉,這個形狀會減少阻力。
葉聰眼中有著一張鴨蛋臉的「奮鬥者」號,從立項到下海經歷四年時間,但這一次的成功下潛和順利返航,並不意味著他和團隊可以放鬆休息。
中國船舶集團702所「奮鬥者」號總設計師葉聰:回到岸上以後,我們會把潛水器整個再拆卸一遍,把每一個經歷過海試的部件都做一次詳細檢查,類似於體檢,看它經歷了這些試驗以後有沒有什麼變化,有什麼損壞之類的?確保這個潛水器在完成了海試以後它的技術狀態是正常的。
2016年,作為國家十三五計劃中「深海關鍵技術與裝備」的核心任務,「奮鬥者」號立項,目標就是挑戰全海深載人潛水器難以企及的萬米深度。
中國船舶集團702所「奮鬥者」號總設計師葉聰:「奮鬥者」號目前是人數最多,使用最頻繁,深度也是最大的,能夠提供這樣的一個深海到達的能力,是世界上獨一無二的。
潛航員帶你進艙體驗
我們關注了那麼多天的萬米深潛,一直看到潛航員和科學家在「奮鬥者」號的艙內開展著各項科研工作。這次,我們的記者也跟隨「奮鬥者」號的主駕駛張偉,一起進到它的艙裡體驗了一番。
在這次萬米深潛的海試中,來自中國船舶集團702所的張偉是「奮鬥者」號的主駕駛,與他一起下潛的還有另外一名潛航員與科學家。
中國船舶集團702所張偉:我是在這,比如說我們要在作業的時候可以這樣子,讓我們的臉能夠更接近觀察窗,就是這樣子,如果說你坐在這裡姿勢也可以,但是我們時間長了以後會變換一下姿勢,這樣的話會感覺更好一些。
曾經參加「深海勇士」號試航的張偉成為「奮鬥者」號的一個潛航班組的主航員,「奮鬥者」號共有三個潛航班組,三組輪流作業,每個班組由包括主航員在內的兩名潛航員和一名科學家組成。
11月10日,「奮鬥者」號向馬裡亞納海溝的最深處,也是世界海洋的最深處發起挑戰。完成坐底之後,「奮鬥者」號要進行六個小時的作業和巡航,這也是目前世界上的萬米深潛中持續最長的作業時間。
中國船舶集團702所張偉:首先從身體上來說應該還行,因為我們的空間確實比較小,我們的腿部可能會比較難受。甚至有時候我們為了緩解一下腰部會蹲著。另外我們時間越長,我們艙內的溫度、溼度都會降到一個比較低的水平。我們在下潛過程中實際上從這種艙內可能會有30多度,到最後也就是一二十度,包括我們這裡非常貼近艙壁,雖然這裡有個墊子,但是那個時候外面海水的溫度實際上是一兩度左右。
11月10日上午,三名潛航員在連續工作幾個小時後,享受了一頓距離地心最近的午餐。
中國船舶集團702所張偉:最主要的就是不能吃辛辣的東西,我們每次下去船上的廚師都會用保溫桶給我們準備一些炒飯炒麵,還有其他一些零食、飲料、水果,吃得還是比較豐盛的。
中國船舶集團702所「奮鬥者」號總設計師葉聰:通過三個潛器研製,我們已經形成了一個潛航員的隊伍,三班潛航員輪流,現在都搶著下潛。像我,三個潛器我下了七八十次,應該講大家現在對下潛沒有那麼緊張了。現在國內可能有上百名科學家都通過「蛟龍」號、「深海勇士」號下潛過,這一次我們還有一個女科學家,我們也希望有越來越多的科學家能夠乘坐我們的潛水器到深海去,那個感受那個樣品肯定會給他們帶來驚喜。
極致設計精益求精打造頂級水平
在「奮鬥者」號之前,我國第一臺自主設計和集成研製的載人潛水器「蛟龍」號創造了7062米的下潛記錄,第二代載人潛水器「深海勇士」號下潛最大深度4500米,實現了國產化,實用性更強。
葉聰說,挑戰萬米深海,「奮鬥者」號是「蛟龍」號的加強版,是去做世界上獨一無二的事情。
中國船舶集團702所「奮鬥者」號總設計師葉聰:其實我能夠做這個項目,想著要去挑戰萬米,做這個世界上獨一無二的事情我整個人狀態是非常興奮,甚至有一點亢奮的這樣一個狀態。如果說當時有什麼疑慮的話,確實技術挑戰和時間限制這兩點對我來講,是有很大一個不確定度。因為有一些設計已經到達了設計方法的邊緣了,我們叫做極致設計。通俗地講就是我們這一塊地板磚上面有一萬噸的重量,或者是相當於在後背上有幾千隻大象。
不光是外殼,對人待的這個載人艙,還有裝的電池箱,包括我們的計算機,所以這一系列都是涉及到材料,製造,密封等一系列的難題。
海洋中深度大於6000米的海域被稱為「深淵」,只佔海洋總面積的1.2%,想要通過深海載人潛水器抵達那裡,首先要打造足以對抗深海高壓的鎧甲。經過多年上千次的優化測試,「奮鬥者」號選擇了中國自主研發的全新高強高韌鈦合金作為外殼的材料。
中國船舶集團702所「奮鬥者」號總設計師葉聰:設計圖紙完成以後,在瀋陽拼它的材料,然後去陝西去做軋板,到四川去進行加工,到江蘇去成型,到河南去焊接,最後到海南來做試驗,再回到無錫把它安裝起來。像這個球殼的安裝(精度)都是毫米級的,像這個觀察窗玻璃(安裝精度)都是零點零幾毫米的級別。可以說通過一個球殼就能看出來,它代表了我們國家設計的力量,也代表了我們國家製造的力量。
和下潛到7062米的「蛟龍」號相比,「奮鬥者」號的重量增加了15噸,總重為36噸,「奮鬥者」號的觀察窗也是這次設計的重點。
中國船舶集團702所「奮鬥者」號總設計師葉聰:這個潛器一共有六個開孔,這些地方都是球殼的重點部位,因為它要開孔所以它局部還要加強,像玻璃的厚度是球殼厚度的接近三倍了。觀察窗實際上是活動的,你感覺它個很大,外面有海水的時候,整個窗戶是往後退的。它提供了一個變形的裕度,整個窗戶是會被壓薄一些,這個變形還是曲面的,整個窗戶是錐形的。窗戶的外面是萬米的海水,窗戶裡面就是我們潛行員,所以這樣一個關鍵部件,我們一定要把它材料的均衡,在這種變形的時候形狀的控制做到非常精細。
兩年時間完成設計,兩年時間完成建造、總裝、聯調和水池試驗,在多個關鍵技術和重要材料領域擁有國產化核心技術,國產化率96.5%。「奮鬥者」號代表了當前深海工程技術領域的頂級水平。
破萬米就是驗收考評結果硬邦邦
位於太平洋的馬裡亞納海溝被稱為「地球第四極」,水壓高、溫度低、完全黑暗,是地球上環境最惡劣的海域之一。10月27日,「奮鬥者」號在這裡首次挑戰1萬米的深度。
中國船舶集團702所張偉:我們看著那個深度數據九千九百多,然後慢慢一個一個的深度在跳變,接近萬米的時候,我們就開始準備著要向水面去報告,就是說:一號奮鬥者報告,當前潛水器達到一萬米深度,當時說話的語氣肯定比現在激動很多。
中國船舶集團702所「奮鬥者」號總設計師葉聰:我們把它分成至少五步走,每一步下潛和下潛的跨度不會超過2000米。也就說2000米如果有問題,我就要把它解決。解決了以後再在2000米去下潛,確認它沒問題了,我再下4000米。到了萬米的時候,要有一定的頻次,一次成功或者叫一次的無故障下潛,還不說明問題,兩次三次我們在10900米這個深度,這也是我們試驗的一個目標。就說要驗收,我就把性能做得扎紮實實的,考評的結果硬邦邦的,不能讓將來使用乘坐這個潛水器的人,對我們的潛水器的能力有懷疑。
「雙船雙潛」,是「奮鬥者」號海試任務的關鍵詞。「雙船」,是為「奮鬥者」號深潛護航的雙母船——「探索一號」和「探索二號」;「雙潛」指的是雙潛水器:一個是主角,即「奮鬥者」號,另一個是主角的「御用攝影師」——「滄海」號。
中國船舶集團702所「奮鬥者」號總設計師葉聰:探索一號它是一艘科考船,是科學家的海面工作室,「奮鬥者」號是科學家的海底工作室。
自10909米的中國載人深潛新紀錄之後的10天之內,「奮鬥者」號又進行了四次探洋底的海試工作。11月13日,「奮鬥者」號與「滄海」號著陸器聯合作業,全球首次實現萬米洋底4K電視信號直播。11月16日,「奮鬥者」號僅用半小時左右的時間就找回了此前布放在海底的3個取樣器,作業難度堪比「大海撈針」。
中國船舶集團702所「奮鬥者」號總設計師葉聰:這個我們叫做採樣籃,雖然它長得像一塊平板,但是我們說它是一個籃子,主要是放一些作業工具,比如說我要取生物樣巖石樣,還有一些水樣,還有一些長期駐留原位的測試裝置,平時下潛之前都放到這個籃子裝得滿滿當當的。我們現在潛航員要玩這個機械手已經玩得非常流暢,包括哪怕取什麼雞蛋他們都沒問題。
「奮鬥者」號我國龐大深海體系的一員
11月19日,「奮鬥者」號完成最後一次深潛。至此,本次海上試驗圓滿完成。不久之後,「奮鬥者」號將交付給使用單位投入日常的科考工作。然而,對於參與研製的科研人員來說,這遠遠不是終點。
中國船舶集團702所「奮鬥者」號總設計師葉聰:作為裝備的能力,在深度這個維度上我們做到最深,但是從對海洋的探索來講它只是一個維度,還有很多維度,將來我們還會做一些其他維度的突破。
我們還沒有去過北極的冰下的海洋,包括有一些複雜的河流區域,我們也沒有進行複雜的載人深潛的作業,我覺得不能用這五年來講深潛的故事,應該用二十年的尺度甚至更長一些,從沒有深海裝備到有深海裝備,從無人的到有人的,從簡單的到複雜作業的。我覺得「奮鬥者」號現在是我們國家龐大的深海體系的一員,這個體系在不斷增強。
遠遠不是終點,應該說我們還是剛剛打開了深海的一個門縫。
編輯:黃坤