□本报记者谢诗涵
从只能下潜米的中国第一艘载人潜水器救生艇,到如今“打卡”米海底的“奋斗者”号,人类的“深蓝梦”从未停止。深海之下,阳光鲜至之处,究竟隐藏着哪些奥秘?眼前的一个个谜团激励着一代又一代的人前往一窥深海的瑰丽。近日,中国船舶集团有限公司七〇二所副所长、“奋斗者”号总设计师叶聪与东南大学九龙湖校区学子共赴深海之约。以“蛟龙”号、“深海勇士”号和“奋斗者”号三台深海载人潜水器为例,叶聪分享了自己和团队对于载人深潜技术发展的感悟与思考。
上个世纪开始,随着钢铁、铸造、医学等多领域的进步,人们不仅可以自由遨游海底,还可以越潜越深。然而,很多人不禁想问:我们为何要潜入深海?探索海洋的意义何在?“深海探索能够勘探地壳运动、气候变化甚至宇宙变迁的信息变化,大量未知的领域等待我们去开拓,这是深入海底的科学驱动。此外,海底有着丰富的油气能源、矿产资源,并且可以用于通信传输。”叶聪介绍,海底空间不仅仅是货运运输,它也提供了网络数据交换等工程,海底战略空间驱动也是我们探索海底的重要原因。
深海领域是不可多得的宝藏之地,占全球表面积71%的浩瀚海洋有着无尽的价值、资源和秘密。然而,人类如何探测水下的情况?如何合理利用获取到的水下信息?实际上这是一段很漫长的历史。叶聪表示,载人深潜技术的发展大致可以分为三个阶段。对海洋世界的好奇促使人类很早便开始研制潜水器,但容器时代所谓的“密封容器”是固定的,无法实现传动,而步入机器时代后,人们开始通过设置机器路径、通过循环驱动能够形成活动密封。
“随着电池的发展,潜水技术又向前迈出了一大步,因为潜水员可以不依赖空气,通过机器传动在水下进行大面积活动。”叶聪说,电气时代,由于控制技术和通信技术的不断发展,潜水器的种类越来越多,能力也越来越强。
在“蛟龙”号之前,我国的载人深潜纪录不超过米,利用10年时间,叶聪团队将这一纪录从米推进至米。相较于一些西方国家,尽管我国米级的潜水器研发时间较晚,但“蛟龙”号在探测技术、信息技术以及自动驾驶等相关应用上都具有自己的特色。叶聪回忆,自己和团队曾驾驶“蛟龙”号来到约50毫米直径的热液口,操作机械手将探针等测试设备伸到热液口进行探测。“热液口中央温度极高,大概摄氏度,而这样一个极端环境下,‘蛟龙’号可以很好地帮助我们进行深海科学研究。”
年至年间,叶聪带领团队自主研发中国第二台深海载人潜水器——“深海勇士”号,尽管下潜深度不及“蛟龙”号,但其钛合金耐压壳体、浮力材料、锂电池、机械手等设备都实现了产业链条的自主化,其部件国产化率达到95%,基本实现了部件的自主可控。“我们所做的不仅仅是提升载人潜水器的国产化率和自主可控能力,还提升了它的使用效率、维护成本和下潜经济性,让它成为一个好用且耐用的装备。”叶聪表示,“深海勇士”号在精细作业方面有了很多改进,如设置了专门的夹具,方便夹取海底陶瓷等文物;此外,“深海勇士”号还可以与遥控设备、着陆器等进行联合作业。
自年开始,经过55个月的集智攻关,叶聪团队自主研发的“奋斗者”号万米载人潜水器在马里亚纳海沟成功坐底米深海,再次刷新中国载人深潜新纪录。马里亚纳海沟又被称为“地球第四极”,其最深处相当于一座珠穆朗玛峰再叠加一座西岳华山的海拔高度。为何将探索目标瞄准此处?叶聪介绍,“深渊是海洋板块和大陆板块冲击产生的区域,由于其受外界干扰最少,因此保存着一些古老信息,这也是我们前往深渊的重要原因。”
去年,“奋斗者”号研发团队在万米海底的复杂环境里与无人深海着陆器“沧海”号联合作业,实现海底直播。“潜海直播过程和我们平时看的直播有所不同,着陆器先到达海底后,‘奋斗者’号再潜入海底找到着陆器并与其互动。通过光学通信,将舱内人员的4K高清画面传递,最后通过光纤传至水面船,借助卫星通讯传至北京。”叶聪表示,在万米海底准确找到目标,完成相关动作,并在两个设备间传递互动信息;跨越很遥远的距离,并且没有产生特别大的延时,这也体现了“奋斗者”号寻找作业、数据传输等一系列能力的提升。
畅想未来,叶聪认为,尽管我国载人潜海技术正迅速发展,人们不断向海洋更深更远处发起挑战,但在深海传感器和连接器领域仍存在短板。这些年,团队一直很关心新材料、新技术的应用,如研发小型化设备,利用有限的体积和能耗获得想要的数据;再比如越来越多地使用非金属材料,如将陶瓷材料、有机材料等应用到新装备中来,从而获得更好的观感和效果。“亲身经历了我国载人深潜装备从无到有,从有到能造,从制造到产出独具特色的过程。未来,如何从有特色到能全面引领,这是这个时代赋予广大科研工作者的使命。”叶聪说。-05-:00:00:0“奋斗者”号总设计师叶聪:从三台潜水器,看如何一步步潜向深海/enpproperty本文来源:新华日报