近日,“奋斗者”号全海深载人潜水器顺利完成万米深潜试验。“奋斗者”号海试验收共分为两个阶段实施。第一阶段海试验收中,“奋斗者”号共开展了17次下潜,最大下潜深度达到米,对全系统功能进行了测试和验证,为第二阶段开展马里亚纳海沟海试奠定了基础。第二阶段海试验收于今年10月10日开始在西太平洋马里亚纳海沟海域实施。截至11月16日,“奋斗者”号共开展了12次下潜,其中7次下潜超过米,于10月27日首次突破万米,于11月10日创造了米的中国载人深潜新纪录。
01
为什么要勇往直“潜”?
深海是一个巨大的宝库也是科学探索的宝地。20世纪以来,各国逐渐认识到深海不仅是人类解决资源短缺、拓展生存发展空间的战略必争之地,也可为“空难”“海难”以及海底资源、地质和深海生物调查、科学研究、水下工程、打捞救援和深海考古等提供支持。可见,以深海潜器为代表的高技术装备高效精准探测之重要。
无论是在印度洋洋中脊海域、大西洋热液海域、太平洋深渊海域还是在中国南海海域、墨西哥湾采油海域,载人潜水器都获得了广泛的应用,其搭载人员现场观测的技术优势大大拓展了深海科学研究的视界,提高了科学认知,同时利用其优异的作业特点,也对*事领域产生了重要影响。
地球上深度大于米的海沟共有37条,这些海沟所在的区域被称作海斗深渊,包括马里亚纳海沟在内的9条最深的海沟分布在西太平洋,其中有5条深度均超过1万米。海沟最深处“挑战者深渊”测得最大深度为米,相当于珠穆朗玛峰顶叠加一座西岳华山的海拔高度,是已知海洋最深处。
通常载人潜水器按照潜深分类大致分为重型深海型(超过米级)和轻型中浅海型(低于米级)。据美国海洋技术协会(MTS)最新数据分析,全球目前大约有96艘正在服役的载人潜水器,比较活跃的深海型潜水器大约有16艘。
然而,受制于造价及运行费用,全球范围内仅有美国、中国、日本、俄罗斯、法国拥有和运营深海型载人潜水器,此外,西班牙、加拿大和葡萄牙等国正在发展浅水型潜水器。随着全球海权意识及科技水平的提高,载人潜水器愈发受各国重视,逐渐成为国家深海事业发展的重要技术手段和强力支撑,在水下科学研究、海洋工程实施与国防安全等方面发挥了重要作用,被称为“海洋学研究领域的重要基石”。
就像人类对太空永无止境的想象一样,对海洋深处的探索也从未停歇。但与太空探索取得的成就不同,时至今日,海洋的深处仍未被探索。据科学家估计,可能90%到95%的深海仍然是一个谜。
02
国外重型载人潜水器发展现状
全球首艘载人型潜水器ArgonauttheFirst研制于年。在其基础上,年“弗恩斯-1”号载人潜水器问世,潜水器技术获得了一定进步和发展。年,瑞士物理学家奥古斯·皮卡尔在气球设计原理基础上研制了全球首台不用钢索而又能独立行动的“的里雅斯特”号潜水器。从此之后载人潜水器获得了突飞猛进的发展。20世纪60年代,全球首艘具备推进系统的能够运动的潜水器在法国研制成功。与此同时,世界首艘载人型深海潜水器——“曲斯特I”号于年1月23日研制并海试成功,在马里亚纳海沟下潜最大深度米,创造了人类历史上下潜最深的纪录。尽管取得了令人瞩目的成就,但该潜水器排水量超过50吨,体积极其庞大,建造和运输都极为不便,同时受技术条件限制也没有航行和作业的能力,因此除了打破人类纪录探险功能之外,在科学研究领域不能得到实际应用。
美国。在“曲斯特I”号研究基础上,以“阿尔文(Alvin)”号为代表的载人潜水器应运而生,真正开展了人类海底探测科考的活动。随着科技与材料技术的发展,年美国开始了“阿尔文”号载人潜水器的建造,该潜水器进行了多次具有重要科学、*治重大影响的作业,奠定了美国在世界载人潜水器领域的霸主地位。最为典型的是年在“阿尔文”号参与下成功完成了美国海*失事氢弹的打捞;年,在加拉帕戈斯断裂带首次发现了海底热液区,同时对其周围典型的生物群落进行了科学研究;年,在东太平洋洋中脊海域第一个探测并发现了高温黑烟囱,轰动世界科学界;年,成功调查并找到了“泰坦尼克”号沉船残骸。迄今“阿尔文”号已经成功完成了次的下潜,是全球应用最为频繁和成功的载人潜水器,有力地带动了载人潜水器在深海科学研究、深海调查及*事等领域的应用。
日本。作为海洋大国的日本,对海洋尤为重视与警觉,年10月成立了统筹全日本海洋科学技术研究与发展机构的核心机构——日本海洋地球科学技术中心(JAMSTEC),并在年完成了深海SHINKAI载人潜水器的研制。该潜水器曾下潜到米深的海底,一直保持着世界载人潜水器深潜的纪录长达23年。该载人潜水器空重26吨,长9.7米,宽2.8米,高4.3米,最大工作水深米,可搭载3人正常水下工作8小时,最大生命维持时间高达小时,最大航速2.5节,在技术性能上已超过“阿尔文”号。据统计,该载人潜水器作业潜次已超过次,是目前世界范围内仅次于“阿尔文”号应用最为成功的载人潜水器之一,在世界享有盛誉。受中国米级“蛟龙”号的成功研制与海试应用巨大成果影响,日本也加紧开展了万米级载人潜水器的研制计划,并于年启动了全海深潜水器“深海”的研究计划,该潜水器采用了开创性设计理论,配备有一个透明玻璃载人球壳,大大拓展了视野,成员6名,具有大型存储、休息和浴室设施等空间,满足2天的任务需求,然而受制于日本财*紧缩,该研究计划迟迟未能落实。
俄罗斯。相比于美国和日本,俄罗斯同样具备强大的载人潜水器研制及应用能力,俄罗斯拥有目前世界最多的大深度载人潜水器,如“和平1”号、“和平2”号、Pisces、AS-37等。俄罗斯的潜水器具有显著的技术特点,最为著名和典型的是年研制的两艘米级和平系列双子载人潜水器(MIR1和MIR2)。该潜水器携带的能量全球最大,工作能源是美国“海涯”号和法国“鹦鹉螺”号的2倍,能支撑潜水器在水下高达20小时的作业任务,同时具备高机动性能力。30多年来,“和平”号双子潜水器在印度洋、太平洋、大西洋和北极海底完成了超千次的科学考察,成果举世闻名,同时在*事领域完成了失事核潜艇“共青团员”号核辐射检测,成功开展了水下沉船(“泰坦尼克”号)的水下搜索、连续视频观测拍摄等任务。年,“和平”号双子潜水器联合完成的“北极-”海洋科考,充分展示了其高超的技术能力和作用,产生了极大的世界轰动。近几年受制于经费问题,和平号载人潜水器作业任务锐减,装备老化情况严重。
欧洲。在载人潜水器研制方面,欧盟地区也具备雄厚的基础和能力,主要以法国、德国和英国为核心,较为典型的是年法国成功研制“鹦鹉螺”号米级潜水器,迄今已完成超余次下潜作业,其在*事领域应用最为频繁,具有众多技术优点,如相对于其他潜水器重量轻、升沉速度快、水下移动高、本体配置小型水下机器人系统等特点,已完成过资源勘探、深海环境调查等科学任务,以及*方搜救打捞等任务。除上述深海作业型载人潜水器之外,年美国著名导演卡梅隆出资、澳大利亚工程师研制了1台万米级观测型载人潜水器“深海挑战者”号,实际该潜水器不算为传统意义的潜器,但其标志性的深渊挑战及其采用的最新设计理论和技术却值得学习和借鉴。该潜器于年由卡梅隆亲自驾驶并下到了米深渊,并对深渊进行了全球首次高清电影拍摄,引起了世界范围的