海斗深淵
全球深度大于6000米的海溝共有37條，這些海溝所在的區(qū)域被稱作海斗深淵，簡稱深淵。海底萬米深淵可謂是科研的“無人區(qū)”。然而，隨著人們對深淵展開科學(xué)調(diào)查，一些認(rèn)識正在被顛覆。
全球深度大于6000米的海溝共有37條，這些海溝所在的區(qū)域被稱作海斗深淵，簡稱深淵。它們是迄今全球海洋中人類難以企及、知之甚少的地方。包括馬里亞納海溝在內(nèi)的9條最深的海溝分布在西太平洋，它們中的5條深度均超過萬米。
全海深載人潛水器又稱萬米載人潛水器。2020年，中國萬米載人潛水器即將探訪馬里亞納海溝的最深處“挑戰(zhàn)者深淵”，一場“大戲”即將在深海“舞臺”上演。
從陸地走向水池
2020年3月，萬米載人潛水器在中國船舶集團(tuán)有限公司七〇二所完成總裝并開始全流程水池試驗。
水池試驗是在一個位于江蘇無錫的人工水池中進(jìn)行的。水池試驗是潛水器從陸地走向水中的第一步，如果把萬米載人潛水器比作一輛新車，那么無論是對潛水器，還是將來要操作潛水器的潛航員來說，試驗的水池都相當(dāng)于一個“試車場”。
所謂全流程水池試驗，就是要求潛水器在水池環(huán)境中，把將來在海洋中需要檢驗的事情，在水池環(huán)境中模擬開展測試，并且潛航員、潛水器調(diào)試人員也需要參與合練，熟悉相關(guān)操作預(yù)案，讓潛水器和潛航員都符合出海條件。
走向深海并不容易，第一個問題就是海水帶來的高壓。7000米級載人潛水器“蛟龍”號在7000米處受到的壓力是700個大氣壓，對萬米載人潛水器來說，再往下4000余米，還要再增加400余個大氣壓，相當(dāng)于在一平方米的面積上要頂著一萬多噸的重物。這么大的壓力加在潛水器上，對潛水器的材料、結(jié)構(gòu)設(shè)計等，都提出了巨大挑戰(zhàn)。
除了要承受巨大水壓，潛水器還要搭載相關(guān)人員、一系列科學(xué)設(shè)施等，在水中完成科考作業(yè)，進(jìn)一步加大了萬米載人潛水器的制造難度。
中國船舶集團(tuán)有限公司七〇二所副所長、萬米載人潛水器總設(shè)計師葉聰告訴記者，萬米載人潛水器具備覆蓋全球海洋100%海域的作業(yè)能力，這來源于9大關(guān)鍵技術(shù)的支撐，如載人潛水器球殼、浮力材料等。
比如作為潛水器主結(jié)構(gòu)之一的載人潛水器球殼，可以說是極限設(shè)計、極限制造。萬米載人潛水器的載人球殼不僅選擇了鈦合金材料，除此之外，科研人員還大膽推翻原有的設(shè)計，改變了此前使用的瓜瓣焊接方法。所謂瓜瓣焊接方法，就是先制造西瓜瓣，再焊接為一個整球，但這種方法焊縫多、工期長。萬米載人潛水器采用了半球焊接，減少了焊縫數(shù)，工藝更難，但是可靠性顯著提高。
兩艘母船為潛水器護(hù)航
水池試驗預(yù)計將持續(xù)到今年6月。之后，萬米載人潛水器將走出實驗室，進(jìn)入海試階段。葉聰說，在嘗試萬米下潛的終極目標(biāo)前，潛水器預(yù)計將首先開展淺海試驗。
但萬米載人潛水器無法自己抵達(dá)馬里亞納海溝并進(jìn)行下潛，它需要“搭車”前往。
為確保海試工作順利進(jìn)行，除母船“探索一號”外，還需要一條海試支持保障母船。2018年12月20日，海南省出資購置了福建馬尾船廠一條正在建造中的海洋工程船——也就是后來的“探索二號”。相比新造船，中國科學(xué)院深?？茖W(xué)與工程研究所用不到5折的低成本價就獲取了一條性能優(yōu)異的船舶，大大縮短了船舶建造和改造的工期，滿足了萬米載人潛水器海試時間窗口的要求。
2019年1月13日，“探索二號”在福建馬尾順利下水。該船采用電力推進(jìn)，配置有2個全回轉(zhuǎn)主推進(jìn)器，一個槽道側(cè)推和一個伸縮槳測推，續(xù)航力超過15000海里。船舶配置了近10000馬力的主發(fā)動機(jī)組，具備2級動力定位(DP)能力，優(yōu)秀的動力性能可提高船舶在惡劣海況中的適用性和在航率。
同時，2級動力定位系統(tǒng)在船舶發(fā)生單個故障的情況下，能自動保持船舶的位置和艏向，使船舶具備靈活和精確的操控性能，提高船舶作業(yè)效率。兩艘船還布置了共計20個“深海移動實驗室”，覆蓋地質(zhì)、化學(xué)、生物等各專業(yè)方向。利用潛水器從萬米深海獲取的數(shù)據(jù)及采集的地質(zhì)、生物樣品，科學(xué)家可在現(xiàn)場實驗室進(jìn)行樣品分析和數(shù)據(jù)處理，再通過船舶配置的低溫及超低溫樣品庫保存樣品，靠近碼頭后轉(zhuǎn)運到陸地進(jìn)行進(jìn)一步研究。
一般來說，去馬里亞納海溝“挑戰(zhàn)者深淵”海域進(jìn)行海試需要至少提前6個月到外交部報備，獲得海試許可。因此按照正常取證流程，“探索二號”或無法參與今年下半年的萬米深潛試驗。獲悉相關(guān)情況后，中國船級社廣州審圖中心及船級社福州分社通過提前籌備，在滿足規(guī)范要求的前提下，加班加點，僅用3個工作日便完成了30份中國船級社(CCS)證書的取證工作。獲取CCS證書后，還需要獲取海事局的國籍證書。海南海事局以“探索二號”為試點，在全國開創(chuàng)首例船舶登記“一事通辦”，僅用1天時間便完成了外交部報備所需國籍證書的辦理工作。
中國科學(xué)院深海科學(xué)與工程研究所海洋裝備與運行管理中心主任唐古拉山告訴記者，取得船舶證書標(biāo)志著船舶建造工作完成。由此，萬米載人潛水器海試期間，將配有“探索一號”母船以及“探索二號”支持保障母船兩條船舶，累計可以搭乘科考隊員120人。
憑深海裝備探索“無人區(qū)”
2016年7月，國家重點研發(fā)計劃“全海深載人潛水器總體設(shè)計、集成與海試”項目正式立項。
總有人問葉聰，為什么要越潛越深?這個問題的答案，他已經(jīng)講了多次：海底蘊藏了豐富的資源，探索海洋、保護(hù)海洋、經(jīng)略海洋，建設(shè)海洋強(qiáng)國，都與深潛密切相關(guān)，高技術(shù)深潛裝備可以幫助我們更好地繪制深海“藏寶圖”。
海底萬米深淵可謂是科研的“無人區(qū)”，全海深載人潛水器是“人無我無”的科考裝備。以深淵進(jìn)入技術(shù)、深淵探測技術(shù)為代表的深海技術(shù)，代表了當(dāng)前國際深海工程技術(shù)領(lǐng)域的頂級水平。放眼全球，到訪過萬米深淵的全海深潛水器屈指可數(shù)。
以前人們以為，由于超高的靜水壓力、缺乏陽光和食物供給，加之特殊的海底地形、劇烈的構(gòu)造活動等多種極端環(huán)境因素，海面6000米以下應(yīng)該是一片死氣沉沉、與世隔絕、毫無生命活力的世界。然而，隨著人們對深淵展開科學(xué)調(diào)查，這些認(rèn)識正在被顛覆。以深淵地學(xué)、深淵生命科學(xué)為代表的深淵科學(xué)研究，代表了當(dāng)前國際深?？茖W(xué)研究的最新前沿。
深海裝備是深海大洋調(diào)查的有力保障，隨著深海調(diào)查技術(shù)進(jìn)步，全球近年來又陸續(xù)開展了多項大型深淵調(diào)查活動，發(fā)現(xiàn)了更多深淵新物種，深淵生物量和生命活力也遠(yuǎn)超預(yù)期。
“中國的載人潛水器是中國深海科技的集中體現(xiàn)。此前已經(jīng)投入使用的‘深海勇士’號、‘蛟龍’號，為全海深載人潛水器奠定了中國制造的基礎(chǔ)。全海深載人潛水器建成投入使用后，將會創(chuàng)造新的‘中國深度’，進(jìn)一步提升我國海洋探測能力與研究水平。”葉聰說。
葉聰還有個小目標(biāo)，希望今年搭乘自己設(shè)計的潛水器，造訪萬米深淵。(記者 陳瑜)
