□见习记者 王煜 整理报道
“中国龙”深潜4000米!
蛟龙号是我国第一台自行设计、自主集成研制的载人潜水器。7月1日,蛟龙号伴随“向阳红09”试验母船从江阴苏南国际码头启航,奔赴东太平洋执行为期47天的5000米级海上深潜试验任务。
【5000米海试潜四次】
蛟龙号总共将下潜大约4次,共有6名潜航员执行下潜任务,其中有3人曾经下潜过3000米海底。按试验计划,每次将有3名潜航员下水,6人将轮番冲击5000米深度纪录,将开展海底照相、摄像、海底地形地貌测量、海洋环境参数测量、海底定点取样等作业试验与应用,全面考核其在5000米水深的设计功能和性能,为下一步7000米下潜实验奠定坚实的基础,进一步锻炼和培养中国载人深潜技术能力。
蛟龙号今天进行5000米海试首次试水,主要目的:
一是,经过去年的3000米海试,潜水器进行了全部重新的拆装,围绕作业能力的提高在5个方面做了改进;改进后的蛟龙号技术性能状况,在甲板和水池里的调试已经没有发现问题,但在深海的压力下的技术状况还需要通过下潜进行发现。二是,蛟龙号采用无动力下潜上浮的原理进行配载,配载计算是否准确要通过下潜进行校核。
【载人深潜的意义】
70%全球洋底将畅行无阻
2010年8月26日,我国宣布蛟龙号到达3759米深海底。潜航员相继把一面五星红旗和寓意中国载人深潜成功的龙宫标志物,布放到3759米海底。在完成长达9小时03分水下及海底作业之后,蛟龙号顺利浮出海面。我国成为美、法、俄、日之后第五个掌握3500米以上大深度载人深潜技术的国家。
此次5000米深度的载人深潜试验,是3759米深潜的延续,也是未来冲击7000米深度最终目标的必经积累。 5000米的深度背后,将是70%全球海洋洋底的畅行无阻。人类至今对深海的了解甚至可能不到1%,“中国蛟龙”的潜海,是对神秘海底世界的一次好奇探访。
海底资源开发的主攻手
在蛟龙号诞生之前,世界上只有美国、日本、法国、俄罗斯四个国家拥有载人深潜器。这些国家的深潜器最大工作深度为6500米,而“蛟龙”号的最大工作设计深度为7000米,具备深海探矿、海底高精度地形测量、可疑物探测与捕获、深海生物考察等功能,理论上它的工作范围可覆盖全球99.8%的海洋区域。 “蛟龙”号的诞生和启用,让中国终于有了参与深海争夺战的能力。
探索深海生命的秘密
1977年,美国《国家地理》杂志报道了美国地质学家的一个惊人发现。他们乘坐“阿尔文”号在东太平洋加拉帕戈斯海底裂谷航行时,发现了一个充满生命的热泉口。这些奇怪的热泉温度竟然高达350℃。更奇怪的是,在热泉口附近浮游着各式各样、前所未见的生物。在这个没有阳光的大洋深处、在超过沸点的海水里、在高压的深海环境下的生命系统被发现后,便成为生命形成和演化方面 “无法解答的复杂谜题”。
【蛟龙号深潜的三大保障】
潜水器具有3大优势
新中国第一代潜航员、蛟龙号总设计师徐芑南认为,蛟龙号在技术上有“3个领先优势”:一是具有先进的近海底自动航行功能和针对作业目标稳定的悬停定位能力,在海底自由航行;二具有先进的水声通信和海底微地形地貌探测、高速传输图像和语音及探测海底小目标的能力,可适时传送水下信息;三是具有多种高性能作业工具,确保能在特殊海洋环境或海底地质条件下完成取样和潜钻取芯等复杂任务。
蛟龙号是一条 “真正的中国龙”。作为科技部“十五”“863”计划重大专项成果,蛟龙号是我国第一台自行设计、自主集成研制的深海载人潜水器。从设计、总装联调到海上试验都是由我国独立完成,其耐压结构、生命保障等关键技术,都是我国工程技术人员自主突破的。
潜航员各项素质过硬
“深潜是对潜航员身心的双重考验。茫茫漆黑的海底,狭小拥挤的空间,阴冷潮湿的环境,不可预测因素可能带来的危险,长时间身处其中让人倍感压抑、烦躁。对潜器主驾驶来说更是如此,因为他还要面对复杂环境适时做出决策,能熟练控制潜水器的运行姿态和机械手臂。在3000米级海试时,潜航员最长要在水里呆9个小时左右,在海底工作5个小时。在5000米级的试验中,上述时间都相应增加,心理考验可想而知。”潜航员管理办公室主任吉国介绍说。
这就要求潜航员具有良好的体魄和很强的心理承受能力,这一点与航天员具备的素质类似。实际上,在2006年招聘深潜员时,就是由航天员选拔培训专家来对应试者进行心理测试的。
蛟龙号上的付文韬、唐嘉陵是随着我国深潜事业发展逐步成长起来的。为保障本次深潜试验成功,他们在顺利完成3000米级海试任务后,继续参与了潜水器的拆检、技术改造和水池试验等工作,为开展5000米深潜试验和科考做了充分准备。
应急反应准备充分
关于蛟龙号在水底碰到意外应急处置问题,吉国介绍说,由于它体积庞大,作为一个整体不可能放到一个高压模拟环境下进行实验室测试,但是各个组件小到一根电缆,大到钛合金载人球壳都已经进行并通过严格测试。
实际上,保障蛟龙号和潜航员安全是从设计之初就一直贯彻的原则。为此,蛟龙号进行了多种安全设计,一旦出现紧急情况,它可把携带的铁块、蓄电池箱、采样篮都扔掉,必要时可以抛弃机械手,“断臂”上浮。
即使碰到最糟糕情况比如陷入淤泥,也有办法脱身,它的报警系统会发射浮标到海面,深潜试验母船可以及时跟踪施救。
【八问蛟龙号】
6月30日,即“蛟龙号”启航前夜,国家海洋局举行了记者见面会。国家海洋局新闻发言人李海清,国家载人潜水器海试领导小组副组长、中国大洋协会秘书长金建才,中国船舶科学研究中心副总工程师、“蛟龙号”总设计师徐芑南等人回答了关于“蛟龙号”的八个问题。
问:中国海域面积这么广阔,为什么要舍近取远,跑到离祖国很远的东太平洋海域进行试验?
答:当然,我国的海域具备海试的条件。
之所以选择东太平洋,主要鉴于两点,一是这个海域的深度在5000米至6000米之间,具备进行5000米海试的深度条件;二是这片海域的特殊性。早在2001年,中国大洋协会就和国际海洋管理局签订了协议,我国在位于东太平洋的国际海底获得7.8万平方公里的多金属结核资源合同区,拥有对这一区域的专属勘探权和优先开发权。至目前,我国已在这一国际海域相继开展了前期战略性探查工作,对这个海域也是比较熟悉的。
问:夏季海面上季风频繁,风浪也会影响正常科考,为什么要选在7月启航?选择在7月1日,是否是为了向党的生日献礼?
答:选择在7月,也是多年海洋科考经验的积累,这个季节海矿资源比较好,利于勘探。
上世纪七八十年代,国家海洋局曾先后建造了13艘向阳红系列海洋调查船舶,但至今为止,唯一在航的只有“向阳红9号”,所以母船本身就是一艘远洋科考船,能够应付一般的风浪,如果真的遇到多年一遇的飓风巨浪,我们也会规避的。至于为什么选在7月1日,我们一开始就强调实事求是,不搞献礼工程,不带病出海,准备启航也是基于之前的各项准备,正好碰上党的生日,也算一举两得。
问:海底环境复杂,潜水器可能会被海草缠住,也可能陷入海底淤泥,遇到类似情况,如何保证潜水器和潜水员的安全?怎么逃生?
答:这一点在设计中已经考虑到。其实,在海底保证安全的关键就是,处理好重量与浮力的关系,只要在不同环境下,潜水器都有足够的浮力,就可以很快浮上来,母船就可以马上进行施救。所以,在紧急情况下,潜水器可以把携带的铁块抛弃,不行的话还有很重的蓄电池箱也可以抛弃,采样篮也可以抛弃,如果机械手被缠住了,我们还可以“断臂”,也可以抛弃。潜水器陷入海底淤泥的可能性非常小,我们有报警系统,即使真的陷进去了,我们也有准备,潜水器可以发射浮标到海面,我们可以很快确定潜水器的位置,然后进行施救。
问:蛟龙号设计下潜深度为7000米,而且所有零部件都已经经过了压力测试,为什么海试不能一下子直接下潜到7000米?
答:这也是根据国际上载人潜水器下潜工作的一个惯例,不会立即达到设计深度的极限,而是按照20%的递增幅度慢慢下潜,所以蛟龙号从1000米到3000米,从3000米到5000米,最后才是7000米,这样的好处是,可以在一次次的下潜中发现问题,解决问题,确保万无一失。
问:即将开始的5000米海试和已经完成的3000米海试,有什么区别?3000米海试后,潜水器进行了怎样的改进?
答:3000米和5000米相比,难度就反映在深度上,多出了2000米,而这意味着水压增加,对潜体结构是一个更大的挑战,同时还考验着潜水器的密封情况。每一次海试都是为下一次更深海试提供了帮助,找到了新问题。 3000米海试同样不例外,通过3000米海试发现最大的问题就是蛟龙号的作业性能不足,包括机械手、视频、定位等功能不理想,目前已经全部进行了改进。
问:如“蛟龙号”下潜5000米,大约需要多少时间?过程是匀速的吗?
答:此次海试,我们计划下潜4次,要达到5000米,大约需要2个小时不到一点,但下潜过程不是匀速的,而是在不停变化的,因为随着深度增加,密度也会增加,浮力也将增加,潜水器本身也会发生变形,所以我们会适时控制下潜速度。
问:为什么每次海试都选择在江苏江阴码头启航?大约多长时间能够返航?
答:虽然蛟龙号载人潜水器是由多个研究院所参与研制,但最后的总装工作由中船重工七〇二所承担,而七〇二所所址就在无锡,在这里上船当然更方便。根据计划,整个航期在47至50天之间。
问:如果这次5000米海试成功,意味着我国的载人深潜可以达到什么样的水平?
答:自从“蛟龙号”潜入3759米深海后,我国成为继美、法、俄、日后第五个3500米大深度载人深潜技术国,虽然前四个国家都已经拥有了可下潜6000米甚至6500米的载人潜水器,但是目前大量科考工作只需要5000米以下,如果这次海试成功,意味着我国载人深潜水平已达到世界前列。
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各国深海载人潜水器
■法国“鹦鹉螺”号潜水器
法国1985年研制成的“鹦鹉螺”号潜水器最大下潜深度6000米,共下潜1500多次,完成过深海海底生态等调查搜索任务。
■俄罗斯和平二号潜水器
俄罗斯是目前拥有载人潜水器最多的国家,较著名的是1987年建成的“和平一号”和“和平二号”6000米级潜水器。
■日本深海6500深潜器
日本1989年建成了下潜深度为6500米的深海6500潜水器,水下作业时间8小时,曾创纪录下潜到6527米深的海底。
■美国阿尔文号深潜器
美国是较早开展载人深潜的国家之一,1964年建造的阿尔文号载人潜水器是他们的代表作,可以下潜到4500米的深海。
载人深潜关键词
■最多:俄罗斯——俄罗斯是目前世界上拥有载人深潜器最多的国家,最著名的是1987年建造完成的和平一号、和平二号两艘6000米级深潜器,《泰坦尼克号》里的很多镜头就是它们探测的片段。
■最深:10916米——世界最大载人潜水深度为10916米,由美国的里雅斯特号深潜器保持,这个纪录至今已保持51年。
■最传奇:阿尔文号——“阿尔文”号是世界上著名的深潜器,服务于美国的伍兹霍尔海洋研究所,从1964年6月5日下水至今已工作47年。“阿尔文”号成功地参与了对泰坦尼克号沉船的搜寻和考察。