蛟龙探海

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太空与深海，是人类长久以来一直梦想征服的秘境。在“嫦娥一号”开启中国人探月之门之后，黑暗寒冷的深海海底，也出现了中国人的身影。会婵娟、探龙宫，世代相传的神话变成了现实。

今年的7月，创造了深海下潜记录的中国“蛟龙”号，又一次成为举世关注的焦点。这次新创造的记录，究竟有什么样的价值和意义？在下潜成功的背后，“蛟龙”号又经历了怎样鲜为人知的研发和试验历程呢？

“蛟龙”号

创中国载人深潜新纪录

2011年7月1日上午9点40分，搭载我国“蛟龙”号深海载人潜水器的“向阳红09”号母船拉响了汽笛，缓缓地驶离江苏省江阴市的苏南国际码头，前往东北太平洋执行为期47天的海潜试验任务。

经过16天的航行，“向阳红09”船于北京时间7月16日下午２点抵达东北太平洋海试区域。在这里，“蛟龙”号将进行冲击下潜5000米深度的海潜试验，并开展海底照相、海底摄像、海底地形地貌测量、海洋环境参数测量、海底定点取样等水下作业，从而全面考核“蛟龙”号的设计功能和性能，为下一步7000米级下潜试验奠定基础。

相比2010年的3000米级海试，今年的海试任务更具有挑战性。首先是试验海区距离祖国大陆约1万公里，船舶单程航行时间在半个月左右；第二是海区试验环境复杂多变，净海措施难以实施；第三是5000米的下潜目标是中国载人深潜从未触及的全新纪录。这些都将是对我国深海载人海试队伍的新考验。

北京时间7月21日凌晨3时，“蛟龙”号潜水器开始在东北太平洋海试区域进行5000米级海试的第一次下潜试验。5点26分，下潜深度达到4027米，突破了2010年创下的3759米纪录。整个下潜试验历时5个小时。

7月26日，第二次5000米级海试再传捷报，成功突破了5000米水深大关，潜至5057米。

7月28日凌晨3时12分，“蛟龙”号开始第三次下潜。9时07分，“蛟龙”号探底至5188米，在海底开展高清晰摄像机摄影摄像、海底微地形地貌测量、多金属结核勘探、机械手海底作业。9时12分，“蛟龙”号完成海底作业开始上浮。此次下潜试验最大下潜深度5188米，再创我国载人深潜新纪录，同时也创造了“蛟龙”号在水中作业的最长时间纪录。

７月30日４时26分，“蛟龙”号开始第四次下潜。7点29分，“蛟龙”号在深度5182米的位置坐底，并成功安放了中国大洋协会的标志和一个木雕的中国龙，之后完成了海水、海底生物的提取以及锰结核采样等工作，全程历时８小时57分。

8月1日，“蛟龙”号开始了第五次5000米级海试。3点28分开始下潜，12点潜航员顺利出舱。此次下潜最大深度5180米，完成了沉积物取样、微生物取样、热液取样器ICL功能测试、标志物布放、6971通信测距等作业内容，进一步验证了潜水器在大深度条件下的作业性能及稳定性。至此，“蛟龙”号5000米级海试的五次下潜试验圆满完成。

海平面下5180米，这是中国人从来没有到达过的深度，更是中国人最终实现“深蓝梦想”的一个重要里程碑。 “蛟龙”号实现5000米级水深的突破，表明了中国有能力到达占全球面积70%的海洋深处进行探索，也为2012年中国冲击世界纪录的7000米海试奠定了基础。在“蛟龙”号诞生之前，全世界掌握4000米以上大深度载人深潜技术的国家，只有美国、俄罗斯、法国和日本，载人潜水器最大下潜深度为6500米。而“蛟龙”号的最大下潜深度为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。这在全世界来说也是数一数二的高标准。

“蛟龙”号背后的国家战略

一般来说，海平面1000米以下才能叫深海。对人类而言，探索深海的难度，不亚于太空探索。因而，深海技术被认为是与航天技术、核能利用技术并列的高新科技领域。而深海潜水器，特别是深海载人潜水器，是海洋开发的前沿与制高点之一，其水平可以体现出一个国家的综合科技实力。

20世纪80年代末期，中国船舶重工集团公司第702研究所凭借在深海装备领域的技术优势，先后研制出单人常压潜水装具、8A4水下机器人、移动式救生钟等装备。1992年～1993年间，702所向国家科委(现科技部)提出研制6000米级大深度载人潜水器的建议。然而因种种原因，申请一直未获批准。

20世纪末，随着中国大洋协会在国际海底调查研究工作的深入，对载人潜水器应用需求越来越迫切。2000年1月，中国大洋协会组织全国海洋地质、海洋矿物资源、海洋生物资源等领域和部门的院土、专家，举行了深海运载装备需求论证会，会议达成研发载人潜水器的共识，并形成初步论证报告。

为推动中国深海运载技术发展，为中国大洋国际海底资源调查和科学研究提供重要高技术装备，同时为中国深海勘探、海底作业研发共性技术，中国科技部于2002年6月11日将7000米深海载人潜水器研制列为国家高技术研究发展计划(863计划)重大专项，启动7000米深海载人潜水器的自行设计、自主集成研制工作。从702所向国家科委提出研制7000米级载人潜水器建议，到国家科技部批准立项，历经漫长10年的等待之后，7000米级载人潜水器研制才正式揭开序幕。

在国家海洋局组织安排下，中国大洋协会作为业主具体负责“蛟龙”号深海载人潜水器项目的组织实施，并会同702所、701所、、712所、725所、6971厂和中科院沈阳自动化所和中科院声学所等近百家科研机构与企业联合攻关，开始了“蛟龙”号的研制之路。经过5年的技术攻关，完成了载人潜水器本体研制，水面支持系统研制和试验母船改造，潜航员选拔和培训。

中国“蛟龙”号后来居上

深海潜水器是一种能在深海进行水下作业的潜水设备，分民用和军用两类。通常，深海潜水器可分为载人潜水器(human occupied vehicle,简称HOV)、无缆自治潜水器（autonomous underwater vehicle,简称AUV）、有缆遥控潜水器（remotely operated vehicle,简称ROV）三种。这三种潜水器各具优点和不足,但它们都向着潜深更深、航行更远和更具智能化的方向发展。

深海潜水器与潜艇的主要技术区别是深海潜水器不是完全自主运行的，必须依靠母船。比如“蛟龙”号的母船是“向阳红09”。每次海试结束后，“蛟龙”号都会被回收到母船上，而不是在海中独立行驶。

深海潜水器的主要任务有三类：一类是用于海洋调查，采集水下标本，进行水下摄影，开展潜水医学和生理学研究，进行水声学研究；另一类是协助进行深海石油资源的勘探与开发，检查及维修海底电缆、光缆管路，运送潜水员在水下执行任务，进行水下救生与打捞；最后一类是执行军事侦察、扫雷、布雷等任务，试验和回收鱼雷、水雷、深弹等水中兵器，营救失事潜艇的艇员，观察武器的水下发射情况，进行水下噪音测量等。

深海载人潜水器的历史最早可以追溯1934年，美国研制的深海载人潜水器潜入914米深度，开始了人类第一次在深海对生物进行观察。从20世纪50年代末到60年代中期，载人潜水器的技术得到迅猛发展，自由自航式潜水器取代了前期载人潜水器，成为第二代潜水器。

目前的载人深海潜水器与初期的相比，其机动性和功能已有了极大的提高和改进。不同用途的深海载人潜水器其配置是有区别的，但其基本组件主要包括：具有生命维持系统的承压壳体，进行升降及姿态控制的平衡系统，推进系统，提供动力的蓄电池，水面和水下通信导航系统，操纵杆，照明装置，观察孔及流线型的框架。标准的仪器主要包括：测向和深度指示器（海底以上的高度和水深），CTD（温盐深）装置，数据采集系统及具有同步拍摄功能的录像机和具有水下拍摄特殊功能的照相机等。

目前，全世界设计下潜深度超过4000米的载人潜水器共有6艘，它们分别是：美国的“阿尔文”（Alvin）号，日本的“深海6500”（Shinkai 6500）号，法国的“鹦鹉螺”(Nautile)号，俄罗斯的“和平一号”（MirⅠ）、“和平二号”（MirⅡ），中国的“蛟龙”号。

日本的“深海6500”号由日本科学技术厅、海洋科学技术中心、三菱重工神户造船所等共同开发，1989年建成。“深海6500”具有很高的技术水平。于1989年8月成功下潜到日本三隆冲日本海沟东侧6527米海底，创载人潜水器深潜世界纪录。

美国的“阿尔文”号于1964年下水，当时设计深度2000米。1973年“阿尔文”号进行了改装，设计深度4000米。借助“阿尔文”号，研究人员于1977年在加拉帕哥斯断裂带首次发现了海底热液和其中的生物群落，1979年在东太平洋发现了第一个海底热液喷口。1985年，阿尔文成功地参与了对泰坦尼克号沉船的搜寻和打捞，也因此登上了美国《时代》周刊的封面。1991年，“阿尔文”号创下了当时下潜深度4550米的最好业绩。

俄罗斯是目前国际上拥有深海载人潜水器数量最多的国家。1987年9月，“和平一号”和“和平二号”两艘6000米级深海载人潜水器建成。这是目前世界上唯一一对相同的载人潜水器。它们经常是“携手并肩”，一个潜水器通常在另一个下水一小时后才下水，在相距不远的地方协同工作。

1982年，法国和日本合作的日本海沟共同调查计划(KAIKO)启动。科学家认为地球是由若干片坚硬的“板块”覆盖着，KAIKO计划就是打算直接侦测板块沉没的现场。法国为此目的建造的“鹦鹉螺”号于1984年完成，由法国海洋科学研究院负责管理、维护和组织使用。最大下潜深度可达6000米，累计下潜了1500多次。

相比以上4个国家，中国的“蛟龙”号属于后来居上，设计最大下潜深度7000米，最大速度2.5节，巡航1节；正常水下工作时间12小时。“蛟龙”号是一条地地道道的中国龙，这条“蛟龙”将带领中国人走向更加广阔的海域。

技术不逊神舟飞船

我国的“蛟龙”号深海载人潜水器长8.2米、宽3米、3.4米高，空气中重量约24吨。它的外形像一条鲨鱼，有着白色圆圆的“身体”、橙色的“头顶”，身后装有一个X形稳定翼，在X的四个方向各有1个导管推力器。“蛟龙”号的耐压舱直径2.1米、容积4.8立方米，舱中包括操作显示设备、驾驶员座位、生命支持系统等。此外，舱内前下方有三个圆形窗户，用于观察水下及海底世界。“蛟龙”号可载员3人，虽然活动空间有限，但基本上能保证正常工作。“蛟龙”号的有效负载220千克(不包括乘员重量)。

“蛟龙”号是中国自行设计、集成创新、拥有自主知识产权的第一台深海载人潜水器。在研制过程中，科研人员对国际领先的水下电机、水下推进系统、液压源、高压海水泵等技术原理进行了学习和掌握，最终设计集成了12个系统，其中，关系到乘员安全的生命支持系统、关系到整个潜水器安全的抛载机构等关键部件，都是中国自行研制的。相比国际上现有的5个大深度载人潜水器，“蛟龙”号有几个主要独特之处：第一，“蛟龙”号具有先进的近底自动航行功能和悬停定位功能，便于目标搜索和定位；第二，它具有高速水声通信功能，可以将潜水器在水下的语音、图像、文字等各种信息实时传输到母船上，母船的指令也可以实时地传给潜水器；第三，我国自行开发研制的充油银锌蓄电池与国外同类潜水器相比，容量是最大的，从而保证了在水下的作业时间。“蛟龙”号关键子系统均为进口，如钛合金球壳引进自俄罗斯，机械手、灯光等设备引进自美国，成像设备引进自日本。从部件数量比例而言，“蛟龙”号目前的国产化率已达到58.6%。随着研究的不断深入，即使国外不再卖给我们任何部件，“蛟龙”号完全可以用国产部件替代。这意味着，我国的载人潜水器将不再“受制于人”。

对深潜来说，耐压和密封是考验深海载人潜水器性能最重要的两个指标。物理常识告诉我们，水深每增加10米，压强就会增加1个大气压。当“蛟龙”号潜入水下7000米时，在1平方米的面积上将承受7000吨的压力。如果没有坚固的外壳，潜水器就会像鸡蛋壳一样容易破裂。巨大的水压，不仅考验着潜水器的耐压能力，也考验着它的密封性能。“蛟龙”号的外壳看似平淡无奇，其实每平方米都可以承受一万吨的压力，应付7000米的深海环境绰绰有余。除了坚固无比，它还有一个特点就是非常轻便，它由特殊的玻璃微珠材料构成，每立方米可以产生400千克的浮力。整个“蛟龙”号共装有12立方米的玻璃微珠材料，这足以让它在深水中保持平衡。

在大洋深处，“蛟龙”号耐压舱内必须保持氧气、二氧化碳达到一定浓度，同时也要保持舱内拥有正常的舱压、温度、湿度，还要保证不能出现异味。为此，“蛟龙”号装配了生命支持系统。

“蛟龙”号最大的特点是它的机动性能非常好。它一共配置了7个推力器。特别是尾部四个以一定角度布局的推力器，可以实现整个潜水器的前进、后退、上浮、下潜、左移、右移，还有前倾、后倾、横倾的调节都可以实现，这在国际上的同类潜水器中是独一无二的。此外，“蛟龙”号还具有针对作业目标稳定的悬停定位能力，这为它完成高精度作业任务提供了可靠保障。

与太空空间站可利用太阳能不同，深海载人潜水器在海底只能靠自身携带的能源。“蛟龙”号的能源是由我国自主研制的充油银锌蓄电池。这种蓄电池具有重量轻、析气量少等特点，超过110千瓦时的容量更是当下国际潜水器上最大的电池。这意味着，“蛟龙”号可以有更长的水下工作时间和更多的测量仪器。

“蛟龙”号装配有非常齐全的探测设备。8只水下灯可以确保潜水器前15米范围内的照明。在艏部周围分布的5台摄像机和静态照相机，为操作者提供全方位图像信息。探测障碍物的图像声纳具有200米的探测范围。潜水器上水深侧扫声纳能探测各种地形上的许多种微小的目标。同时,在潜水器上还安装有7个测距声纳。

“蛟龙”号的使命包括运载科学家和工程技术人员进入深海，在海山、洋脊、盆地和热液喷口等复杂海底有效执行各种科学考察，开展深海探矿、海底高精度地形测量、可疑物探测和捕获等工作，并将执行水下设备定点布放、海底电缆、光缆和管道检测以及其他深海探寻及打捞等各种复杂作业。为此，“蛟龙”号上还配备多种高性能作业工具，确保它在特殊的海洋环境或海底地质条件下完成复杂的作业任务。

载人潜水器是智能机器，即使有人坐在里面操作，仍需要很多自动化控制功能。控制系统被形象地比喻为载人潜水器的“大脑和中枢神经”。它采集载人驾驶员的操作指令及各种传感器的反馈信息，通过控制系统的分析和判断，输出指令控制各种执行机构，使潜水器完成各种动作，同时又将全部信息进行存储，重要信息在人机界面上进行显示，为潜航员驾驶和指挥员决策提供参考依据。

“蛟龙”号一步一步实现中国人“深蓝梦想”的同时，也在反复验证毛泽东诗词中那个简单而深刻的道理：“世上无难事，只要肯登攀。”

“蛟龙”号深潜意义重大

在普通人的视野中，“蛟龙”号深潜屡创纪录不过是一个数据和几个画面。但是，从科技发展和应用讲，蛟龙号的成就便可称意义远大。

深海载人潜水器研制是一项综合性的复杂工程，它涉及到流体、结构、材料、生命支持、液压、水声、光学、计算机控制等多门学科。各国之所以大力发展深海载人潜水器技术，是因为该技术的发展将推动深海资源研究与开发、海洋与地球科学研究、生命起源研究、生物基因应用研究，乃至军工技术的大发展；同时，将对冶金、机械加工、船舶制造、水下定位、水下通讯、材料、电子电力、自动控制等多个领域工程技术的发展，起到积极的带动、辐射和示范作用。