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奮鬥者號總設計師:我們剛打開了深海門縫

11月28日,創造中國載人深潛新紀錄的“奮鬥者”號載人潛水器順利返航。1個多月時間,累計完成13次下潛,其中8次突破萬米。10909米的紀錄,讓中國在大深度載人深潛領域有了新坐標。

海底1萬米的世界有多大魅力?

中國的深潛勇士們經歷了怎樣的艱險?

載人深潛精神如何助力中國勇攀深海科技高峰?

聽“奮鬥者”號總設計師葉聰、主航員張偉,講述的萬米深潛背後的故事。

世界唯一 超強的深海到達和作業能力

上岸之後,團隊把“奮鬥者”號潛水器重新拆卸,把每一個經歷過海試的部件都做了一次詳細的檢查,類似於對“奮鬥者”號進行了一次“體檢”。“體檢”結果表明,完成海試的“奮鬥者”號技術狀態一切正常。

葉聰,曾擔任“蛟龍”號首席潛航員和“深海勇士”號副總設計師,被任命為“奮鬥者”號總設計師。

“奮鬥者”號總設計師 葉聰:“奮鬥者”號目前是是乘載人數最多、使用最頻繁、深度最大的潛水器。這樣的深海到達和作業能力是全世界唯一的。

如同幾千頭大象踩後背 載人艙承受巨大水壓

2016年,作為國家十三五計劃中“深海關鍵技術與裝備”的核心任務,“奮鬥者”號立項,目標就是挑戰全海深載人潛水器難以企及的萬米深度。

海洋中深度大於6000米的海域被稱為“深淵”,隻佔海洋總面積的1.2%,想要通過深海載人潛水器抵達那裡,首先要打造足以對抗深海高壓的鎧甲。

“奮鬥者”號需要承載的水壓是112兆帕,通俗來講,相當於每平方米的面積承受著11000多噸的重量,或者是幾千頭大象踩在一個人的後背上,如此巨大的壓力,無比考驗深潛器的抗壓能力。

經過多年上千次的優化測試,“奮鬥者”號選擇了中國自主研發的全新高強高韌鈦合金作為外殼的材料。

“奮鬥者”號總設計師 葉聰:最關鍵的載人艙,從選材到安裝各個環節,我陪著跑了全國各個地方。設計圖紙完成以後,從沈陽拿到材料,去陝西做軋板,到四川加工,到江蘇成型,到河南焊接,最後到海南做試驗,再回到無錫安裝。安裝的時候,一兩毫米的差距我們調整了半個月,球殼被吊上來吊下去,不斷調整、不斷優化,讓測量結果達到我們圖紙的要求。

千名科研人員齊突破 國產化率達96.5%

“奮鬥者”號項目由中國船舶集團七〇二所牽頭,中科院深海科學與工程研究所等30多家科研院所和高校、60余家企業,近千名科研人員參與了關鍵核心技術的突破。

在所有科研人員和各方力量的全力推動下,“奮鬥者”號進入了超常而有序的研製節奏,觀察窗、艙蓋等開孔位置的設計和加工備受重視。

“奮鬥者”號總設計師 葉聰:這個潛器一共有六個開孔,都是球殼的重點部位。因為它要開孔,所以局部還要加強,越是開孔的地方越要做得厚實,玻璃的厚度是球殼厚度的近三倍。而且觀察窗是活動的,它提供了變形的裕度,當外面有海水的時候,整個窗戶是往後退的。對於這種關鍵部件,我們一定要做到均衡。

兩年時間完成設計,兩年時間完成建造、總裝、聯調和水池試驗,在多個關鍵技術和重要材料領域擁有國產化核心技術,國產化率96.5%。“奮鬥者”號代表了當前深海工程技術領域的頂級水準。

“雙船雙潛” 打造科學家的兩個工作室

2020年7月,“奮鬥者”號正式出海,開始了第一階段的海試。

“奮鬥者”號共有三個潛班機組,三組輪流作業。曾經參加“深海勇士”號試航的張偉成為“奮鬥者”號的一個潛班機組的主航員,主要負責對各種設備和儀器進行操作,對海底的突發情況做出正確的判斷和決策,保證人員和設備的安全。

“奮鬥者”號主航員 張偉:目前人類到達萬米深度的次數非常少,我們對海底深淵的底質情況也不是非常了解,面臨的未知因素會更多,在超高壓力下面潛水器表現出來的性能可能沒有太大的底氣,對潛航員來說,一定要確保我們的人員和設備安全,沉著應對突發情況。

“雙船雙潛”,是“奮鬥者”號海試任務的關鍵詞。“雙船”,是為“奮鬥者”號深潛護航的雙母船——“探索一號”和“探索二號”;“雙潛”指的是雙潛水器:一個是主角,即“奮鬥者”號,另一個則是主角的“禦用攝影師”——“滄海”號。

“奮鬥者”號總設計師 葉聰:“探索一號”和“探索二號”是科考船,“奮鬥者”號只是船上的一個工具,一個能夠讓科學家到深海去的運載器,船上有各種裝置和科考工具。科學家到船上搭乘“奮鬥者”號到海底去完成他們海底的作業,取回海底的樣品,拿到海底的一些數據,“探索一號”和“探索二號”是科學家的海面工作室,“奮鬥者”號是科學家的海底工作室。

由淺到深 “五步走”到達萬米深度

海試分為兩個階段,第一階段的下潛深度是4500米,下潛次數是17次。第二階段,“奮鬥者”號逐步挑戰萬米深淵。

“奮鬥者”號總設計師 葉聰:由淺到深,逐漸推進,至少分成五步走,2000米如果有問題,就要把它解決,再下潛,確認沒問題了,我再下到4000米。我們從4000多米,到9000多米,用了5天,一天1000米,就要把性能做得扎扎實實的,考評的結果硬邦邦的,要做充分的驗證。

位於太平洋的馬裡亞納海溝被稱為“地球第四極”,水壓高、完全黑暗、溫度低,是地球上環境最惡劣的海域之一。10月27日,“奮鬥者”號在這裡成功挑戰1萬米的深度。

深海中的異響 如何破解?

11月初,深潛任務繼續進行,當天,“奮鬥者”號按照預定計劃下潛到8850米左右,張偉忽然聽到了潛水器身上發出的一聲悶響。

“奮鬥者”號主航員 張偉:海底非常安靜,整個潛水器發出的聲音我們都非常熟悉,突然聽到非常大的、我們沒有聽過的聲音,我們很緊張。因為當時無法判斷聲音是艙內還是艙外發出的,我們就把艙內的設備都檢查一遍,沒有發現異常,所以我們心裡面放鬆一點。

因為異響,“奮鬥者”號提前拋掉壓載鐵做好了隨時上浮的準備,所幸各項指標顯示正常,海底試驗得以繼續。等結束任務後上升到水面,科研人員對各種零組件進行了詳細檢查,查找異響來源。

“奮鬥者”號主航員 張偉:我們發現潛水器尾部有一塊浮力材,浮力材是通過螺栓跟框架連接的,它就相當於強度非常高的物體,跟一個沒有那麽高的物體連接。在這種高壓力作用下,浮力材在連接處有個很小的裂紋,破裂的聲音傳到艙內,聽到的聲音是很大的。

經過評估,出現裂紋的浮力材料並沒有給“奮鬥者”號帶來致命傷,在修複之後,海試工作繼續推進。下一個目標是坐底,所謂坐底是指可下潛的航行器,完全降落至海床上,可以理解為主動、安全地擱淺。

克服疲憊 挑戰寒冷 潛航員深海連創奇跡

11月10日,“奮鬥者”號再次出發,向挑戰者深淵發起挑戰,那裡是馬裡亞納海溝的最深處,也是世界海洋的最深處。8時12分,“奮鬥者”號成功坐底,深度為10909米,這是中國載人深潛的新紀錄。

完成坐底之後,“奮鬥者”號要進行六個小時的作業和巡航,這也是目前世界上的萬米深潛中持續最長的作業時間。

“奮鬥者”號主航員 張偉:空間比較狹窄,我們腿部和腰部會比較難受,這幾個小時身體會很疲憊。另外,隨著我們在裡面待的時間越長,艙內的溫度和濕度也會降到一個比較低的水準,從最開始的三十多度,到最後也就是一二十度。那時外面海水的溫度實際上是一兩度左右,會傳到艙內,在貼近艙壁的位置我們會放一個墊子,也會穿著毛巾襪給腳部保暖。

自10909米的中國載人深潛新紀錄之後的10天之內,“奮鬥者”號又進行了四次探洋底的海試工作。

11月13日,“奮鬥者”號與“滄海”號著陸器聯合作業,全球首次實現萬米洋底4K電視信號直播。

11月16日,“奮鬥者”號僅用半小時左右的時間就找回了此前布放在海底的3個取樣器,作業難度堪比“大海撈針”。

“奮鬥者”號總設計師 葉聰:我們已經形成了一個潛航員的隊伍,三班潛航員輪流,大家現在對下潛沒有那麽緊張了,都搶著下潛。國內有大概上百名科學家都通過“蛟龍”號和“深海勇士”號下潛過。我們也希望越來越多的科學家乘坐我們的潛水器到深海區,肯定給他們帶來驚喜。

“我們剛剛打開了深海的一個門縫”

11月19日,“奮鬥者”號完成最後一次深潛,至此,本次海上試驗圓滿完成。不久之後,“奮鬥者”號將交付給使用部門投入日常的科考工作,然而,對於參與研製的科研人員來說,這遠遠不是終點。

“奮鬥者”號總設計師 葉聰:我覺得不能用這五年來講深潛的故事,應該用二十年甚至更長一些。我們從沒有深海裝備到有深海裝備,從無人的到有人的,從簡單的到複雜作業的,將來我們可能還會有載人的、無人的、固定的、移動的設備來做系統化深海的探測。所以,“奮鬥者”號遠遠不是終點,應該說,我們剛剛打開了深海的一個門縫。

製片人丨張士峰

記者丨古兵

策劃丨黃瑛

編導丨王惠東

編輯丨張宏飛

攝影丨王忠仁 王揚

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