全海深载人潜水器“奋斗号”交付,科学家探究海斗深渊梦想成真

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3月16日,“奋斗者”号全海深载人潜水器交付活动在三亚举行。

当天,中国船舶集团有限公司第七〇二研究所(简称中国船舶702所)与中国科学院深海科学与工程研究所(简称中科院深海所)签署了《全海深载人潜水器“奋斗者”号交付备忘录》。

科技日报记者 王祝华 摄

这标志着中科院深海所正式负责“奋斗者”号的后续运维与管理。这个消息传出,引起了国内外的高度关注。

到底什么是全海深,万米潜水器的研制有着怎样的价值和意义?我国研制全海深载人潜水器经历了哪些艰难过程,其技术在国际处于怎样的水平?未来全海深载人潜水器又将应用在哪些方面,还有哪些关键技术需突破?

3月20日,科技日报记者采访了相关研制和海试专家。

全球共有37条超过6000米的海斗深渊

同济大学海洋与地球科学学院院长、“深海勇士号/奋斗者号”载人潜水器用户科学指导委员会主任翦知湣告诉记者,所谓全海深是指所有海深,如位于西太平洋的马里亚纳海沟是已知的海洋最深处,深约11000米。

“今天,地球上仍然有人类未曾触及和认识的深海空间——海斗深渊。这类深海分布在大洋板块向大陆板块俯冲的地带上,水深范围从6000米到11000米左右,被科学家称为‘海斗深渊’‘超深渊’或‘海沟’,代表着地球上最深的海洋区域。”中国船舶702所副所长叶聪说。

叶聪介绍,据统计,全球共有37条超过6000米的海斗深渊,所涉海域接近于我国的陆地面积。这些海斗深渊5个分布在大西洋,4个分布在印度洋,28个分布在太平洋。进入科技发展的新阶段,海斗深渊极为独特的生命、环境和地质现象,促使各国生物学家、环境学家、化学家、物理学家、气候学家……都将目光聚焦在海斗深渊上。

记者了解到,近10多年来,随着深海工程技术的进步,海斗深渊科学已成为国际地球科学尤其是海洋科学最新的研究前沿。目前,已有多个国家先后启动了针对海斗深渊的科学研究计划,如日本和英国资助的HADEEP计划、美国基金会支持的HADES计划等,并正在紧锣密鼓地实施之中。如HADEEP则是英国和日本之间的一个国际合作项目,已经在全球5个海斗深渊中投放了全海深着陆器,对深渊生命科学开展系统研究。

事实上,长期以来,科学界对海斗深渊生命、环境和地质过程的了解十分有限。在我国“蛟龙”号深海潜水器之前,几个先驱国家(美国、日本、英国、新西兰等),使用深拖、抓斗、沉积柱采样器、生物诱捕器、着陆器、潜标、载人或无人潜水器等技术手段,对马里亚纳海沟、阿留申海沟、克马德克海沟、汤加海沟、菲律宾海沟、日本海沟、千岛-堪察加海沟、爪哇海沟、波多黎各海沟等海斗深渊进行了零星的科考工作。

“蛟龙”号潜水器。国家深海基地管理中心供图

同样,我国之前几乎所有的海洋科研项目也都局限在小于5000米水深的海域,海斗深渊科学及技术仍然属于尚待开辟的领域和战线。

“探索海底世界也并非易事——海水深度每增加10米,水中物体所要承受的海水压力就会增加一个大气压。如果是在10000米的海底,所要承受的压力将达到1000个大气压,相当于每一个手指甲盖大小的面积上就得承受约1吨的重量,这样的压力足以摧毁大部分的科学考察设备。”叶聪说,海斗深渊中无处不在的巨大深水压力,是阻止人们探索这些地球上最深海域的首要障碍。

“奋斗者”号在万米级拥有综合性技术实力

相关专家介绍,2014年4月,中国科学院正式启动了“海斗深渊前沿科技问题研究与攻关”先导专项(B类)项目。紧接着,在国家重点研发计划“深海关键技术与装备”重点专项中,支持开展全海深载人潜水器总体设计、集成与海试项目,也就是研制“奋斗者”号载人潜水器。其中, 中国船舶702所牵头负责“奋斗者”号的总体设计和集成建造,中科院深海所是“奋斗者”号的业主单位及海试任务牵头单位。

“该项目主要利用‘蛟龙’号深海潜水器和深海探测设备在马里亚纳海沟进行科学考察与试验,建立和发展我国海斗深渊生物学、海斗深渊生态学、海斗深渊地学等多个学科体系,并以此为引导,进一步攻克全海深潜水器关键技术及全海深探测装备关键技术,推动我国深海科学和深海装备技术向最深的海洋区域进军。”叶聪说。

作为人类历史上第4艘全海深载人潜水器,为实现万米海底作业目标,“奋斗者”号研发团队历经5年艰苦攻关,在耐压结构设计及安全性评估、钛合金材料制备及焊接、浮力材料研制与加工、声学通信定位、智能控制技术、锂离子电池、海水泵、作业机械手等方面,实现多项重大技术突破,核心部件国产化率超过96.5%。

“奋斗者”号全海深载人潜水器。中科院深海所供图

叶聪告诉记者,从2020年7月到11月,“奋斗者号”载人潜水器正式进入海试,共进行了30个潜次的试验,累计海底作业时间141小时48分。其中, 在马里亚纳海沟下潜13次,11人24人次参与了8个超过万米的深海试验。在挑战者深渊最深区域进行了6个潜次,单潜次海底作业时间超过6小时,最长水中时间达13小时,最大下潜深度为10909米。

3月16日,参与验收专家组人员一致认为,“奋斗者”号在万米级海试中显示的优势,诸如,可乘载3人的舱体,海底连续6小时的作业能力、海试过程中8次抵达万米深的海底,在多种类科考样品的采集及多次目标搜寻布放回收作业中展示的作业能力、自动巡航以及链接水面的高速数字水声通信等特点,表明了“奋斗者”号在万米级所拥有的综合性技术实力。“奋斗者”号海试现场验收得分达到99.25分。

“奋斗者”号研发和海试的成功代表我国深海高科技的研发及产业发展。这一成功同时也标志了人类在经历了六十多年持续不懈的努力后,万米级载人深潜开始从简单的极限挑战和探险阶段迈入了可在海洋极限深度进行常规科考作业的时代,这一进步将极大地更新人类对深海尤其是海斗深渊的理解和认识。

“奋斗者”号研制及海试的成功,显著提升了我国载人深潜的技术装备能力和自主创新水平,推动了潜水器向全海深谱系化、功能化发展,为探索深海科学奥秘、保护和合理利用海洋资源提供了又一利器,为引导公众关心认识海洋、提升全民海洋意识、加快建设海洋强国作出了突出贡献。

(原标题《全海深载人潜水器“奋斗号”交付,科学家探究海斗深渊梦想成真》)

编辑 吴徐美 审读 韩绍俊 审核 曹亮

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