深海探測利器——“蛟龍號”載人深潛器

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隨著陸地礦產資源和石化資源因人類的開發而日益枯竭，越來越多的國家將目光投向了資源更為豐富的海洋。海底豐富的礦產資源、油氣資源和生物資源，受到各國的青睞。深海載人潛水器作為人類探索深海奧秘的重要“交通工具”，可以完成諸如海底資源勘查、水下設備定點布放、海底電纜鋪設和管道檢測等多種復雜任務。中國也有讓國人為之驕傲的深海探測利器——“蛟龍號”載人深潛器。

“蛟龍號”的研發過程

在中國之前，只有美國、日本、法國和俄羅斯擁有深海載人潛水器。面對國際海底區域競爭日益激烈的局勢，為推動中國深海運載技術，完善海底資源調查和科學研究的高技術裝備，同時也為中國深海勘探、海底作業研發通用技術，科技部于2002年將“蛟龍號”深海載人潛水器研制列為國家高技術研究發展計劃(863計劃)重大專項，啟動“蛟龍”號載人深潛器的自行設計、自主集成研制工作。在國家海洋局的組織下，中國大洋協會具體負責“蛟龍號”載人潛水器項目的組織實施，并會同中船重工集團公司七〇二所、中科院沈陽自動化所和聲學所等100家中國國內科研機構與企業聯合研制。可以說，“蛟龍號”是廣大科技工作者不辭辛勞、奮勇攻關的智慧結晶。

“蛟龍號”深海通信靠“聲”

陸地通信主要靠電磁波，速度可以達到光速。但這一利器到了水中卻沒有用武之地，因為電磁波在海水中傳播的距離非常有限。“蛟龍號”潛入深海數千米，為保持與母船間的不間斷聯系，科學家們研發了具有世界先進水平的高速水聲通信技術——聲吶通信。這一技術解決了多項難題，比如聲音在水中的傳播速度只有1 500米/秒左右，如果是 7 000米深度的話，喊一句話往來需要近10秒，聲音延遲很大；聲學傳輸的帶寬也極其有限，傳輸速率很低；此外，聲音在不均勻物體中的傳播效果不理想，而海水密度大小不同，溫度高低不同，海底回波條件也不同，加上母船和深潛器上的噪音，如何在復雜環境中有效提取信號也是一大難題。

“蛟龍號”與潛艇的區別

深海潛水器與潛艇有諸多不同之處。深海潛水器不是完全自主運行，它必須依靠母船補充能量和空氣。比如“蛟龍”號的母船是“向陽紅０９”。每次海試結束后，“蛟龍號”都會被回收到母船上，而不是在海中獨立行駛。另外，深海潛水器體積較小，航程短，也沒有潛艇那樣的艇員生活設施。

深海潛水器和潛艇的下潛方法相同，都是向空氣艙中注入海水，但上浮的方法則不同。潛艇上浮時，會使用壓縮空氣把空氣艙中的海水擠壓出去。而深海潛水器由于下潛深，壓強大，壓縮空氣不足以擠壓出空氣艙中的海水。水下5 000米的壓力相當于500個大氣壓，即相當于在１平方米的面積壓上5 000噸重量。深海潛水器采用拋棄壓載鐵的辦法實現上浮。值得注意的是，深海潛水器一般是通過電磁鐵控制壓載鐵，所以萬一深海潛水器失去動力，電磁鐵失效，壓載鐵會在重力的作用下自動脫離潛水器，使潛水器上浮。以上兩種上浮的方法，我們也可以運用浮力的相關知識加以理解。

“蛟龍號”在安全方面的設計不僅包括扔掉所攜帶的壓載鐵，還包括拋棄蓄電池箱和采樣籃等重物，如果被海草纏住，可以采用“壯士斷腕”的方法，拋棄機械手，報警系統還可以發射浮標到海面，尋求母船救援。

“蛟龍號”的意義

2012年6月，“蛟龍號”7 000米海試成功，下潛深度達7 062.68米，這一下潛深度象征著“蛟龍”載人潛水器集成技術的成熟，進而成為中國海洋科學考察的前沿與制高點之一。7 000米的海底深度表明中國具備了載人到達全球99%以上海洋深處進行作業的能力，也意味著中國海底載人科學研究和資源勘探能力達到國際領先水平。這些對中國開發深海資源有著重要的意義，同時也為中國邁向海洋強國奠定了堅實的基礎。