跟隨龍龍訪龍宮之“蛟龍”號

子肖

為推動我國深海運載技術發展，為我國大洋國際海底資源調查和科學研究提供重要高技術裝備，2002年，中國科技部將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）重大項目，啟動了“蛟龍”號深海載人潛水器的自行設計、自主集成研制工作。

在國家海洋局組織安排下，中國大洋協會具體負責“蛟龍”號深海載人潛水器項目的組織實施，并會同中船重工集團公司七。二所、中科院沈陽自動化所和聲學所等約100家國內科研機構與企業聯合攻關，攻克了中國在深海技術領域的一系列技術難關，經過6年努力，完成了載人潛水器的研制和試驗母船的改造以及潛航員的選拔和培訓，從而使“蛟龍”號具備了開展海上試驗的技術條件。

“蛟龍”號具有三大技術突破：海底自動航行和懸停定位、高速水聲通信和大容量充油銀鋅蓄電池。

1.可穩穩“定住”

如同開車一樣，駕駛員的腳總放在油門上，難免產生疲勞感。“蛟龍”號的駕駛員是幸運的，因為它具備自動航行的功能，駕駛員設定好方向后，就可以放心地去進行觀察和科研了。

“蛟龍”號可以完成三種自動航行：自動定向航行，駕駛員設定方向后，“蛟龍”號可以自動航行，不用擔心會跑偏：自動定高航行，這一功能可以讓潛水器與海底保持一定高度，盡管海底山形起伏，自動定高功能可以讓“蛟龍”號輕而易舉地在復雜環境中航行，避免出現碰撞：自動定深功能，可以讓“蛟龍”號保持與海面固定距離。一旦在海底發現目標，“蛟龍”號不需要像大部分國外深潛器那樣落在海底，而是由駕駛員駕駛到相應位置，“定住”位置，與目標保持固定的距離，方便機械手進行操作。在海底洋流等導致“蛟龍”號搖擺不定、機械手運動帶動整個深潛器晃動等內外干擾下，仍能夠做到精確地“懸停”，這是國外深潛器所不具備的功能。

2.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了用武之地，電磁波在海水中只能深入幾米。深海載人潛水器潛入海底數千米，為與母船保持聯系，科學家們研發了具有世界先進水平的高速水聲通信技術，采用聲吶通信，能夠實時傳輸語音、文字和圖片，這是國外絕大多數載人深潛器所沒有的。

3.電池“能量”大

“蛟龍”號搭載了完全由我國自主研發的大容量充油銀鋅蓄電池，電量超過110千瓦時，這也是目前國際深潛器上容量最大的電池之一。有了它，“蛟龍”號就可以有更長的水下工作時間和更多的儀器同時運作。目前，日本的深潛器的蓄電池為86千瓦時，法國、美國均為50多千瓦時，只有俄羅斯的深潛器可以與咱們媲美。

3000米級海試

2009年8月，“蛟龍”號深海載人潛水器先后組織開展1000米級和3000米級海試工作。2010年5月31日-7月18日，“蛟龍”號深海載人潛水器在中國南海3000米級海上試驗中取得巨大成功，共完成17次下潛，最大下潛深度達到3759米，超過全球海洋平均深度3682米，并創造水下和海底作業9小時零3分的紀錄，驗證了”蛟龍”號載人深潛器在3000米級水深的各項性能和功能指標。

5000米級海試

5000米級海試共有來自13家單位的96名科研人員參加了海試任務。海試期間，全體隊員在位于東太平洋的E1、E2、E3三個試驗海區共完成5次下潛作業，共有8人完成15次下潛，下潛深度分別為4027、5057、5188、5184和5180米。深潛器在海底完成多次坐底試驗，并在中國大洋協會多金屬結核勘探合同區開展海底照相、攝像、海底地形地貌測量、海洋環境參數測量、海底定點取樣等作業試驗與應用，完成了各項實驗任務。

7000米級海試

在此之前，世界上只有美國、日本、法國、俄羅斯四個國家擁有深海載人潛水器。這些國家的深潛器最大工作深度為6500米，而“蛟龍”號的最大工作設計深度為7000米，具備深海探礦、海底高精度地形測量、可疑物探測與捕獲、深海生物考察等功能，理論上它的工作范圍可覆蓋全球99.8%的海洋區域。

7000米海試全過程

第一次試潛

2012年6月15日7時，“蛟龍”號7000米級海試在現場指揮部宣布下潛試驗開始，3名潛航員葉聰、崔維成、楊波乘“蛟龍”號深海載人潛水器開始進行7000米級海試第一次下潛試驗。最終成功潛入水下6671米。

第二次試潛

由于深潛器液壓系統出現故障，第二次下潛推至2012年6月19日5時進行，并最終成功深潛至水下6965米。第二次下潛試驗的主要任務是復核深潛器故障排除的效果，繼續驗證深潛器在6000米深度的各項功能和安全性，并在深潛器狀態良好的前提下進行海底作業。這次試驗中科學家首次從6900米深海底取回一系列海水和沉積物樣品。

第三地試潛

2012年6月22日，“蛟龍”號深海載人潛水器完成7000米級海試第三次下潛試驗，并安全返回。這次試驗最大下潛深度達到6963米，并獲得了一個生物樣品。

第四次試潛

2012年6月24日，“蛟龍”號深海載人潛水器7000米海試在西太平洋馬里亞納海溝進行了第四次下潛試驗。最大下潛深度7020米。

第五次試潛

2012年6月27日5時29分開始的7000米級海試第5次下潛中，“蛟龍”號再次刷新同類型深潛器下潛深度紀錄：2012年6月27日11時47分左右，“蛟龍”號下潛深度達7062.68米。

第六次試潛

2012年6月30日5時23分，“蛟龍”號深海載人潛水器被布防入水，開始進行7000米級海試第六次也是全部海試中的最后一次下潛試驗。此次試潛由葉聰、崔維成和張東升擔任潛航員。

2012年6月30日9時56分，“蛟龍”號到達最大深度7035米，并坐底。隨后，“蛟龍”號在完成海底兩個小時的作業后開始上浮。

2012年6月30日14時33分，“蛟龍”號浮出水面，完成了中國“蛟龍”號7000米級海試的全部試驗。

此次“蛟龍”號成功突破7000米深度，意味著它將可以在全球99.8%的海底實現較長時間的海底航行、海底照相和攝像、沉積物和礦物取樣、生物和微生物取樣、標志物布放、海底地形地貌測量等作業。

第一航段，自2013年6月10日從江蘇江陰起航，到2013年7月10日完成最后一次下潛，共進行了10次下潛，完成了對超短基線定位系統的標定、長基線系統的試驗、冷泉區科學考察、海山區科學考察等相關任務，進一步驗證了“蛟龍”號的其他各項技術性能，取得了豐碩的生物、地質樣品和數據資料，鍛煉了載人深潛隊伍，為二三航段打下了堅實基礎。

第二航段，2013年7月19日自廈門起航，8月6日抵達位于東北太平洋的中國多金屬結核勘探合同區詳細勘查區。“蛟龍”號在我國多金屬結核勘探合同區和國際海底管理局一環境特受區附近海域共作業12天，完成6次下潛，首次取得六腕海星、海蛇尾、被囊類等多種生物，首次發現多種海參、多種魚、海星、柳珊瑚、海蛇尾等海底生物，測算出結核覆蓋率，拍攝到許多海底地形和生物，并測試了潛航員生理反應，開展了溫鹽深儀、采水、浮游生物拖網、多管地質取樣和箱式取樣等常規調查作業，獲取了寶貴的數據資料。

隨著第二航段任務的完成，母船“向陽紅09”搭載“蛟龍”號馬不停蹄地趕赴密克羅尼西亞聯邦的波納佩港進行補給。

第三航段，2013年8月31日下午，“向陽紅09”船搭載“蛟龍”號深海載人潛水器駛離密克羅尼西亞聯邦的波納佩港，趕赴西北太平洋中國富鈷結殼勘探區進行第三航段資源環境調查任務。第三航段用10天時間完成5次下潛任務，具體分為2次5000米級深度、2次3000米級深度和1次1000米級深度作業。該航段下潛的主要工作內容包括：確認深海載人潛水器的工作狀態，對采薇海山區不同深度底棲生物分布結構特征、結殼分布特征等進行對比研究，拍攝海底高清生物視像以及繼續鍛煉潛航員的實際操作能力等。

2014年，“蛟龍”號試驗性應用航次第一航段在西北太平洋采薇海山區和馬爾庫斯一威克海山區開展了10次下潛作業，精確定位取樣，取得各種生物樣品116個，富鈷結殼樣品21塊、99.2千克，多金屬結核樣品24.32千克，巖石樣品22塊、107.7千克，沉積物樣品26管，海水樣品共1232升……

“蛟龍”號試驗性應用科考隊在本航段中全面、超額地完成了預定的任務。通過第一航段的調查研究，基本查明了采薇海山礦區資源與生物狀況，勘察成果突出。“蛟龍”號在采薇海山完成了8次下潛，結合中國大洋第31航次的5次下潛，通過點、線、面相結合的解剖調查，已基本摸清富鈷結殼礦區資源分布狀況，基本掌握生物多樣性分布規律和礦區環境狀況。

另外，“蛟龍”號性能穩定，優勢明顯。“蛟龍”號共計完成10次無故障下潛作業，每次下潛平均水中時間達9小時53分鐘，系統穩定，取得了大量高質量的視頻和照片，開展了配套設備試驗，包括微型遙控潛水器試驗、海底土工力學測定試驗、超短基線測試等，使“蛟龍”號在復雜地形下開展定點作業、精細調查的獨特技術優勢得到進一步發揮。

除此之外，“蛟龍”號還在相鄰海域開展了下潛作業，為開展不同海區的資源、環境狀況對比研究提供了第一手資料。