深海科考：讓中國深度直抵萬米

陳瑜

十三屆全國人大一次會議3月5日開幕，國務院總理李克強在政府工作報告中回顧5年“成績單”時提到，深海探測等重大創新成果不斷涌現。

深海蘊藏著豐富的資源，是人類未來發展的藍色空間，是國家和民族長遠發展的戰略新疆域。

深海中也有許多未知的奧秘。例如在陽光無法抵達的萬米深淵仍有生命存在，是怎樣的環境孕育了深海生命體？它們與環境之間如何進行物質能量交換？深海熱液體系如何孕育獨特的礦產資源和生物資源？

2018年，中科院將執行第三次深淵科考，4500米載人潛水器“深海勇士”號將開始試驗性運行，一場場“大戲”即將在深海“舞臺”上演。

三探海溝

“海翼”“海斗”有望再建新功

全球深度大于6000米的海溝共有37條，這些海溝所在的區域被稱作海斗深淵，簡稱深淵。它們是迄今全球海洋中人類知之極少卻又很難企及的地方。其中包括馬里亞納海溝在內的9條最深的海溝分布在西太平洋，它們中的5條深度超過萬米。這些海溝僅占全球海底總面積的1%，卻代表了45%的最深海洋區域。

2016年，由中科院深淵科考隊執行的首次深淵科考，開啟了我國深海探索的全新航程。今年中科院將啟動第三次萬米深淵科考。

深海裝備是深海大洋調查的有力保障，也是推動我國深淵科學研究發展、建立我國海斗深淵科學研究體系的基本能力。

2017年，在中科院第二次深淵科考任務中，“海翼”號在馬里亞納海溝分兩階段開展試驗與應用任務，共完成了12個周期的觀測任務，最大下潛深度達到6329米，成為目前世界上下潛最深的水下滑翔機。“我們研發的這款水下滑翔機，是奔著7000米的下潛深度去的。”中科院沈陽自動化所副研究員金文明告訴筆者，經過進一步技術改造和升級，在第三次萬米深淵科考中，“海翼”號將重返馬里亞納海溝，有望再一次刷新世界紀錄。通過衛星對“海翼”號遠程監控，并實時回傳觀測數據，收集長時間大空間尺度的高分辨率深淵區域水體信息，可為科學家研究該區域的水文特性提供寶貴資料。

2017年，“海斗”號全海深無人潛水器最大下潛深度達10888米，創造了我國水下機器人最大下潛及作業深度的新紀錄。在第三次萬米深淵科考中，新設計的“海斗”號全海深無人潛水器將踏上新征程。“除了外觀體型不變，多項關鍵技術都進行了升級。”中科院沈陽自動化所研究員唐元貴告訴筆者，新的“海斗”號攜帶了高清相機，可以實現萬米海底高清視頻直播；搭載的高精度深度計和高度計，可融合多傳感器信息。

此次科考中，還將驗證“海斗”號搭載的國產高能量密度比鋰電池在全海深條件下的性能，驗證運行性能提升后定深定向穩定航行能力。

水下考古

“深海勇士”欲喚醒沉睡歷史

南海海域是我國古代海船南下的必經航道，早在漢代就開辟有經南海前往印度洋的“海上絲綢之路”，宋元時期的海上貿易更是盛極一時。但是，海上風暴、水中暗礁，常常讓眾多滿載貨物來往于世界各地的船只連同船上的貨物一起沉沒海底，成為人類珍貴的水下文化遺產。

水下考古，正在讓越來越多的沉船浮出水面，而載人潛水器，也讓水下考古不斷向深海領域拓展，喚醒了更多沉睡海底的歷史。

1985年，美國“阿爾文”號載人潛水器找到了“泰坦尼克”號沉船。而美國導演詹姆斯·卡梅隆執導的電影《泰坦尼克號》中的一些鏡頭，則是下潛深度可達6000米的俄羅斯“和平一號”和“和平二號”載人潛水器拍攝的。

2017年底，“十二五”863計劃海洋技術領域“4500米載人潛水器總體集成”課題通過科技部組織的驗收，今年將開始試驗性應用。

作為業主單位，中科院深海科學與工程研究所負責航次安排的人士告訴筆者，按照計劃，今年4500米載人潛水器“深海勇士”號將在南海、西南印度洋完成約50個下潛任務，其中包括在南海開展6個考古潛次。國產化及高效應用，使得“深海勇士”號使用成本大幅降低，未來將可比肩美國“阿爾文”號載人潛水器，具備國際市場競爭力。

在2018年舉行的全國海洋工作會議上，國家海洋局局長王宏透露，今年將推動實施“蛟龍探海”工程，加快建設國家深海基地南方中心、深海樣品館、深海綜合觀測業務化示范系統，建造大洋勘探工程船和深海高效綜合調查船。啟動“蛟龍”號業務化作業，推進潛龍二號（4500米級深海資源自主勘查系統）技術升級與應用，完成海龍三號（6000米勘查取樣型無人遙控潛水器）和潛龍三號（4500米級自主潛水器）海試。

技術突破

全海深載人潛水器將刷新紀錄

“深海勇士”號為我國已投入使用的“蛟龍”號技術更新，以及正在研制的全海深載人潛水器奠定了中國制造的基礎。所謂全海深載人潛水器就是指萬米級載人潛水器。

“全海深載人潛水器建成投入使用后，將會創造新的‘中國深度，進一步提升我國海洋探測能力與研究水平。”中船重工702所水下工程研究開發部主任、全海深載人潛水器總設計師葉聰說。

從水面到萬米的海底，海水密度是變化的，溫度也會變化。隨著深度變化，浮力材料體積會縮小，因為有一定吸水，重量會增加。

2018年初，中科院理化所為全海深載人潛水器研制的全新浮力材料開展了定型測試，即將開始正式生產。

葉聰說，進行定型測試的浮力材料樣品，是運用多種不同的工藝路線研制的，測試是為了選擇一種更優的方案，運用到真正生產中。全部浮力材料都必須首先經歷模擬萬米水下壓力環境的保壓試驗，測試材料是否能夠滿足實際工作環境要求。在此之后，工作人員對浮力材料抽取多種類型的樣品，進行不同項目的測試。

全海深載人潛水器包括9大關鍵技術，載人球殼、浮力材料等關鍵技術要實現產品定型。“通俗地說，是騾子是馬，得拉出來遛遛了。”葉聰表示。

4500米載人潛水器立項時，定下的目標之一是帶動一批深海通用技術和產業的發展，將裝備國產化率提高到85%以上，實際國產化率達到95%。葉聰覺得，“全海深載人潛水器裝備國產化率不會低于這一比例。”