潛龍在淵 中國載人深潛技術開啟探海之旅

特別策劃/本刊編輯部

長久以來，深海對于人類而言就是一個神秘的存在，因為缺乏有效的觀測手段，沒人知道海底深處究竟是什么樣的。人們渴望有朝一日能潛到那深邃的地方，載人深潛技術也就應運而生了。

20世紀后期，國外深潛事業發展如火如荼，中國科學家們也不甘落后。然而，起步較晚的中國深海探索面臨著重重考驗。

意料中的技術封鎖

中國科研工作者發展載人深潛技術的意愿，其實早已有之。早在1990年，中國大洋礦產資源研究開發協會成立，就明確提出要研制中國大深度載人潛水器。因為當時各種條件的限制，這個想法一直沒有得到重視，但科研工作者們從來沒有放棄這個前往深海的夢想。

2002年6月的一天，早已從中國船舶重工集團公司七O二研究所退休的花甲老人徐芑南接到了一個電話，放下電話后，他就急匆匆地說道：“來不及了！要趕快回所里！”家人都在納悶為什么他接了一個電話就如此激動，只有他知道，實現畢生心愿的機會終于來了。原來，國家科技部終于將7000米深海載人潛水器列為863計劃的重大專項，目標是研發出一臺達到國際一流水平的深海載人潛水器。這項重大又光榮的任務就交給了七O二所。

然而剛開始，科研工作者們就要面對一個嚴峻的問題，那就是各國對深潛技術的嚴格封鎖，幾乎找不到任何關于深海潛水器的核心技術資料。為了收集資料，科研工作者們四處奔波，足跡踏遍了已經發展過載人深海潛水器的國家，迫切希望可以從他們那里學到設計和制造深海潛水器的經驗。然而表面上那些國家會表示歡迎交流，但是當真正談及核心技術時，卻都三緘其口。

面對如此嚴密的技術封鎖，中國的科研人員并沒有選擇退卻放棄，反而是堅定了自主研發的決心。因為任何嚴密的封鎖都擋不住一顆想探索未知的心，我們的好奇心早就到了深海，已經迫不及待想見見深海的神秘了。

薄弱的技術基礎

要發展深潛技術，需要解決各項技術上的問題，而中國當時幾乎是從零開始的。面對薄弱的技術基礎，面對無數個技術難關，科研人員選擇了迎難而上。這樣復雜又系統的工程被拆分成了潛水器本體、母船及水面支持系統、潛航員培訓、應用體系等4個方面。于是在國內僅有600米載人深潛技術的基礎上，全國100多家單位分工明確，吹響了奮斗的號角，開始了“蛟龍號”載人潛水器的研制。這是以中國神話中翻江倒海的蛟龍來命名的，寓意“蛟龍入海”。

載人潛水器最重要的結構之一就是載人艙，這是需要可靠的耐壓材料制成的艙體。潛水器在深海中，就仿佛時時刻刻被一只無堅不摧的大自然之手捏緊，如果無法抵抗大自然的這股力量，就會像小朋友玩的橡皮泥一樣被捏成各種形狀。而且“蛟龍號”潛水器的載人艙并不是一次性的，需要反復在低壓與高壓環境之間移動，還要在極寒的深海和高溫熱液區域中運行，可以說是真正在“水深火熱”之中行動的潛水器。科研人員陷入了十分苦惱的局面。因為“蛟龍號”的載人艙外殼被設計成一個鈦合金耐壓球殼，可是中國并沒有加工這類鈦合金的技術與經驗。

就在一籌莫展之際，從遠方傳來了好消息。在得知中國有制造載人艙球殼的意愿后，俄羅斯方面與中國方面協商后，同意幫助中國制造載人艙球殼！這一好消息是如此振奮人心，讓本來愁眉不展的科研人員松了一口氣。最終決定由中國自行設計，由俄羅斯負責制造，這無疑是當時最好的選擇。不僅如此，在“蛟龍號”的研制過程中，中俄在鈦合金載人球、鈦合金框架、深壓海水泵等技術上展開密切合作，使得中國科研人員少走了很多彎路。

“蛟龍號”載人潛水器總設計師徐芑南說：“我想這是一些人對‘蛟龍號最大的疑問，有幾成部件是中國自主制造的？”其實“蛟龍號”作為一臺原型機，不能只顧追求100%的中國制造，而是要明白“設計與總體集成優化技術是自主知識產權的關鍵”。

徐芑南說： “從方案設計，到潛水器的初步設計和詳細設計，全部由我國工程技術人員自主完成，總裝聯調和海上試驗也是我們獨立完成的。”這就是我國科研人員了不起的地方，不僅在研究上不懈努力，更懂得靈活變通，知道這是一個合作與交流的世界。這一明智的選擇不但節省了時間與精力，也為后來中國自主研發載人艙的成功奠定了基礎，中國載人深潛事業也終于步入了正軌。

借鑒中的自主創新

“蛟龍號”總設計師徐芑南曾經說過：“載人潛水器的研制和試驗是一項復雜的系統工程，‘蛟龍號上有12個分系統，每個分系統都有自己的難關，每個問題都必須要解決，不能有短板。”所以，“蛟龍號”研制團隊從一開始就確定了“豐富繼承、重點突破、集成創新、整體跨越”的設計思想和“自主設計、自主集成、獨立完成海上試驗”的研制道路。我們因為落后世界最先進技術很多年，在模仿借鑒先進技術的同時，創新成了我們的必然選擇。

根據數據統計，載人潛水器中用到的蓄電池主要是鉛酸電池、銀鋅電池及鋰離子電池。這3種電池各有千秋，在各國的潛水器上都有應用。在種種因素的考量下，科研人員最終決定采用大容量銀鋅電池作為“蛟龍號”的“心臟”，然而研發的過程卻異常曲折。

在深海高壓條件下，大容量電池在使用時可能產生氫氣，而這些氫氣會威脅科研人員的安全。為了解決這個隱患，負責電池研發的河南科隆集團高級工程師田偉龍與其團隊成員可謂是絞盡腦汁。

起初，田偉龍團隊因為沒能控制好電池工作中產生的氣體，導致實驗球殼在模擬條件下常常發生爆炸。面對一次次的失敗，田偉龍并沒有氣餒，反而從失敗中汲取經驗，不斷嘗試。一件小事為整個研發過程帶來了轉機。某天凌晨，田偉龍看見一個同事去飲水機前接水，每當有水流出的時候，水桶中就會向上咕嚕咕嚕冒泡。這令他靈光一閃，想到水桶中的水少了，為了平衡壓力，水桶中的氣體就多了，這不正是自己苦思冥想的解決電池壓力平衡的妙招嗎？

趁著靈感還在，田偉龍說干就干，設計了一種包含了一個管道的新電池。這個看似平凡的設計，最終解決了電池抗壓能力差的問題，大容量銀鋅電池終于在田偉龍團隊的不斷努力下研制出來了。田偉龍驕傲地說：“這是我們地地道道的自主創新。”這種創新讓“蛟龍號”擁有了一顆蓬勃跳動的“心臟”，面對那未知的深海，躍躍欲試。

科研人員不會止步于此，在“蛟龍號”之后又創新出一件件的成果。在我國4500米載人潛水器“深海勇士號”上，國產化部件達到90%以上，其中，耐壓載人艙球殼就是從“蛟龍號”球殼那里吸取了經驗，使用的材料是我國1985年研制的鈦合金，焊接則采用各國載人艙都采用的瓜瓣焊接技術。瓜瓣焊接，簡單地說就是先將鈦合金板沖壓成西瓜瓣狀，再將每小瓣組裝焊接，組成一個完整的球殼。之后，科研人員更是在萬米載人潛水器上創新使用了半球焊接技術。這種技術比瓜瓣焊接更加復雜，工藝要求極高，但是因減少了焊縫數，使得載人艙的可靠性大幅提高，滿足了萬米深度的要求。

萬米載人潛水器球艙課題組副組長王鼎春說，研發“蛟龍號”和“深海勇士號”的球艙技術，是一個“跟跑”和“并跑”的過程，但通過這次萬米球殼的研制，我國的該項技術已經達到了世界“領跑”水平。

因為在借鑒的基礎上不斷創新，中國載人深潛技術不斷提升，慢慢走到了世界領先的地位。

一波三折的深潛試驗

2009年8月，“蛟龍號”乘著“向陽紅09號”海洋調查船，陸續進行了1000米和3000米的海試工作，然而，任務過程卻是一波三折。

在50米海試階段，通信問題就暴露了出來。由于“向陽紅09號”的船體與“蛟龍號”距離太近，通信系統無法建立。據“向陽紅09號”船長回憶：第10次試驗中，潛水器返回時比預定時間晚了近10分鐘。這讓船上的科研人員都捏了一把汗，直到看到“蛟龍號”浮上水面，大家才松了一口氣。

在300米海試時，電池系統也出現了問題。“主蓄電池一直是我們的心頭大患，這種銀鋅電池的壽命只有一年，可我們的電池已經使用了一年半，訂購的新電池因為經費問題一直沒有落實。”“蛟龍號”副總設計師胡震回憶道。2009年9月13日，大家的擔心終于成了現實。“蛟龍號”在上浮時，突然發出“砰”的一聲巨響。大家趕忙開始檢查，結果發現主蓄電池箱的保護罩壞了，導致一個電池爆裂。多虧了檢修人員連夜搶修，“蛟龍號”僅僅用了一天時間，就叉可以進行下潛試驗了。

在1000米海試時，第一次載人下潛需要3名潛航員。然而，當時“莫拉克”臺風才剛剛過去，有潛航員對這變化莫測又無情的大海產生了恐懼心理，現場副總指揮崔維成看到這個情況，立即向總指揮主動請纓：“讓我帶頭下潛吧！”海試現場顧問丁抗教授也請求道：“我有在美國‘阿爾文7號的下潛經歷，我也參加下潛！”在征得總指揮同意后，兩位深潛事業的領頭人物親自上陣執行下潛任務。受此鼓舞，潛航員心中的恐懼蕩然無存，所有工作人員上下一心，使得之后的海試也都得以順利進行。

在3000米海試時，“蛟龍號”又出現了絕緣故障，然而當進行故障檢測時，卻怎么也檢測不出故障點。這個時有時無的故障就成了電子配電組成員楊申申心中無法散去的陰云。在第30次海試檢查時，又測到絕緣故障，檢測人員抓住機會，迅速開始探索故障范圍，逐漸將故障范圍縮小到高度計上。楊申申回憶道：“打開高度計時，發現內部有幾滴海水，就是它們在里面滾來滾去，造成絕緣故障時有時無。”

就這樣，在崔維成和丁抗這些領頭人的帶領下，在楊申申這些試驗團隊成員恪守職責的努力下，在胡震等設計團隊對“蛟龍號”出現的問題一次次改進下，整個科研團隊戰勝了一個個挑戰，成功完成了全部海試。

從初露鋒芒到國際領先

在經過一系列測試與改進后，2010年5月，搭載著“蛟龍號”的“向陽紅09號”駛進了南中國海，朝著3500米的深潛目標進發。在5月31日至7月18日期間，“蛟龍號”完成了17次下潛任務，其中7次穿越2000米深度，4次突破3000米，最大下潛深度達到了3759米。

2011年7月，“蛟龍號”抵達東太平洋的預定試驗海區，開始新的挑戰。7月26日6時12分，“蛟龍號”第一次下潛至5038.5米，這個深度意味著“蛟龍號”可以到達全球超過70%的海底。5000米載人海試的成功，使中國成為繼美國、法國、俄羅斯、日本之后，第5個掌握5000米以上大深度載人深潛技術的國家。在缺席世界載人深潛50年后，經過科研人員的不斷努力，中國終于趕上來了！

2012年6月，“蛟龍號”向目前已知的最深海溝——馬里亞納海溝進發了！馬里亞納海溝已經形成了6000萬年，最深處的深度超過了珠穆朗瑪峰海拔的最高處。這個海溝就像是自然界對人類深海探索設置的守護者，阻止人們再去探尋地球深處的奧秘。而我們的“蛟龍號”就是要迎難而上，挑戰7000米的深度，打敗這個深海守護者。為什么選擇7000米？因為如果“蛟龍號”能下潛到這個深度，那么在理論上，它就能在全球99.8%的海域進行深潛作業，這是整個團隊所追求的目標。

為此，“蛟龍號”主要進行了3個方面的技術改善。首先是液壓系統性能提升，保證了“蛟龍號”能抗住7 000米深度產生的巨大壓力和極低溫度;其次是改善了高清視頻系統，調整照射面積，提高拍攝精度;最后是配備了GPS定位裝置，提升了“蛟龍號”的安全性。

萬事俱備，向7000米下潛！2012年6月15日至6月30日，“蛟龍號”共開展了6次深潛，最大深度達到7062.68米。深海最后的防線也被攻破了。

2012年7月16日上午，返程的“向陽紅09號”抵達青島，這標志著“蛟龍號”載人潛水器7000米級海試任務圓滿完成，也標志著“蛟龍號”歷時10年的研制和海試工作圓滿成功。

在此之后，“蛟龍號”成功通過驗收，開始正式執行深海作業。拍攝海底生物，探尋未知生命的神奇;勘測深海地形，繪制地球板塊的壯麗;采集深海礦石，發現海底礦脈的富饒……從太平洋到印度洋的海底，都能發現“蛟龍號”忙碌的身影。

中國發展深潛器的步伐不會到此為止。在充分學習“蛟龍號”的成功經驗與技術后，我國科研人員又自主研發出了4500米載人作業潛水器——“深海勇士號”。“深海勇士號”突破了眾多關鍵技術，性能在各個方面都大幅提高，是中國深潛事業冉冉升起的新星。

這之后，“三龍”成為中國深海勘探重型裝備的代表，分別為“蛟龍號”載人潛水器、“海龍號”無人有纜潛水器、“潛龍號”無人無纜潛水器。“三龍”形態各異，性能也各有不同。“蛟龍號”搭載科研人員進入深海進行觀測與操作;“海龍號”依靠纜繩傳遞電力與信號保證作業的時長和有效性;“潛龍號”憑借沒有纜繩的特點能夠更靈活地行動與作業。

中國大洋礦產資源研究開發協會秘書長兼辦公室主任劉峰表示，2018年，我國全力推進了“蛟龍探海”工程實施，大力推進“三龍”變“七龍”——在“三龍”基礎上，增加深海鉆探的“深龍”、深海開發的“鯤龍”、利用海洋數據進行云計算的“云龍”以及在海面進行支撐的“龍宮”，更好地推進大洋工作可持續發展。

在經歷過一次次失敗與挫折后，中國的深潛事業終于迎來了新的篇章。中國的深潛器建造也不再受制于人，深潛技術不再落后于人，達到了國際一流水平。中國的深潛器可以在全球99%以上的深海作業，標志著中國深海載人科研和資源勘探能力達到國際領先水平。前不久，我國自主研發的全海深載人潛水器萬米級載人艙建造完成并通過總體集成單位驗收，據悉，這是世界上空間最大、搭載人數最多的萬米級載人艙。中國載人深潛開始向著萬米深潛的目標不斷前進！

（責任編輯：張潔 白玉磊 責任校對：趙夢祺）