“奮斗者”號(hào)身上的“黑科技”

那個(gè)在海底下潛10909米的“奮斗者”回來(lái)了。

11月28日，“奮斗者”號(hào)載人潛水器深海試驗(yàn)返航儀式在海南三亞舉行。這位凱旋的“奮斗者”受到了熱烈歡迎。

“奮斗者”號(hào)怎么這么牛氣，能夠“一口氣”下潛到海底10000多米？它到底穿著什么樣的裝備，才能不懼海底高壓、高腐蝕的極端環(huán)境？在深潛地球最深處時(shí)，3位潛航員還向全國(guó)觀眾分享了他們的心情，又是怎樣做到的？

下面，我們就來(lái)扒一扒“奮斗者”號(hào)的那些“高精尖”技術(shù)裝備。

深海一片漆黑，地形環(huán)境高度復(fù)雜，“奮斗者”號(hào)的“大腦”必須實(shí)現(xiàn)高精度航行控制，不然就可能有“觸礁”風(fēng)險(xiǎn)。為此，研究人員克服了深淵復(fù)雜環(huán)境下大慣量載體多自由度航行操控、系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行等技術(shù)難題，“奮斗者”號(hào)的“指揮中心”實(shí)現(xiàn)了在線(xiàn)智能故障診斷、基于在線(xiàn)控制分配的容錯(cuò)控制以及海底自主避碰等功能，提高了潛水器的“智商”和安全性。

這位“奮斗者”之所以能夠不懼海底高壓、高腐蝕的極端環(huán)境，是因?yàn)樗膽?zhàn)甲“鈦”厲害。載人艙是全海深載人潛水器的核心關(guān)鍵部件，是人類(lèi)進(jìn)入萬(wàn)米深海的硬件保障和安全屏障，標(biāo)志著一個(gè)國(guó)家載人潛水器的技術(shù)水平。“奮斗者”號(hào)的載人艙球形外殼由中國(guó)科學(xué)院金屬研究所牽頭研制。

研究團(tuán)隊(duì)解決了若干鈦合金基礎(chǔ)科學(xué)問(wèn)題，攻克了載人艙材料、成形、焊接等一系列關(guān)鍵技術(shù)瓶頸。“我們獨(dú)創(chuàng)的新型鈦合金材料Ti62A成功解決了載人艙材料所面臨的強(qiáng)度、韌性和可焊性等難題。”中國(guó)科學(xué)院金屬研究所研究員、全海深載人潛水器載人艙項(xiàng)目負(fù)責(zé)人楊銳說(shuō)。

事實(shí)上，鈦合金材料存在固有的“尺寸效應(yīng)”，即尺寸和厚度越大，其均勻性和力學(xué)性能的穩(wěn)定性就越難保證。但這又是其應(yīng)用于深海極端高壓環(huán)境必須跨越的障礙。經(jīng)過(guò)攻關(guān)，研究人員通過(guò)設(shè)計(jì)材料微觀組織及其獲取工藝，成功克服了鈦合金的“尺寸效應(yīng)”。

“親愛(ài)的觀眾們，萬(wàn)米的海底妙不可言，希望我們能夠通過(guò)‘奮斗者的畫(huà)面向大家展示萬(wàn)米的海底。”

2020年11月10日8時(shí)12分，“奮斗者”號(hào)成功坐底世界最深處馬里亞納海溝，3位潛航員第一時(shí)間通過(guò)水聲通信系統(tǒng)向全國(guó)觀眾直播了他們所看到的萬(wàn)米海底世界。

相較于前兩代的“蛟龍”號(hào)與“深海勇士”號(hào)載人潛水器，“奮斗者”號(hào)的聲學(xué)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了完全國(guó)產(chǎn)化，這個(gè)系統(tǒng)由中國(guó)科學(xué)院聲學(xué)研究所牽頭研制。

“‘奮斗者號(hào)的聲學(xué)系統(tǒng)突破了全海深難關(guān)，技術(shù)指標(biāo)更高，在整個(gè)海試過(guò)程中表現(xiàn)優(yōu)秀，為全海深范圍內(nèi)的持續(xù)巡航作業(yè)提供了可靠的技術(shù)保障。”中國(guó)科學(xué)院聲學(xué)研究所高級(jí)工程師、“奮斗者”號(hào)副總建造師和主任設(shè)計(jì)師、潛航員劉燁瑤說(shuō)。

水聲通信是“奮斗者”號(hào)與母船“探索一號(hào)”之間溝通的唯一橋梁，實(shí)現(xiàn)了潛水器從萬(wàn)米海底至海面母船的文字、語(yǔ)音及圖像的實(shí)時(shí)傳輸。

此外，由聲學(xué)多普勒測(cè)速儀和定位聲吶及慣性導(dǎo)航等設(shè)備相集成的組合導(dǎo)航系統(tǒng)，還為“奮斗者”號(hào)的巡航作業(yè)提供了高精度的水下定位導(dǎo)航。

在11月16日的下潛作業(yè)中，借助組合導(dǎo)航系統(tǒng)和聲吶設(shè)備，“奮斗者”號(hào)潛航員僅用了半小時(shí)便成功取回了此前布放在萬(wàn)米海底的3個(gè)水下取樣器，成功實(shí)現(xiàn)“海底撈針”，并通過(guò)水聲通信機(jī)將取樣畫(huà)面回傳至母船。

（摘自《科技日?qǐng)?bào)》11.30）