摘要:从7月份开始,国家各部委开始通过国新办举办的“高质量完成‘十四五’规划”系列主题新闻发布会,汇报各自的“十四五”成果。9月17日轮到国资委,一大批“大国重器”得到集中体现。
从7月份开始,国家各部委开始通过国新办举办的“高质量完成‘十四五’规划”系列主题新闻发布会,汇报各自的“十四五”成果。9月17日轮到国资委,一大批“大国重器”得到集中体现。
据国资委主任张玉卓介绍,“十四五”期间央企参与了全部国家科技重大专项攻关,打造了97个原创技术策源地,组建了23个创新联合体。集成电路、工业母机、工业软件等领域一批“卡脖子”关键核心技术集中攻克,嫦娥六号、梦想号、奋斗者号、深地一号等一批“大国重器”捷报频传。后面还有一堆成就,但看到嫦娥六号、梦想号、奋斗者号、深地一号这四个“大国重器”时,我就迈不动步了,因为这代表了天上、海上、海底、地底四大空间的极端探索能力。
嫦娥六号代表了九天揽月,奋斗者号代表了五洋捉鳖。而梦想号大洋钻探船,它漂浮在海上,但目标却是地下,最大钻深11000米,约等于马里亚纳海沟深度,具备打穿地壳、进入上地幔的潜力,超越了目前世界上建成的所有大洋钻探船。而深地一号是油气勘探工程,是从地面往下钻,深度也接近万米。从功能上划分,嫦娥六号、奋斗者号偏向发现,而梦想号、深地一号偏向开采,不仅要看到,还要拿到。这四个“大国重器”都值得一说,但今天咱先说一说,我稍微熟悉一点的深海潜水器,也就是奋斗者号所在的行列。
深海潜水器分载人潜水器(HOV)和无人潜水器(UUV)两种,其中无人潜水器又可细分为遥控水下机器人(ROV)和自主水下机器人(AUV)。其中载人潜水器可使人亲临现场作业,具备其它潜水器无可替代的优势。但因为要载人,也面临很大技术挑战,被视为海洋工程领域的技术制高点。
1960年,世界第一艘现代深海载人潜水器“曲斯特(Trieste)”号下潜到了马里亚纳海沟10916米的地方。它上面搭载了两个人,但并没有水下航行和作业能力,只是单纯开拓了人类的足迹。第一个有实际意义的深海载人潜水器,是1964年美国下水的“阿尔文(Alvin)”号。它1966年参与了美国海军失事氢弹打捞,1985年还调查并找到了泰坦尼克号残骸。
“阿尔文”号最初的工作深度大约2000米,1974年重建后最大工作深度达到4500米。之后法国、日本开始跟进,尤其是日本1989年建的“深海6500”(Shinkai 6500),其最大潜深6527米的纪录,一直保持了23年,到2012年才被中国“蛟龙”号打破。而美国一直到2014年,才建成了“新阿尔文(New Alvin)”号,但工作深度跟日本1989年建的“深海6500”(Shinkai 6500)一样,只有6500米。大概从这个时候开始,美国或者说外国,在深海载人潜水器上,就基本已经落后了。
我国于20世纪80年代开始研究载人潜水器,到1986年研制成功首艘载人潜水器“7103”救生艇,但下潜深度只有300米。此时美国“新阿尔文(New Alvin)”号已经能下潜4500米,而法国1985年研制的“鹦鹉螺(Nautile)”号已经能下潜6000米,可以说差距巨大。
2002年在“863计划”重大专项支持下,中船重工702所、中科院声学所,中科院沈阳自动化所等约100家单位,开始联合攻关7000米级载人潜水器。这个潜水器就是后来的“蛟龙”号。2012年6月,“蛟龙”号在马里亚纳海沟,先后创造了7020米、7062米载人深潜纪录,打破了日本“深海 6500”,保持了长达23年的6527米纪录。
“蛟龙”号是中国打响,深海载人潜水反击的第一枪。
但“蛟龙”号创造7062米载人深潜纪录时,还发生了惊险的一幕。“蛟龙”号在下潜到7059米时,与母船失去了联系,无论母船如何呼叫,就是收不到“蛟龙”号的回答。情况十分危急,最后反馈到了北京。北京保障中心得知这一消息后,也十分紧张。但有一位老专家,他丝毫没有慌乱,而是冷静地盯着大屏幕。最后他发现,虽然通信中断,但仍能看到载人潜水器活动轨迹,这说明“蛟龙号”设备没问题,可能只是单纯的通信故障。
他把这一发现告诉了众人,众人才舒了一口气。过了没多久,指挥部果然收到了“蛟龙”号发来的信息。原来是“蛟龙”号两位年轻的潜航员在海底发现了一只大海参,决定一起配合抓取这个样品;但海参太滑溜,尝试了多次都没抓住。最后好不容易抓住时,才发现与母船通话的话筒,不知何时掉在了地板上,压住了语音通话按钮,造成了“占线”的效果。
后来“蛟龙号”改进了话筒设计,杜绝了此类事件再次发生。而那位气定神闲的老专家,正是“蛟龙”号总设计师徐芑南。
1953年,徐芑南考入上海交大船舶系,他的梦想是造船。但毕业分配的时候,却被分配到了中国船舶科学研究所。其中的差别,可能是研究所比较偏科研,而他想搞实业。徐芑南最初还不愿意,找管分配的老师抗议过,但最后也不得不服从分配。到船舶研究所后,他被派去搞潜艇模型的水动力实验,与他原先专注的水面舰船再次偏离。当时徐芑南都没见过潜艇,所有潜艇知识都来自书本。后来恰逢国家要求干部下连队当兵,他就主动请缨,去青岛的潜艇基地做了“舰务兵”。
他当时在潜艇上的工作是管三个阀门,剩余时间就在潜艇上跑来跑去,把各个舱段都摸了个滚瓜烂熟。一个月后还不过瘾,又要求去其他几个潜艇和潜艇修理厂实习。如此三个月时间,他对潜艇有了新的认识,梦想变成了做世界上最领先的载人潜水器。此时美国“阿尔文”号,已经能下潜差不多2000米。
上世纪80年代,徐芑南作为总设计师,带领702所等5个单位技术骨干,完成了我国第一台单人常压潜水器和双功能常压潜水器的研制,填补了国内空白。而80年代末日本的“深海6500”,工作深度已经达到6500米。1992到1993年间,702所向国家科委(现科技部),提出研制6000米级载人潜水器的建议。但当时镍、铜等矿产价格偏低,深海矿产开发不具吸引力,而深海载人潜水器用途又不十分明朗,计划便就此搁浅。
当时徐芑南已年近退休,1996年办完退休手续后,1998年带着老伴赴美国与儿孙同住,准备安度晚年。但是2001年,我国与国际海底管理局签订合同,获得了7.5万平方公里的,多金属结核资源勘探合同区。地球上不属于任何国家的海底区域,总面积大约占了地球表面的49%,被称为“蓝色公土”。但要在这片“蓝色公土”采矿,根据国际海底环境管理局规定,要申请哪个地区的预先开采权,就要有潜水器在海底,获得样品和图像来作为依据。所以深海潜水器,其实带有“开疆拓土”的功能。能比别人潜得深,“蓝色公土”面积就比别人大;能下潜到海底1万米,下到马里亚纳海沟最深处,就有资格要求任何一片“蓝色公土”的采矿权。其实如果只有你能下到这个深度,别人下都下不去,那自然有人想拦也拦不住。
2001年1月,在中国大洋协会组织下,国内科技界和海洋界15位院士和多名相关领域专家,与发改委、财政部、科技部、外交部相关领导深入探讨后,达成了研发深海载人潜水器的共识。而在立项前选择总师时,大家不约而同想到了徐芑南。此时徐芑南已经66岁,而按照“863计划”重大专项要求,总师年龄不应超过55岁。为此科技部还为他破了先例。
然而此时徐芑南的情况是,身患心脏病、高血压、偏头疼,一只眼睛也仅存光感。对于这个总师邀请,家里人都不同意。徐芑南说,我一思考潜水器的问题,头就不痛,不思考就痛。最后还是年近九旬的老母亲点头,说你去做吧,不做会生病的。
但是因为90年代6000米级载人潜水器的“断档”,人才已经青黄不接。而因为国外的科技封锁,一切又必须从头做起。最后徐芑南请回了多位已经退休的老研究员,披挂上阵、再战一城,一边搞研发一边培养年轻人。在这期间,徐芑南右眼视网膜完全脱落,左眼视力也不好。平时看资料靠老伴念读,不然就得拿放大镜一个字一个字看。
2009年“蛟龙”号第一次海试,徐芑南已经73岁。他坚持要跟船出海,药品和医疗仪器装了一拉杆箱,成为“向阳红9号”上年龄最大的海试队员。但不出所料还是在船上发了心脏病,情况十分危险,之后在众人劝说下,他才没有再上船。
2012年6月24日,“蛟龙”号进行首次7000米海试。上午9点07分,“蛟龙”号在7020米深海坐底成功,同时创造了中国和世界的载人深潜新纪录。这一天正好也是神舟九号,与天宫一号手动对接的日子,“蛟龙”号在深海通过水声再转无线电向神舟九号的航天员送上了祝福。中午12点55分,神舟九号与天宫一号对接成功,三位宇航员在太空向“蛟龙”号回赠了祝福。九天揽月与五洋捉鳖,在这一天——2012年6月24日,实现了同框。
在“蛟龙”号成功的基础上,2014年我国又开始研制“深海勇士”号。很意外,“深海勇士”号设计的工作水深只有4500米,跟“蛟龙”号相比可以说是一个大大的“倒退”。为什么会出现这种情况?因为“蛟龙”号使用了大量进口部件,而“深海勇士”号的目标则是要实现自主化。
“深海勇士”号设计潜深只有4500米,但2017年研制成功时国产化率达到了95%,载人舱、浮力材料等关键部件用的都是国产化技术。不过就在“深海勇士”号投入实际应用一年后,2019年美国“深潜限制因子”号(DSV Limiting Factor)就下到了马里亚纳海沟10928米的地方。这跟1960年下到10916米观光的“曲斯特”号不同,它具有深海作业能力。
但我国也没落下,早在2016年,也就是“深海勇士”号尚未研制成功之前,就立项了“奋斗者”号。“奋斗者”号是全海深载人潜水器,全海深的意思是地球上的海底它都能去。2020年11月10日,“奋斗者”号下潜深度达到10909米,创造了中国载人深潜新纪录。这个深度看着比美国“深潜限制因子”号少了19米,但美国“深潜限制因子”号只能坐俩人,而中国“奋斗者”号可以坐仨人。
其实“奋斗者”号没有多潜19米,倒不是没能力再下潜19米,而很可能是没找到这么深的地方。2012年“蛟龙”号挑战7000米纪录时,正好临近党的91岁生日,潜航员就想潜个7091米讨个吉利,结果找来找去,那片海底最深只有7062米。所以打破纪录这事儿,它也看运气。但不管具体多少米,“奋斗者”号都已经是全海深了,地球海底任他行。并且国产化率达到了96.5%,所有关键部件都是自己造的。
对载人潜水器来说,最核心的是载人球壳。在“奋斗者”号研制之初,世界上常用的钛合金材料均不能满足“奋斗者”号载人球壳要求,于是相关单位就新做了种材料。然后由于尺寸太大和厚度增加,研发团队又突破了新型钛合金宽幅超厚板轧制、半球整体冲压等技术。美国“深潜限制因子”号为啥只能坐俩人,说到底要么是过厚过大的板材轧制不出来,要么是半球整体冲压冲不动。当然还有可能是半球焊接焊不上,咱为了焊这个钛合金载人球壳,还自主开发了特殊电子束焊接工艺,能实现超厚新型钛合金载人舱赤道缝的全电子束一次焊接,代表了钛合金载人球壳制造的国际领先水平。
目前我国的深海潜水器,已经做到谱系化发展,也就是不管载人不载人、不管有缆无缆,但凡你外国有的,我们这里都有。光“龙”字尾的就有蛟龙、海龙、潜龙。“海”字头的,就有海龙、海马、海燕、海翼、海斗。这里面“海龙”两边沾,既是“海”字头,又是“龙”字尾。这就是我国当前的深海探索能力,也代表着我国在“蓝色公土”上的潜力。
来源:科工洞洞拐一点号