摘要:10月27日,执行北极载人深潜任务的科考队顺利返回。我国自主设计建造的国际首艘具破冰能力的载人深潜作业母船“探索三号”,搭载“奋斗者”号载人潜水器在北极共完成了43个潜次作业任务。在海冰覆盖率大于80%的中央海盆,科考队进行了国际上首次加克洋中脊的载人深潜科考
10月27日,执行北极载人深潜任务的科考队顺利返回。我国自主设计建造的国际首艘具破冰能力的载人深潜作业母船“探索三号”,搭载“奋斗者”号载人潜水器在北极共完成了43个潜次作业任务。在海冰覆盖率大于80%的中央海盆,科考队进行了国际上首次加克洋中脊的载人深潜科考,最大下潜深度5277米,使我国成为目前世界上唯一在北极密集海冰区进行连续载人深潜的国家。那这个成就是如何达成的,就不得不回顾回顾中国的深海载人潜水史。
1960年,世界第一艘现代深海载人潜水器“的里雅斯特(Trieste)”号,搭载两位乘客下潜到了马里亚纳海沟10916米的地方,但它并不具备水下航行和作业能力,只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)”,创造了最大潜深6527米的纪录;该纪录一直保持了23年,直到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。
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。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(Shinkai 6500)”保持了长达23年的6527米纪录。
但“蛟龙”号创造7062米载人深潜纪录时,还发生了惊险的一幕。2012年6月27日,“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“蛟龙”号都没有应答。北京保障中心得知这一消息后,大家都十分紧张;但有一位老专家,他丝毫没有慌乱,只冷静地盯着大屏幕。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。没过多久,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。由于太专注抓海参,与母船通话的话筒掉到了地上也没发现。话筒压住了语音通话按钮,造成了“占线”效果,一直等抓完海参才发现这点。后来“蛟龙”号改进了话筒设计,以防此类事件再次发生。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,梦想是造船;但毕业分配时,他被分配到了中国船舶科学研究所,相比造船方向更偏科研。徐芑南最初不愿意,还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,与原先专注的水面舰船再次偏离。当时徐芑南还没见过潜艇,所有潜艇知识都来自书本。当时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,一个空气阀两个注水阀,剩余时间就在潜艇上跑来跑去,把各个舱段都摸了个烂熟。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。如此三个月后,他对潜艇有了新的认识,梦想也变成了做世界上最领先的载人潜水器。
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(Shinkai 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。
肩膀失去了重担,徐芑南1996年便到龄退休,1998年又带着老伴赴美国与儿孙同住,准备安度晚年。但在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作为依据。所以深海潜水器其实带有“开疆拓土”功能,能比别人潜得深,“蓝色公土”面积就比别人大。
2001年1月,在中国大洋协会组织下,国内科技界、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。最后科技部为他破了先例。
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。”最后年近九旬的老母亲终于点头:“你去做吧!不做会生病的。”
但因为90年代6000米级载人潜水器的搁浅,人才已经青黄不接;而因为国外的科技封锁,一切又必须从零做起。最后徐芑南请回了多位已经退休的老研究员,老骥伏枥,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,平时看资料需要老伴念读或用放大镜看。
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、氧气机、血压计等物品装了满满一拉杆箱。但第一次海试刚结束,他就在船上犯了心脏病,情况十分急。之后众人百般劝说,他才同意不再跟船。
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”号在海底向神舟九号航天员送上了祝福。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”号设计工作水深只有4500米,跟“蛟龙”号相比是一个大大的“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,“深海勇士”号的目标是实现独立自主。2017年,“深海勇士”号研制成功,部件国产化率达到95%,载人舱、浮力材料等关键部件都用上了国产化技术。
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(DSV Limiting Factor)”号就下到了马里亚纳海沟10928米的地方。与1960年下到10916米观光的“的里雅斯特(Trieste)”号不同,“深潜限制因子(DSV Limiting Factor)”号具有深海作业能力。
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”号的目标是“全海深”载人潜水器,就是地球上所有海深的海底都能去。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。这个深度比美国“深潜限制因子”号少19米,但美国“深潜限制因子”号只能坐2人,而中国“奋斗者”号可以坐3人。
其实“奋斗者”号没有多潜19米,应该不是没能力再下潜19米,而很可能是没找到那么深的地方。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。实际上在万米海试期间,“奋斗者”号一共完成了13次下潜,其中8次突破万米,10909米是最深的一次。
“奋斗者”号的10909米,是在国产化率96.5%的前提下做的,所有关键部件都实现了国产,而对载人潜水器来说,最核心的部件是载人球壳。
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;然后由于尺寸太大厚度也太大,研发团队又突破了新型钛合金宽幅超厚板轧制和半球整体冲压等技术。美国“深潜限制因子(DSV Limiting Factor)”号为啥只能坐2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,但凡国外有的我们这里都有。光“海”字头的就有“海龙”、“海马”、“海燕”、“海翼”、“海斗”,“龙”字尾的就有“蛟龙”、“海龙”、“潜龙”。天高任鸟飞,“海”阔凭“龙”跃。大海有多深,中国深海潜水器技术就有多高!这就是从“蛟龙”号开始,中国“深海勇士”们“奋斗”出的自信!
来源:科工洞洞拐一点号