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中国载人深潜: 向海底一万米进发

2019年03月13日 09:03:59
来源: 科技日报 作者: 陈瑜

  3月10日,“探索一号”科考船搭载“深海勇士”号载人潜水器靠港三亚,圆满完成了我国首次覆盖西南印度洋和中印度洋的TS10深潜科考航次。本航次中,“深海勇士”号在高海况、海底地质环境复杂的西南印度洋和中印度洋热液区,创造了一系列中国载人深潜作业的新纪录。

  深海潜水器被认为是发展深海技术的引擎和集成平台,也是开展深海科学研究、资源开发的重要支撑,相关技术的进步将促进深海装备配套技术和新兴产业发展。2017年科技部等三部门印发的?#19969;?#21313;三五”海洋领域科技创新专项规划》提到的重要目标,就是开展潜水器谱系化工程。

  ?#21360;?#34527;龙”号到“深海勇士”号,再到万米载人潜水器,规划实施以来,我国潜水器谱系化工程有序推进。

  “蛟龙”将重返马里亚纳海沟

  2012年,“蛟龙”号在马里亚纳海沟完成最大设计深度海试,最大下潜深度7062米,刷新了作业型载人潜水器的世界纪录。由于当时潜水器常态化业务运行的条件?#22278;?#23436;备,自然资源部中国大洋矿产资源研?#38752;?#21457;协会计划用5年时间开展“蛟龙”号试验?#26434;?#29992;,完成其从海试向常态化业务运行的过渡。

  5年来,“蛟龙”号像是一辆深海出租车,共成功下潜158次,搭载经过培训的科学?#19994;取?#20056;客”下潜到海洋深处,开展现场勘查研究。此前,“蛟龙”号的母船是已届退役年限的“向阳红09”船。而今年7月,大修与技术升级后的“蛟龙”号所搭乘的母船将改成“深海一号?#20445;?#34527;龙”号也将重返马里亚纳海沟。

  在2018年12月举行的“深海一号”下水仪式上,自然资源部中国大洋矿产资源研?#38752;?#21457;协会主任刘峰说,这是我国首艘按照绿色化、信息化、模块化、便捷化、舒适化和国际化原则设?#24179;?#36896;的全球级特种调查船,“蛟龙”号与新母船相配合,将显著提升我国精细探索大洋资源环境的能力与水平。

  国家深海基地管理中?#27597;?#24635;工程师丁忠军告诉记者,“蛟龙”号重返马里亚纳海沟会开展为期约40天的适配式海试,预计下潜深度7000米,共10个左右潜次。之后,潜水器将进入业务化运行阶段,“深海一号”将携“蛟龙”号在西太平洋马里亚纳海盆,执行中国大洋56航次任务。

  “深海勇士”国产化率达95%

  下潜深度是深海探索能力的一种象征,深海潜水器国产化程度和运行能力的提高,是确保深海探索能力的关键。作为我国第二台深海载人潜水器,4500米级载人潜水器“深海勇士”号的研发目标,是在“蛟龙”号研制与海试的基础上,推动我国大深度潜水器关键技术和核心?#32771;?#22269;产化、功能化、谱系化,并带动深海技术相关产业的发展。

  2017年底,课题通过科技部组织的验收。2018年,“深海勇士”号完成87次下潜,不仅超过了美国“阿尔文”号2018年度下潜次数,还创造了我国潜水器年度潜次纪录。2019年2月23日,“深海勇士”号在中印度洋洋脊热液场完成了第150次下潜。依据经费额度计算,4500米级载人潜水器国产化率达到95%,这也大大降低了运行成本,提高了科考性价比。

  中科院深海科学与工程研究所博士李季伟认为,在2018年航次中,“深海勇士”号?#32422;?#31471;海况环境的?#35270;?#24615;、全时段作?#30340;?#21147;大大加强。

  在南海科考航次中,“深海勇士”号在19天里连续下潜,总计完成20次下潜,并首次创造了52小时内连续下潜4次的纪录,这包含1次六级海况的布放和回收,3?#25105;?#26202;布放及回收,目前在国际?#29616;?#26377;俄罗斯具备夜晚布放与回收的能力。

  在西南印度洋科考航次中,“深海勇士”号在海况恶劣的西风带海域作业49天,共下潜43次,经受住了恶劣海况和复杂海底地形的考验。来自国内外8?#19994;?#20301;的26名科学?#20063;?#21152;下潜,进一步扩大了“深海勇士”号应用的开放程度,加快了潜水器应用的国际化步伐。

  通过这些航次,我国形成了与国际标准接轨的载人潜水器海上运行管理规范和标准,标志着我国进入从自主研制载人深潜器到拥有世界先进运行和作?#30340;?#21147;的崭新时代。

  “中国深度”期待更高纪录

  日前,一场特殊的高难度缝合?#36136;酰?#22312;?#26412;?#36827;行。有点特别的是,?#36136;?#23545;象是由高强度钛合金材?#29616;?#25104;的载人舱球壳的两个半球。这台?#36136;?#30340;缝合线长达6米,?#36136;酢?#20260;口”厚达105毫米。

  作为整个潜水器里规格最大的一个耐压容器,载人球舱材料十分特殊,球舱成败直接关系整个项目成败。工程师采用了一种创新的缝合方式——真空电子束焊接,这样规格厚度和长度的“缝合?#36136;酢?#22312;国内外从?#20174;?#36807;。焊接是在真空环境里完成的,工程师在真空室外操作?#30422;梗?#23545;准两个半球中间的赤道缝发射电子束。赤道缝温度高达1300多摄氏度,载人舱球?#28508;?#26059;转,工程师边焊?#21360;?/p>

  中科?#33322;?#23646;所钛合金研究部副主任雷家峰说,焊接必须是一个连续的过程,如果有断弧再重新起焊,焊接质量将会下降,“我们要求一次成功”。而这只是极限深度带来极限设计、极致制造的一个例?#21360;?/p>

  在“蛟龙”号和“深海勇士”号研制经验基础上,2016年,全海深(万米级)载人潜水器项目正式立项。“蛟龙”号在7000米处的压力是700个大气压,万米级载人潜水器还要增加400余个大气压。

  万米级载人潜水器总设计师、中船重工702所副所长叶?#32454;?#35785;记者,即使有之前的技术基础,高?#27807;?#28201;的深海环境给球壳焊?#21360;?#28014;力材料测试、锂电池质?#38752;?#21046;、液压元件?#35270;?#24615;等都带来了前所?#20174;?#30340;挑战。

  “很多技术都经历了曲折?#37096;饋!?#21494;聪说,虽然难度很大,好在有准备。“去年七月设?#24179;?#27573;全部完成,现在?#32771;?#24320;始陆续到货,三月进入总装阶段。2020年万米级载人潜水器将完成试验、?#24230;?#20351;用,创造新的‘中国深度’,进一步提升我国海洋探测能力与研究水平。”

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