劈波斬浪,「龍」潛深淵

中國載人深潛器「蛟龍」號創造了7062米的同類型深潛世界紀錄,它能夠幫助中國探索全世界99%以上的海域。「蛟龍」號在技術上具有近底自動航行和懸停定位、高速水聲通信和充油銀鋅蓄電池三大突破,就連著名導演占士·金馬倫(James Cameron)也是它的粉絲。

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(來源:視覺中國)

 

「蛟龍」本是中國古代神話中的一種似龍的神獸,牠能興雲雨、發洪水,平時則隱居在深潭湖泊當中,讓人既畏憚又敬仰。在當今中國,也有這樣一隻「蛟龍」,它乘風破浪,深潛遠航,卻是人類的好幫手。它就是中國第一台自主設計並集成研製的作業型深海載人潛水器「蛟龍」號。

 

那深潛器是甚麼呢?潛水器是具有水下觀察和作業能力的潛水裝置,用來執行水下考察、海底勘探、海底開發以及打撈、救生等任務。而海洋深處,作為世界上最神秘的地方之一,因其具有豐富的石油、金屬等資源及奇異的海底生物,一直都吸引着許多國家競相探索。這個探索過程,就需要藉助潛水器來完成。如果您對潛水有興趣,或許就會知道,海洋深處是一個極其安靜、漆黑的地方,水溫只有0℃~4℃,而且水的壓力非常大,所以對於深海的探索與對太空的探索非常相似,這也決定了對潛水器的研發和應用是一項非常複雜和頂尖的科研工作。而製造載人潛水器的要求則更高,需要考慮艙內的溫度、氧氣、通訊等各個方面的問題。

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海底礦藏(來源:視覺中國)

 

 

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「蛟龍」號的母船「向陽紅09」號(來源:視覺中國)

上世紀中葉,美國就已經開始研究載人深潛器,瑞士工程師Jacques Piccard和美國軍官Don Walsh曾在1960年搭乘探險型深潛器Trieste號進入海洋最深處——馬里亞納海溝(Mariana Trench),他們的下潛深度10916米至今仍是人類最深的下潛記錄。10916米是甚麼概念?相當於把世界上最高的山峰——珠穆朗瑪峰放入海內,峰頂都無法露出海面。迄今為止,下潛至萬米以下的也只有三個人,這第三個人就是大名鼎鼎的加拿大電影導演占士·金馬倫James Cameron),他也是一名深潛愛好者。值得一提的是,由他執導的著名電影Titanic就借用了俄羅斯「和平」號潛水器的許多拍攝片段。與探險型潛水器不同的是,作業型潛水器需要攜帶更多的科研設備,工作重心也以海底科考作業為主。此前僅有美、法、日、俄四國具有大深度載人深潛技術,作業型潛水器最大工作深度為日本Shinkai 6500號深潛器所保持的6527米。「蛟龍」號的研發與應用讓中國成為了第五個掌握載人深潛技術的國家。

 

「蛟龍」號的研發工作從2002年開始啟動。從2009年8月至2012年7月,「蛟龍」號分別進行了多次3000米級、5000米級和7000米級海試。其中在2012年6月27日的第五次7000米級海試中,「蛟龍」號在馬里亞納海溝下潛至7062米,創造了作業型載人潛水器最大下潛深度的世界紀錄。通過專家驗收後,「蛟龍」號正式進入了試驗性應用的階段。這幾年來,「蛟龍」號分別在南海、太平洋、印度洋等海域多次下潛,探查海底地形地貌,了解岩石、熱液、微生物群落的分佈特徵,以及對礦產資源和海底生物進行採樣等等。海底許多奇形怪狀的不明生物都是通過「蛟龍」號的「眼睛」而發現,但牠們究竟是甚麼,還要留給科學家們繼續探索。

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「蛟龍」號拍攝的深海魚(來源:視覺中國)

 

「蛟龍」號潛水器與其他國家的潛水器相比,有哪些特別之處呢?其中有三大技術突破最引人注目,分別是近底自動航行和懸停定位、高速水聲通信和充油銀鋅蓄電池

與汽車自動巡航功能類似,「蛟龍」號的自動航行技術也是為了緩解駕駛員的疲勞感。而這種自動航行技術還包括三種方式:自動定向航行,由駕駛員設定方向,讓「蛟龍」自動航行;自動定高航行,也就是讓「蛟龍」號與海底保持一定高度,這可以讓「蛟龍」號避免與海底起伏的山形相碰撞;自動定深航行,可以讓「蛟龍」號與海面保持固定距離。這三種航行方式可以滿足深潛員不同的工作需求。既然能走,還得能停,懸停定位技術就能幫助「蛟龍」號穩穩停在相應的位置,並且能抵抗洋流衝擊,不需要像其他國家的大部分深潛器一樣,需要坐底作業。

在陸地上,我們打電話需要靠電磁波,但到了深海裡,電磁波就完全無用武之地。而聲波可以在海水中傳播得很遠,於是水聲通信就成了海底通信技術的首選。它先將海底的信息從電信號轉換成聲信號,通過海水這一介質傳到母船,再由換能器傳回原來的電信號。這樣的高速水聲通信可以傳送文字、語音、圖像等信息,準確率達到90%。

「蛟龍」號需要經過幾個小時才能潛入到深海的目標位置,還要進行海底作業,能源如何供給就成為了一個大問題。充油銀鋅蓄電池是中國自主研發的大容量蓄電池,電量超過110千瓦,能為「蛟龍」號提供10小時以上的動力,是國際上容量最大的潛水器蓄電池之一。銀鋅蓄電池採用充油的方式存放,還能減輕整個潛水器的重量。

「蛟龍」號能夠研製成功,最自豪的當屬整個研究團隊。「蛟龍」號總設計師徐芑南先生如今已年過八十,在2002年「蛟龍」號潛水器在國家科技部立項時,徐老本已退休在家6年,而且身患心臟病、高血壓,一隻眼睛也僅存光感,但他仍然帶着夢想與責任接下了這個任務。在「蛟龍」號進行海試時,徐老甚至需要帶着滿滿一箱藥物、氧氣瓶和血壓計登船。如今研究項目大功告成,徐老也笑着感慨道:「搞了一輩子潛水器,一直有這個心願,想讓中國的潛水器可以在世界所有的海域活動,現在終於實現了。」談到「蛟龍」號能夠在7000米海深作業,徐老說:「那意味着中國從此可以探測全世界99%以上的海域。海洋開發、海洋利用、海洋保護是我們深海裝備研發的宗旨。」「在『蛟龍』號深海作業的基礎上,人類將對深海有一個更深入和全面的了解,對未來人類開發深海、利用深海有着很大意義。」

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「蛟龍」號的總設計師徐芑南(左)與潛航員葉聰(右)(來源:視覺中國)

 

作為深潛大國的日本也在隨時關注着中國深潛技術的發展,《日本時報》就稱「『蛟龍』號能夠抵達幾乎全世界海域的底部。這將使中國超越日本、俄羅斯、法國和美國,成為『深海潛艇俱樂部』中的佼佼者。」

 密切關注着「蛟龍」號的還有一位「狂熱粉絲」,那就是占士·金馬倫(James Cameron)。在「蛟龍」號獲得第十四屆CCTV中國經濟年度人物創新獎的頒獎典禮上,占士·金馬倫通過現場連線傳達了自己的祝賀:「載人深潛這項工作非常困難,你們的成就更為重要,讓『蛟龍』號能夠潛到7000多米,你們成功了。我相信你們所有這些設備可能都有自己的用武之地。」而一開始幫助他聯繫上「蛟龍」號團隊的就是那位最早下潛萬米的Don Walsh。

 

 

相關視頻:

實拍蛟龍號7000米深海拍攝視頻首度公開

CCTV《走近科學》 20171213 潛入深海(上)

CCTV《走近科學》 20171213 潛入深海(下)

 

參考資料:

《探秘中國載人深潛器「蛟龍」號 專家揭秘技術突破》 中國新聞網 2011/8/15

《徐芑南:7000米深=99%海域,海洋廣度開發有意義》  網易新聞 2012/6/19

《蛟龍號總設計師徐芑南:「我只是團隊中的一員」》 中國新聞網 2012/12/21

《日媒:「蛟龍號」可繪高精海圖 為中國潛艇開路》鐵血網 2011/7/16

《卡梅隆成功潛至馬里亞納海溝 欲同中國「蛟龍號」會面》  網易新聞 2012/4/10

上載日期:
2018年10月25日

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