“奮斗者”號(hào)全海深載人潛水器完成萬米海試 勝利返航

據(jù)中央廣播電視總臺(tái)中國之聲《新聞縱橫》報(bào)道，11月28日上午8時(shí)30分左右，隨著一陣汽笛聲響，在馬里亞納海溝結(jié)束科考任務(wù)的“探索一號(hào)”科考船在海南三亞南山港碼頭靠泊下錨，成功實(shí)現(xiàn)10909米坐底紀(jì)錄的“奮斗者”號(hào)也隨船勝利返航。我國成為世界上第二個(gè)實(shí)現(xiàn)萬米載人深潛的國家。

“奮斗者”號(hào)載人潛水器是“十三五”國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“深海關(guān)鍵技術(shù)與裝備”專項(xiàng)支持的深海重大科技裝備。如今，它探索萬米海底的奧秘，獲取了大量生物、地質(zhì)等深淵海底樣品，載譽(yù)而歸?！皧^斗者”號(hào)給人們帶來了怎樣的海底世界？完成萬米深潛紀(jì)錄的過程中，攻克了哪些技術(shù)難題？

11月10日8時(shí)12分，我國全海深載人潛水器“奮斗者”號(hào)成功坐底世界最深處馬里亞納海溝，坐底深度10909米，創(chuàng)造了我國載人深潛的新紀(jì)錄，三位潛航員第一時(shí)間向全國觀眾分享了他們的心情?！皧^斗者”號(hào)在馬里亞納海溝區(qū)域共開展了13次下潛，其中8次下潛超過10000米。

11月19日，“奮斗者”號(hào)第四次探底，來自中國科學(xué)院深海科學(xué)與工程研究所的女科學(xué)家賀麗生首次下潛，看到萬米深海的景象激動(dòng)不已。相比之下，同在載人艙的中科院聲學(xué)所高級(jí)工程師、“奮斗者”號(hào)副總建造師、主任設(shè)計(jì)師劉燁瑤平靜得多，承擔(dān)過“深海勇士”號(hào)下潛任務(wù)的他，已多次到過深海。劉燁瑤說：“這種心態(tài)還是來自于我們對(duì)‘奮斗者’技術(shù)狀態(tài)的一種自信。我們突破萬米其實(shí)不僅僅是深度從4位數(shù)到5位數(shù)，而是我們證明了中國載人深潛有實(shí)力挑戰(zhàn)深淵，對(duì)最深的海洋具備探索和科考能力。”

那么，裝有潛航員的潛水器是怎么完成萬米下潛的呢？潛水器下潛到什么深度、往什么方向行進(jìn)、如何取樣、什么時(shí)候上浮，完成這一系列動(dòng)作需要一個(gè)“駕駛員”，而這個(gè)“駕駛員”就是中科院沈陽自動(dòng)化所負(fù)責(zé)研制的控制系統(tǒng)。沈陽自動(dòng)化所水下機(jī)器人研究室副主任、“奮斗者”號(hào)萬米機(jī)械手項(xiàng)目負(fù)責(zé)人張奇峰表示，該所自主研制的智能化控制系統(tǒng)、電動(dòng)觀測(cè)云臺(tái)以及主從伺服液壓機(jī)械手等全海深技術(shù)裝備，有力支撐了“奮斗者”號(hào)實(shí)現(xiàn)高精度航行控制、全景科學(xué)觀測(cè)、高精準(zhǔn)作業(yè)取樣等功能。張奇峰介紹：“在這次下潛作業(yè)里面，我們也通過直播包括幾次現(xiàn)場(chǎng)連線的方式，看到了兩臺(tái)機(jī)械手在萬米海底做各種生物取樣、巖石取樣以及可靠操作的一些實(shí)驗(yàn)。整個(gè)控制系統(tǒng)和全海深機(jī)械手為‘奮斗者’號(hào)水下安全航行、機(jī)動(dòng)觀測(cè)和深海作業(yè)提供了有力支撐?！?/p>

從“深海勇士”號(hào)的4500米到如今“奮斗者”號(hào)的10909米，絕不是簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)變化，加倍的下潛深度意味著不止于加倍的技術(shù)攻關(guān)。就潛水器本身來說，如何完成萬米下潛，又如何平安浮上來，考驗(yàn)著選材和制作技術(shù)。中科院理化所研究員、“奮斗者”號(hào)浮力材料研發(fā)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人張敬杰介紹，此次“奮斗者”號(hào)潛水器采用的固體浮力材料，核心技術(shù)問題是要解決材料密度與強(qiáng)度的協(xié)同關(guān)系，既要密度低又要耐高水壓。張敬杰說：“為了保證安全，我們開展很多測(cè)試。首先是固體浮力材料本體，即浮力材料標(biāo)準(zhǔn)塊，根據(jù)要求對(duì)其進(jìn)行不同壓力條件全檢和抽檢測(cè)試；其次，我們還要根據(jù)總體設(shè)計(jì)對(duì)數(shù)千標(biāo)準(zhǔn)塊進(jìn)行粘接，加工成不同形狀和結(jié)構(gòu)的浮力材料構(gòu)件，并對(duì)其進(jìn)行抽檢測(cè)試，從而確保浮力材料滿足‘奮斗者’號(hào)總體設(shè)計(jì)要求，所以整個(gè)測(cè)試量非常大?！?/p>

“奮斗者”號(hào)深潛器的一大特點(diǎn)是載人。與深潛器一起下潛萬米深海的有三位潛航員。載人艙是全海深載人潛水器的核心關(guān)鍵部件，是人類進(jìn)入萬米深海的硬件保障和安全屏障。為了保證人員安全，中國科學(xué)院金屬研究所鈦合金團(tuán)隊(duì)采用自主發(fā)明的鈦合金新材料，建造了世界最大、搭載人數(shù)最多的潛水器載人艙球殼。中科院金屬所研究員、全海深載人潛水器載人艙項(xiàng)目負(fù)責(zé)人楊銳介紹：“在一般材料韌性和抗擊性的情況下，強(qiáng)度要大大提高，不提高只能勉強(qiáng)坐兩個(gè)人。第二個(gè)是做厚板，要保證性能和組織均勻性，這里面創(chuàng)造了很多第一，把國內(nèi)設(shè)備用到了極限。我們是國創(chuàng)而不是國產(chǎn)化，我們?cè)谑澜缟闲纬闪霜?dú)一無二的新材料。”

作為人類歷史上第4艘全海深載人潛水器，“奮斗者”號(hào)在研制建造及海試電視直播過程中突破了一系列關(guān)鍵核心技術(shù)。11月13日，“奮斗者”號(hào)完成了世界上首次載人潛水器與“滄?！碧?hào)著陸器在萬米海底的聯(lián)合作業(yè)，向全社會(huì)進(jìn)行了視頻直播。中科院深?？茖W(xué)與工程研究所高級(jí)工程師孫科林介紹：“‘滄?！?hào)上的多個(gè)相機(jī)和監(jiān)控相機(jī)的視頻傳輸?shù)剿婺复?，再?jīng)過水面母船衛(wèi)星直播系統(tǒng)，傳輸?shù)街醒霃V播電視總臺(tái)，實(shí)現(xiàn)萬米海底和中央廣播電視總臺(tái)演播室雙向視頻傳輸?！?/p>

實(shí)現(xiàn)這樣歷史性一刻歸功于中科院聲學(xué)所研發(fā)團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)的全海深水聲通信機(jī)以及多項(xiàng)聲納和慣性導(dǎo)航設(shè)備的系統(tǒng)集成。劉燁瑤表示，相較于“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)了完全國產(chǎn)化，突破了全海深難關(guān)，技術(shù)指標(biāo)更高，承擔(dān)了通信、探測(cè)、定位、導(dǎo)航等任務(wù)。劉燁瑤介紹：“水聲通信是潛水器和母船之間唯一的溝通橋梁，數(shù)字水聲通信在萬米深度下實(shí)現(xiàn)了雙方向母船和載人潛水器高速通信，完成了文字、語音、圖片和數(shù)據(jù)傳輸。聲學(xué)系統(tǒng)還實(shí)現(xiàn)了潛水器對(duì)海底超視距觀測(cè)和精細(xì)測(cè)量，對(duì)海底搜尋目標(biāo)物以及在海底復(fù)雜地形航行中對(duì)地形探測(cè)起到關(guān)鍵作用。通過超短基線定位聲吶、多普勒測(cè)速儀等多種設(shè)備和傳感器，實(shí)現(xiàn)了萬米深度輔助導(dǎo)航，完成連續(xù)自主精準(zhǔn)可靠水下導(dǎo)航和定位，實(shí)現(xiàn)了我們?cè)谌f米海底的大海撈針?！?/p>

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