當(dāng)天，中國船舶集團有限公司第七〇二研究所(簡稱中國船舶702所)與中國科學(xué)院深海科學(xué)與工程研究所(簡稱中科院深海所)簽署了《全海深載人潛水器“奮斗者”號交付備忘錄》。

這標(biāo)志著中科院深海所正式負(fù)責(zé)“奮斗者”號的后續(xù)運維與管理。這個消息傳出，引起了國內(nèi)外的高度關(guān)注。

到底什么是全海深，萬米潛水器的研制有著怎樣的價值和意義?我國研制全海深載人潛水器經(jīng)歷了哪些艱難過程，其技術(shù)在國際處于怎樣的水平?未來全海深載人潛水器又將應(yīng)用在哪些方面，還有哪些關(guān)鍵技術(shù)需突破?

3月20日，科技日報記者采訪了相關(guān)研制和海試專家。

全球共有37條超過6000米的海斗深淵

同濟大學(xué)海洋與地球科學(xué)學(xué)院院長、“深海勇士號/奮斗者號”載人潛水器用戶科學(xué)指導(dǎo)委員會主任翦知湣告訴記者，所謂全海深是指所有海深，如位于西太平洋的馬里亞納海溝是已知的海洋最深處，深約11000米。

“今天，地球上仍然有人類未曾觸及和認(rèn)識的深海空間——海斗深淵。這類深海分布在大洋板塊向大陸板塊俯沖的地帶上，水深范圍從6000米到11000米左右，被科學(xué)家稱為‘海斗深淵’‘超深淵’或‘海溝’，代表著地球上最深的海洋區(qū)域。”中國船舶702所副所長葉聰說。

葉聰介紹，據(jù)統(tǒng)計，全球共有37條超過6000米的海斗深淵，所涉海域接近于我國的陸地面積。這些海斗深淵5個分布在大西洋，4個分布在印度洋，28個分布在太平洋。進(jìn)入科技發(fā)展的新階段，海斗深淵極為獨特的生命、環(huán)境和地質(zhì)現(xiàn)象，促使各國生物學(xué)家、環(huán)境學(xué)家、化學(xué)家、物理學(xué)家、氣候?qū)W家……都將目光聚焦在海斗深淵上。

記者了解到，近10多年來，隨著深海工程技術(shù)的進(jìn)步，海斗深淵科學(xué)已成為國際地球科學(xué)尤其是海洋科學(xué)最新的研究前沿。目前，已有多個國家先后啟動了針對海斗深淵的科學(xué)研究計劃，如日本和英國資助的HADEEP計劃、美國基金會支持的HADES計劃等，并正在緊鑼密鼓地實施之中。如HADEEP則是英國和日本之間的一個國際合作項目，已經(jīng)在全球5個海斗深淵中投放了全海深著陸器，對深淵生命科學(xué)開展系統(tǒng)研究。

事實上，長期以來，科學(xué)界對海斗深淵生命、環(huán)境和地質(zhì)過程的了解十分有限。在我國“蛟龍”號深海潛水器之前，幾個先驅(qū)國家(美國、日本、英國、新西蘭等)，使用深拖、抓斗、沉積柱采樣器、生物誘捕器、著陸器、潛標(biāo)、載人或無人潛水器等技術(shù)手段，對馬里亞納海溝、阿留申海溝、克馬德克海溝、湯加海溝、菲律賓海溝、日本海溝、千島-堪察加海溝、爪哇海溝、波多黎各海溝等海斗深淵進(jìn)行了零星的科考工作。

同樣，我國之前幾乎所有的海洋科研項目也都局限在小于5000米水深的海域，海斗深淵科學(xué)及技術(shù)仍然屬于尚待開辟的領(lǐng)域和戰(zhàn)線。

“探索海底世界也并非易事——海水深度每增加10米，水中物體所要承受的海水壓力就會增加一個大氣壓。如果是在10000米的海底，所要承受的壓力將達(dá)到1000個大氣壓，相當(dāng)于每一個手指甲蓋大小的面積上就得承受約1噸的重量，這樣的壓力足以摧毀大部分的科學(xué)考察設(shè)備。”葉聰說，海斗深淵中無處不在的巨大深水壓力，是阻止人們探索這些地球上最深海域的首要障礙。

“奮斗者”號在萬米級擁有綜合性技術(shù)實力

相關(guān)專家介紹，2014年4月，中國科學(xué)院正式啟動了“海斗深淵前沿科技問題研究與攻關(guān)”先導(dǎo)專項(B類)項目。緊接著，在國家重點研發(fā)計劃“深海關(guān)鍵技術(shù)與裝備”重點專項中，支持開展全海深載人潛水器總體設(shè)計、集成與海試項目，也就是研制“奮斗者”號載人潛水器。其中， 中國船舶702所牽頭負(fù)責(zé)“奮斗者”號的總體設(shè)計和集成建造，中科院深海所是“奮斗者”號的業(yè)主單位及海試任務(wù)牽頭單位。

“該項目主要利用‘蛟龍’號深海潛水器和深海探測設(shè)備在馬里亞納海溝進(jìn)行科學(xué)考察與試驗，建立和發(fā)展我國海斗深淵生物學(xué)、海斗深淵生態(tài)學(xué)、海斗深淵地學(xué)等多個學(xué)科體系，并以此為引導(dǎo)，進(jìn)一步攻克全海深潛水器關(guān)鍵技術(shù)及全海深探測裝備關(guān)鍵技術(shù)，推動我國深�？茖W(xué)和深海裝備技術(shù)向最深的海洋區(qū)域進(jìn)軍。”葉聰說。

作為人類歷史上第4艘全海深載人潛水器，為實現(xiàn)萬米海底作業(yè)目標(biāo)，“奮斗者”號研發(fā)團隊歷經(jīng)5年艱苦攻關(guān)，在耐壓結(jié)構(gòu)設(shè)計及安全性評估、鈦合金材料制備及焊接、浮力材料研制與加工、聲學(xué)通信定位、智能控制技術(shù)、鋰離子電池、海水泵、作業(yè)機械手等方面，實現(xiàn)多項重大技術(shù)突破，核心部件國產(chǎn)化率超過96.5%。

葉聰告訴記者，從2020年7月到11月，“奮斗者號”載人潛水器正式進(jìn)入海試，共進(jìn)行了30個潛次的試驗，累計海底作業(yè)時間141小時48分。其中， 在馬里亞納海溝下潛13次，11人24人次參與了8個超過萬米的深海試驗。在挑戰(zhàn)者深淵最深區(qū)域進(jìn)行了6個潛次，單潛次海底作業(yè)時間超過6小時，最長水中時間達(dá)13小時，最大下潛深度為10909米。

3月16日，參與驗收專家組人員一致認(rèn)為，“奮斗者”號在萬米級海試中顯示的優(yōu)勢，諸如，可乘載3人的艙體，海底連續(xù)6小時的作業(yè)能力、海試過程中8次抵達(dá)萬米深的海底，在多種類科考樣品的采集及多次目標(biāo)搜尋布放回收作業(yè)中展示的作業(yè)能力、自動巡航以及鏈接水面的高速數(shù)字水聲通信等特點，表明了“奮斗者”號在萬米級所擁有的綜合性技術(shù)實力。“奮斗者”號海試現(xiàn)場驗收得分達(dá)到99.25分。

“奮斗者”號研發(fā)和海試的成功代表我國深海高科技的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展。這一成功同時也標(biāo)志了人類在經(jīng)歷了六十多年持續(xù)不懈的努力后，萬米級載人深潛開始從簡單的極限挑戰(zhàn)和探險階段邁入了可在海洋極限深度進(jìn)行常規(guī)科考作業(yè)的時代，這一進(jìn)步將極大地更新人類對深海尤其是海斗深淵的理解和認(rèn)識。

“奮斗者”號研制及海試的成功，顯著提升了我國載人深潛的技術(shù)裝備能力和自主創(chuàng)新水平，推動了潛水器向全海深譜系化、功能化發(fā)展，為探索深�？茖W(xué)奧秘、保護(hù)和合理利用海洋資源提供了又一利器，為引導(dǎo)公眾關(guān)心認(rèn)識海洋、提升全民海洋意識、加快建設(shè)海洋強國作出了突出貢獻(xiàn)。

未來將搭載更多科學(xué)家遨游海洋最深處

在葉聰看來，隨著我國萬米載人潛水器的技術(shù)不斷完善，在不久的將來，我國自主研制的萬米載人潛水器，將搭載著更多我國科學(xué)家自由自在遨游在世界海洋的最深處，實現(xiàn)自己的科學(xué)夢想。

記者了解到，“奮斗者”號連續(xù)和重復(fù)多次的萬米級海試，不但驗證潛水器總體性能穩(wěn)定和系統(tǒng)工作可靠，能夠滿足大深度載人潛水器的安全規(guī)范要求。同時，通過使用了國生產(chǎn)的載人艙、浮力材料、鋰電池、推進(jìn)器、海水泵、機械手、聲學(xué)通信、液壓泵、水下 定位、航行控制、成像聲吶等關(guān)鍵設(shè)備和核心技術(shù)，也為國產(chǎn)水密接插件提供了萬米深度的試驗機會，全面驗證了載人潛水器的全海深作業(yè)能力和實用價值，更為后續(xù)的運維應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

“深海勇士號/奮斗者”號載人潛水器用戶科學(xué)指導(dǎo)委員會委員、 中國21世紀(jì)議程管理中心海洋處原處長孫清，是“蛟龍”號、“深海勇士”號和“奮斗者”號三次交付的參研者和見證者。在回顧我國深海裝備發(fā)展歷史并代表委員會發(fā)言時，她說，“‘奮斗者’號全海深載人潛水器正式向業(yè)主單位交付，是我國邁向深�？瓶伎蒲懈叻宓牡谝徊剑�也是重要一步，但后面還有很多工作要做，不少新的難題要攻克。”

根據(jù)2019年科技部作出的決定，中科院深海所作為“奮斗者”號業(yè)主單位，第一期是5年。為保障“奮斗者”號后續(xù)的規(guī)范、高效運維，約定移交方與接收方的責(zé)權(quán)范圍，包括業(yè)主方負(fù)責(zé)接收研制方移交的設(shè)備、物品、軟件、文件，并承擔(dān)“奮斗者”號運維與管理責(zé)任，負(fù)責(zé)提供潛水器運營保障條件、保持潛水器技術(shù)狀態(tài)、進(jìn)行必要的技術(shù)升級、培養(yǎng)操作與技術(shù)保障隊伍等，與此同時，接受中國21世紀(jì)議程管理中心海洋處的監(jiān)督指導(dǎo)，并根據(jù)其要求匯報“奮斗者”號運維使用情況及技術(shù)狀態(tài)等。

相關(guān)專家透露，目前,“奮斗者”號在萬米級海試過程中尚有少量未達(dá)標(biāo)的內(nèi)容和科目，下一步項目團隊將根據(jù)實際需求進(jìn)行改進(jìn)完善。

中國船舶702所所長何春榮也認(rèn)為，從2020年7月1日啟航開展南海海試，到11月30日完成馬溝海試成功返航，從研制到海試非常艱難。特別是通過海試隊員們的團結(jié)協(xié)作、拼搏奉獻(xiàn)，“奮斗者”號成功經(jīng)受住了考驗，順利完成了海試驗證，交上了一份完美的答卷。目前，盡管“奮斗者”號的研制任務(wù)圓滿結(jié)束了，但對“奮斗者”號而言，未來的應(yīng)用實踐還有更長的征途，大家都等待它去創(chuàng)造輝煌。

專家介紹，目前，支撐海斗深淵科學(xué)研究的探測裝備技術(shù)也正成為國際海洋科技競爭的焦點，這體現(xiàn)了一個國家深海工程技術(shù)水平。這些海斗深淵探測裝備技術(shù)包括著陸器技術(shù)、傳感器技術(shù)、特種材料技術(shù)、水下自治機器人技術(shù)、水下遙控機器人技術(shù)、水下滑翔機技術(shù)、載人潛水器技術(shù)等，涉及材料、能源、導(dǎo)航、控制、自動化、運載、作業(yè)等多個深海高技術(shù)領(lǐng)域。

值得一提的是，目前，為推動“深海勇士”號、“奮斗者”號等載人潛水器在我國深海(深淵)科學(xué)研究、海洋資源調(diào)查、應(yīng)急救撈等工作中發(fā)揮更大作用，在前期“深海勇士”號已經(jīng)開展三年的高效運維、開放共享的工作的基礎(chǔ)上，經(jīng)過與同濟大學(xué)、廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局、中山大學(xué)等多家合作單位研討商議，中科院深海所牽頭發(fā)起成立了“深海勇士號/奮斗者號”載人潛水器用戶科學(xué)指導(dǎo)委員會。

同濟大學(xué)翦知湣教授透露，今后，載人潛水器用戶科學(xué)指導(dǎo)委員會將搭建一個面向“深海勇士”號 、“奮斗者”號載人潛水器科學(xué)應(yīng)用的溝通和交流平臺，推動全海深載人潛水器全面技術(shù)升級和作業(yè)能力提升，進(jìn)一步拓展其在深海(深淵)前沿科學(xué)研究及其他領(lǐng)域的應(yīng)用潛力，積極推動開展載人深潛國際合作，促進(jìn)學(xué)術(shù)共同體的多學(xué)科交叉融合與應(yīng)用。