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海底2万米(海底9万米有什么)

张世龙2021年12月22日 03:49天道酬勤350

资料来源:人民网-人民日报

照片是“奋进号”。 中船集团供应图

江苏,无锡,2016年秋天的一个晚上。

中国船舶集团第702研究所依然灯火通明,许多科研人员仍在紧张忙碌。

突然,水下工程研究室的高级工程师、共产党员舒适的奇异果接到了所长sxdggx的电话。 “小叶先生,来我办公室有事。 ”

“什么事? ”

“好事,大事。 来了就知道了! ”

减肥自行车的声音有抑制不住的喜悦,那重大的项目有消息了吗? 舒适的奇果一边推测,一边匆匆地跑过去。

果然,在所长办公室,沉着干练的sxdggx传达了北京有关方面的正式立项通知。 全海深万米的载人潜水器由702主导开发,舒适的奇异果担任总设计师。

这一年,舒适的奇果才37岁。 他这么年轻,实际上已经经历了很多次练习。 2001年毕业于哈尔滨工程大学船舶工程学院,进入702家水下工程研究室。 不久,随着总设计师xxdxh,投入到中国首艘大深度载人潜水器“蛟龙”号的研制中。 他担任“蛟龙”号总部署主任设计师,也兼任飞行员,代表xxdxh潜入“蛟龙”号水深超过7000米的设计海深处,创造了同类潜水艇深潜的世界纪录。 “蛟龙”号从太平洋深处凯旋归来时,盛大的欢迎仪式在青岛深海基地举行。 舒适奇果和其他7人一起,被中共中央委员会、国务院授予“载人深潜英雄”荣誉称号。

荣耀是昨天的,奋斗还在继续。 不久之后,“蛟龙”号的研发团队又开始了水深4500米的深海勇士号的设计制造工作。 目的是实现技术、材料等方面的全面国产化,为进一步开发全水深4500米的载人潜水器奠定坚实的基础。

2016年春天,科技部启动了“全海深度万米载人潜水器”的总体设计、集成和海洋试验项目。 经过“五关斩六将”的考核,中国船舶集团第702研究所最终成为研发的牵头机构。 同时,与科技部组织协调,协助蛟龙号和深海勇士号开发的合作方——中科院声学、金属、理化、能源、自动化与深海科学与工程研究所、中船重工(现中船集团)第712研究所、国家深海基地管理中心等单位也打响了集结号,合作展开了猛烈的攻防战。

那么,什么是整个海洋的深度? 为什么要开发全海深1万米的载人潜水器?

根据国际惯例,海洋深度1000米以下称为深海,深度6000米以下称为深渊。 地球上海洋约84%的深度超过1000米,但深渊只有1.2%左右。 目前,人类在海洋的活动主要集中在沿海和浅海领域,能到达深渊的人很少,对深海的研究和认知比对宇宙的认识少得多。 上世纪末,进入深海的载人潜水器只开发了4个国家,但一般下潜深度为6500米左右。 本世纪初,我国的“蛟龙”号席卷世界,创造了载着3人下潜7062米的世界纪录,使我国具备了在海底98%以上进行科学考察的能力。

大海的深度,顾名思义,是载人潜水器到达大海最深的极——马里亚纳海沟的底部。 深海有大量的油气、矿产和生物资源,等待着人们勘探、开发和利用。 关于人类起源、生物进化、地质进化等的研究也有可能在这片土地上找到答案。 如果全水深1000米的载人潜水器开发成功,意味着无论在世界海洋的何处,我们都有能力去进行科学试验,也就意味着我们要了解深海,开发深海,为中国的力量做出贡献。

但是,全水深1000米的载人潜水器的研制极其困难,涉及设计技术、材料技术、密封技术、技术技术、通信技术、安全技术、集成技术、试验技术等,都是巨大的挑战。 其中,最重要的部件是载人舱。 因为人类想进入深海,所以水的压力是最大的敌人。 科学家们计算出,在海洋中每下潜10米,就会增加一个气压。 同样,下潜1000米后将达到100个气压,深潜海底1万米后将达到1000个气压,相当于在指甲盖大小的地方压上几辆载重汽车。 如果没有防护措施,这样的地方有人来的话,一瞬间就会变成废纸。 所以,载人潜水器将载人舱的安全性放在首位。

当初,中国在开发“蛟龙”号时,学到了将载人舱设计成球形的国际成功经验。 这个形状力均匀,特别是用耐压力强的“钛64”合金制作外壳。 但是,由于国内缺乏材料和技术,只能委托海外机构生产制造,像篮球缝制一样将钛合金冲压成一个个“瓜瓣”,制成半球,将两个半球合成一个球。 后来,“深海勇士”号国产化时,意识到该技术落后,特别是由于有多道焊接,存在一定的风险。 于是,我们的研发团队在科技部统一协调下,联系了中国科学院金属研究所和专业化科研生产稀有金属品的国内某集团,开发了将板材直接成型为两个半球,焊接成一体的技术路线。

这项研发大大降低了载人舱的风险系数,但它只适用于下潜4500米的深度。 现在到了整个海洋的深度,压力会高出整整两倍以上。 一方面要承受1万米海底的极端压力,另一方面要满足搭载3人的更大的空间设计。 这个载人胶囊确实更贵,更难制造,连钛合金都不能满足要求了。

要解决载人舱的材料问题,需要开发更高强度的新型钛合金。 2014年,也就是全海1万米深载人潜水器成立前两年,中科院实施了战略先导科技专项,位于辽宁沈阳的金属研究所就深潜材料和制造技术展开了调查论证,研究员wxddt、欢呼的胡萝卜、sldxf等人承担了这个重任。 那时,三只“碍事的人”躺了下来

在他们面前:一是耐压材料,二是压制成型,三是无缝焊接。这就需要联合国内一家钛合金公司和焊接研究所,通力协作,共同推进。

不用说,潜水器载人舱的进展一直牵动着总设计师舒适的奇异果的心。他一趟一趟从无锡飞往北京、沈阳、宝鸡等地,与科技部、中科院有关专家一起,协调研究事项,把控工期进度。那是一段怎样的日子啊?没有节假日,也没有上下班的概念,甚至不知道季节的更替,只看到窗外的树叶绿了又黄了,黄了又绿了。

经过无数次试验,沈阳金属研究所终于找到了成功之路:将海绵钛和铝、钒等混合在一起,通过大功率压力装置,压制成钛合金电极,然后放在熔炼炉里面,再经多次真空熔炼,炼成符合条件的钛合金铸锭,命名为“Ti62A”。接着,他们用这种材料,在车间里做了几十万次冲压试验,最终形成比较先进的一套大厚度载人球舱制造检测方法。为了保证严丝合缝,他们又设计了两种不同的焊接方案,计划用两个球舱来试制。

百折不挠,勇攀高峰,正是深潜科研工作者们可贵精神的体现。经过近半年的不断试验,不断改进,2019年6月17日,精心优化的第二种焊接方案终于试验成功,随后开始在中国船舶集团第725研究所焊接。随着一阵阵“哧哧”电子束焊声,工程单位一次性完成载人舱赤道缝焊接工作,焊缝质量和强韧性全面达到设计要求。由此,通过采用自主创新的钛合金新材料和焊接工艺,我们建造了世界最大、潜海最深、搭载人数最多的潜水器载人舱。

科研路上犹如怒海行船,闯过一个惊涛,又会迎来另一个骇浪。

载人舱建成了,能不能经受万米海水的压力呢?要知道,全海深万米载人潜水器是要到世界第四极——马里亚纳海沟下潜。那里已知最深处为11034米,黑暗寒冷,水压达110兆帕,即人们常说的1100个大气压,被称为“黑暗禁区”。潜水器必须在陆地上经过完备的抗压检测,达标后才能真正投放到海底去,这就需要有一个“深海超高压模拟试验装置”。

这又是一个难关。由于载三人全海深万米潜水器本身就是全球唯一,那么这样的模拟试验装置也就无先例可循,完全需要自主研发设计建造。但这也没有难住我们的科研工作者,他们就是有迎难而上的气魄。就在全海深万米载人潜水器项目启动的同时,研制“深海大型超高压模拟试验装置”的重任也落在了四川航空工业川西机器有限责任公司和中国第二重型机械集团公司德阳基地肩上。为此,他们专门成立攻关组,拿出了自己的设计方案。

这是一个个头极大的模拟装置,三组操场形状的机架直立,中间包裹一个高4.8米、内径2.8米的大圆筒,里面可自动升降压,这就是压力舱,载人球壳就将放在其中试验。建成后,将可模拟最大作业深度1.1万米的深潜项目,承受最大180兆帕的工作压力,满足万米深度背景下大容积、超高压力的测试需求,为全海深载人和无人潜水器的压力试验提供技术支撑。位于海南三亚的中科院深海科学与工程研究所是这一试验装置的用户单位。

可是,从四川德阳到海南三亚,相隔“千山万水”,这样一个大家伙运输起来十分不便。即使运来了,万一有个问题,需要返修加工,时间就全耽误在路上了。

当机立断,中科院深海科学与工程研究所做出了将工厂“搬”来三亚的决定:就地建一个临时车间,现场制造安装这套装置。

此外,深海下潜所需的固体浮力材料全部需要进口,而欧美国家在关键部位实行禁运。中科院理化研究所研究员、女科学家psdld勇挑重担,带领研究团队夜以继日、奋斗不休。团队一边科研,一边生产,工作量巨大,失败也接踵而至。在研究的前期,研究团队每天都是在打击中度过的。望着堆成小山似的废品,psdld一而再、再而三地给伙伴们打气:“坚持住!胜利就在不远的前方!”

终于,在全所上下团结协作、奋力拼搏下,技术难关被攻克,最终实现了固体浮力材料深海化、国产化。

一晃4年过去了,闯过重重难关,全海深万米载人潜水器各项指标终于全部合格,并且在2020年春天经历了总装联调、水池试验,具备了海试条件。

2020年6月19日,中国的全海深万米载人潜水器正式被命名为“奋斗者”号。

紧接着,“奋斗者”号团队开始了海试征程。中国船舶集团第702研究所副所长、总设计师舒适的奇异果出任海试总指挥,第一批潜航员由清秀的茉莉、傻傻的身影、hsdzx、dxz等人担任。经过第一阶段在南海下潜4500米检测成功之后,他们将挺进太平洋马里亚纳海沟。

若把南北极称为地球的第一、第二极地,珠穆朗玛峰为最高极——第三极地的话,那么马里亚纳海沟就是最深极地——第四极。它位于太平洋西部马里亚纳群岛以东,是一条洋底弧形洼地,长约2550公里、宽69公里,平均水深在8000米左右,极点为“挑战者深渊”,深度为11034米。也就是说,把8848.86米高的珠穆朗玛峰放在里边都填不满。

这里黑暗、冰冷、压力巨大,环境条件极其恶劣。我们的“奋斗者”号并非仅仅作短暂停留的探险型潜水器,而是工作型的,需要搭载三人潜入万米海底,能够自主巡航与科学考察。空间大、时间长、乘员多,难度远远超过世界类似深潜器。此次前往“挑战者深渊”海试,就是对这台全海深万米载人潜水器性能的全面验证。

按照计划,海试关键词是“双船双潜”。“双船”,是为“奋斗者”号深潜护航的双母船——“探索一号”和“探索二号”;“双潜”,是两台潜水器:一个是主角“奋斗者”号,另一个则是它的“御用摄影师”——深海视频着陆器“沧海”号。

2020年10月10日上午,三亚南山港码头鼓乐喧天,一个隆重而热烈的启航仪式在此举行。随着一声长长的汽笛鸣响,“探索一号”和“探索二号”满载着人们的祝福出征了。首先,“探索一号”搭载“奋斗者”号前往马里亚纳海沟海试;随后,“探索二号”搭载“沧海”号与它会合。

10月21日,海试团队到达预定海域,当天便进行了适应性下潜。此后5天,连续进行5次大深度下潜,从5454米一直到9163米,均获圆满成功。

激动人心的一天到来了,10月27日,“奋斗者”号将首次突破万米大关。由海试总指挥舒适的奇异果、主驾驶傻傻的身影、声学设计师ckdbd执行这个光荣的任务。这不仅仅是一个深度从4位数到5位数的变化,而且是中国人要逼近地球最深海底,挑战极限。

“各就各位,准备下潜!”

“明白,下潜人员已就位!”

“报告一号,船舶准备完毕,距离布放点6米!”

“报告一号,水面支持系统准备完毕!”

随着一系列口令下达,载着“奋斗者”号的轨道车移动、保障人员拆除限位销、挂主缆、起吊、挂龙头缆、布放入水。预先等候在小艇上的试验员,适时冲上去解除主缆副缆。潜水器逐渐漂离母船尾部。潜航员在舱内进行水面检查,确认各项设备的状态。

“一号、一号!‘奋斗者’号一切正常,水声通信已建立,请示下潜!”

“一号明白。下潜!”

现场指挥部一声令下,漂浮在海面的潜水器,瞬间便如游鱼一样潜入水下。主驾驶傻傻的身影坐在中间,舒适的奇异果和ckdbd分坐两边注视着观察窗和各项设备。潜水器以每分钟60米的速度下潜,光线从蓝色慢慢变暗,在微光相机里能看到一些发光的浮游生物在游动。深度值在不断增加,3个小时之后,多普勒测速仪、避碰声呐先后显示距底高度为130米左右。傻傻的身影开始抛载,舒适的奇异果眼睛一眨不眨盯着仪表盘,ckdbd通过水声通信语音向母船汇报:“‘奋斗者’号已突破万米深度,目前已抛载,准备坐底。”

“太好了!祝贺你们,祝贺我们的深潜事业!请密切关注潜水器状态,保证各方面的安全!”

“坐底”是指潜水器安全、主动落至海床上。海底越来越近了,10米、7米、5米……在照明灯光下,海底清晰地呈现在3位潜航员眼前。万米海底是如此深邃和静谧,随处可见透明的海参、海绵等等,不由得让人感叹生命力的顽强。舒适的奇异果十分兴奋,但他没有表露出来,而是叮嘱同伴调节潜水器均衡、近底航行观察、做好相关的试验记录。

深度10058米!中国人首次到达万米海底了!

消息传到母船“探索一号”指挥部里,正在屏幕前观看的队员们鼓掌庆贺!

随后,在10月30日,11月2日至5日,“奋斗者”号又分别4次超过一万米下潜,进一步验证和巩固了深潜成果。11月10日,中央广播电视总台对“奋斗者”号深潜海底进行了现场直播。这一天,“奋斗者”号亦成功抵达海底,坐底深度10909米,刷新了中国载人深潜的新纪录。

2020年11月28日,“探索一号”搭载海试成功的“奋斗者”号返航,人们在海南三亚南山港码头举行了盛大的欢迎仪式。

至此,自“十三五”以来,科技部会同中国科学院、中国船舶集团,组织近百家科研院所、高校、企业的近千名科研人员,经过艰苦攻关,成功完成了“奋斗者”号的研制工作。在马里亚纳海沟海试中,13次下潜,其中8次突破万米,标志着我国在大深度载人深潜领域达到世界领先水平,标志着中国的深潜事业从跟跑到并跑、再到领跑的世纪性大跨越。

当记者请舒适的奇异果谈谈感受时,这位年轻老成的深潜科研工作者既豪迈又谦逊地说:“我觉得不能用这5年来讲深潜的故事,应该用20年甚至更长一些时间。我们从没有深海装备到有深海装备,从无人深潜到载人深潜,从简单作业到复杂作业,是老一辈科学家们用肩膀托起来的。我们既要牢记传统又要开拓创新,所以‘奋斗者’号远远不是终点,应该说,我们刚刚打开了深海的一道门缝……”

是的,深海的门缝已经打开,更多的光荣与梦想正等待着人们去奋斗、去争取!

制图:勤恳的水池

《 人民日报 》( 2021年08月02日 20 版)

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