20世紀末,國際海底區域競爭形勢越來越激烈。正像進入太空離不開航天器一樣,開發利用深海則離不開深海裝載裝備。擁有大深度載人潛水器和具備精細的深海作業能力,是一個國家深海技術競爭力的綜合體現。為推動中國深海運載技術發展,為中國大洋國際海底資源調查和科學研究提供重要高技術裝備,同時為中國深??碧健⒑5鬃鳂I研發共性技術,在國家海洋局組織安排下,中國大洋協會作為業主具體負責“蛟龍號”載人潛水器項目的組織實施。
2002年中國科技部將深海載人潛水器研制列為國家高技術研究發展計劃(863計劃)重大專項,啟動“蛟龍號”載人深潛器的自行設計、自主集成研制工作。由中船重工集團公司七〇二所、中科院沈陽自動化所和聲學所等約100家中國國內科研機構與企業聯合攻關,攻克了中國在深海技術領域的一系列技術難關。載人深潛試驗遵循“由淺入深、循序漸進、安全第一”的原則,經過6年努力,終于實現了耐壓結構、生命保障、遠程水聲通訊、系統控制等關鍵技術的突破,從而使“蛟龍號”具備了開展海上試驗的技術條件。
“蛟龍號”,長、寬、高分別是8.2米、3.0米與3.4米,空重不超過22噸,最大荷載是240公斤,它的外形像一條鯊魚,有著白色圓圓的“身體”、橙色的“頭頂”,身后裝有一個X形穩定翼,在X的四個方向各有1個導管推力器,最大速度為每小時25海里,巡航每小時1海里,當前最大下潛深度7062.68米,最大工作設計深度為7000米。“蛟龍號”有效負載220公斤(不包括乘員重量),載員3人;正常水下工作時間12小時。
2009年,我國在南海成功進行了20次下潛,最大下潛深度達1109米。由此,中國成為繼美國、俄羅斯、日本和法國之后世界上第五個具備1000米深度載人深潛能力的國家。之后至2012年,“蛟龍”號接連取得3000米級、5000米級和7000米級海試成功。2012年7月,“蛟龍”號在馬里亞納海溝試驗海區創造了下潛7062米的中國載人深潛紀錄,同時也創造了世界同類作業型潛水器的最大下潛深度紀錄。這意味著中國具備了載人到達全球99.8%以上海洋深處進行作業的能力。
“蛟龍”號是中國第一臺自行設計、自主集成研制的載人潛水器。據介紹,已經沒有任何關鍵的進口部件或設備會影響到中國“蛟龍”號載人潛水器今后的應用。從部件數量比例而言,“蛟龍”號目前的國產化率已達到58.6%。
“蛟龍號”載人潛水器的研制成功,提升了我國在深海技術領域的國際影響力,增強了中國海洋科技界走向深海的信心。
“蛟龍號”具備深海探礦、海底高精度地形測量、可疑物探測與捕獲、深海生物考察等功能,可以開展:對多金屬結核資源進行勘查,可對小區地形地貌進行精細測量,可定點獲取結核樣品、水樣、沉積物樣、生物樣,可通過攝像、照相對多金屬結核覆蓋率、豐度等進行評價等;對多金屬硫化物熱液噴口進行溫度測量,采集熱液噴口周圍的水樣,并能保真儲存熱液水樣等;對鈷結殼資源的勘查,利用潛鉆進行鉆芯取樣作業,測量鈷結殼礦床的覆蓋率和厚度等;可執行水下設備定點布放、海底電纜和管道的檢測,完成其他深海探詢及打撈等各種復雜作業。
為了保證“蛟龍號”穩定性,我國科研人員成功實現了近底自動航行和懸停定位、高速水聲通信、充油銀鋅蓄電池容量這三大技術突破。
自動航行即“蛟龍號”具備自動航行功能,駕駛員設定好方向后,可以放心進行觀察和科研?!膀札執枴爆F在可以完成三種自動航行:自動定向航行,駕駛員設定方向后,“蛟龍號”可以自動航行,而不用擔心跑偏;自動定高航行,這一功能可以讓潛水器與海底保持一定高度,盡管海底山形起伏,自動定高功能可以讓“蛟龍號”輕而易舉地在復雜環境中航行,避免出現碰撞;自動定深功能,可以 讓“蛟龍號”保持與海面固定距離。
懸停定位指一旦在海底發現目標,“蛟龍號”不需要像大部分國外深潛器那樣坐底作業,而是由駕駛員行駛到相應位置,“定住”位置,與目標保持固定的距離,方便機械手進行操作。在海底洋流等導致“蛟龍號”搖擺不定,機械手運動帶動整個潛水器晃動等內外干擾下,能夠做到精 確地“懸停”。在已公開的消息中,尚未有國外深潛器具備類似功能。
其次科學家們研發了具有世界先進水平的高速水聲通信技術,采用聲納通信,具有先進的水聲通信和海底微貌探測能力,可以高速傳輸圖像和語音,探測海底的小目標;
再次,“蛟龍號”上還配備多種高性能作業工具,確保它在特殊的海洋環境或海底地質條件下完成保真取樣和潛鉆取芯等復雜任務,以及運載科學家和工程技術人員進入深海,在海山、洋脊、盆地和熱液噴口等復雜海底進行機動、懸停、正確就位和定點坐坡,有效執行海洋地質、海洋地球物理、海洋地球化學、海洋地球環境和海洋生物等科學考察。
與某些探險型潛水器不同,中國“蛟龍號”深海探測器不是單純追求深度數字,其主要任務是深海科研和作業。當然,由于中國的深潛研究相比國外要晚50年,“蛟龍號”已經取得比較好的成績,但也只是技術與三四十年前的別國技術相比,而且優勢也不算明顯,“蛟龍號”只是深潛實驗,而且是初試水,技術還沒完全成熟,接下來水下時長以及穩定性的考驗還等待著我們。所以,中國深潛器取得一點進步,絕不能沾沾自喜,深潛研究仍然任重而道遠!
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