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专访“深海勇士”号总设计师:2020年去探海洋最深处

2020

12/29

09:48

来源

新京报

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  2019年10月14日至17日,有“中国海洋第一展”之称的海博会在深圳举行,不少海洋神器亮相。其中,就包括曾深潜海底4500米的“深海勇士”号。

  近日,“深海勇士”号总设计师胡震接受新京报记者专访。作为总设计师,他清楚地记得“深海勇士”号从立项研发、下潜试验到投身深海的每一个细节。

  继把“深海勇士”号送至4500米的深海,如今,胡震又有新任务——研制能直抵大洋最深处的11000米级载人潜水器。他透露,11000米级载人潜水器目前已经到了安装调试阶段,明年即将下潜试验,直探马里亚纳海沟最深处。

  “蛟龙”号一半设备从国外采购

  新京报:我国第一台载人潜水器,“蛟龙”号是怎样诞生的?

  胡震:“蛟龙”号是我接触到的第一个国家级大项目。实际上,“蛟龙”号从1992年就开始立项论证了,当时目的是进行海底矿产资源开发,这些资源大部分位于6000米深的深海海域,需要大量调查和科考,这就要求大家研发自己的深海载人潜水装备。

  由于当时国内的材料和工艺水平没有达到相关要求,直到2002年,“蛟龙”号才正式立项,2012年完成了全部海上试验,2013年正式投入应用。

  新京报:“蛟龙”号从立项研发到交付使用历经十年,经历了哪些困难?

  胡震:研制“蛟龙”号当时对大家来说是一个巨大的挑战,没有可参考的模型,没有资料可以了解相关工艺和技术,也不知道去哪里找制造材料。即便是电缆、插头或者水箱这样一个很小的部件,当时国内都没有研发。因此,“蛟龙”号很多技术是从国外引进或者与国际合作,一半左右设备都从国外采购。

  在这个过程中,大家也认识到,必须通过自主研发和生产,才能引领国家生产装备技术的发展。实际上,“蛟龙”号最后的成功也确实引领了技术革新,具有里程碑意义。可以说,从2005年到2015年,是大家国家生产技术和装备发展最快的十年。

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  海博会上展出的“蛟龙号”模型。新京报记者 王嘉宁 摄

  “深海勇士”号技术攻关花了五六年

  新京报:一般来说,下潜深度越深,研制难度越大。“蛟龙”号成功下潜7000米后,为何转而研发下潜深度为4500米的“深海勇士”号?

  胡震:“蛟龙”号50%的技术来自国外。“蛟龙”号还在进行海上试验时,就提出要研制真正自主设计生产的载人潜水器,4500米的下潜深度也是这时候提出来的。这一设计深度也结合了国内的科考目标和应用需求,例如我国南海科学考察、国际热门的海底硫化物开采。

  可以说,下潜7000米的“蛟龙”号让大家在深海装备领域“站起来”了,4500米的“深海勇士”号是让大家“蹲下去”。“蹲下去”是为了积累技术和突破技术,跳得更高,为万米载人潜水器的研制做准备。

  新京报:“深海勇士”号研发过程中遇到过什么难题?

  胡震:2009年到2014年是“深海勇士”号的关键技术攻关阶段,例如潜水器上的载人舱球壳、浮力材料、推进器,都是自主研发的。大家原本设想花三到四年时间来攻关关键技术,但实际上花了五六年,中间遇到的困难和挑战非常多。

  比如载人舱球壳,当时国内没有这种规格的材料,也没有这样的生产工艺,一开始设想的是学“蛟龙”号那套工艺路线,花费三年时间形成一个工艺方案,进行了一些验证,最后发现这套工艺路线相对来说还是比较落后,行不通。又转变思路向国际最先进的工艺路线靠拢。这其中每一步都走得很艰难,要经过反复验证,测试样件都做了成千上万件。

  又比如载人潜水器的超高压海水泵技术,它的材料、结构设计等都花了大量力气。在深海中要实现密封,要高效加压,随着深度的增加结构还不能变形,这种精细的控制很难。大家前前后后试验了上百种配方,陶瓷、金属、高分子等材料都试过,花了5年多才解决。

  通过“深海勇士”号的研制大家发现,很多技术攻关归根溯源是要解决基础材料和工艺的问题。深海装备制造的特点是量不大但难度高,所以在基础材料方面愿意研发的单位也少,要用的东西很难找。

  胡震在海上参与“深海勇士”号下潜试验。受访者供图

  4500米的深海是一个荒芜的世界

  新京报:你随“深海勇士”号下潜试验时,感受如何?

  胡震:“深海勇士”号的下潜非常顺畅。大家预计海试时间三个月左右,实际上50天就完成了,30来天一共下潜了28次,每次8到10个小时。试验目的是为了检测所有设备在深海的状态,技术、性能指标是否达到要求,是否能实现取样、探测等目标。另外,一台成功的潜水器需要配备一支成熟的运维队伍,试验也是对相关人员的培养。

  我随“深海勇士”号下潜过三次。第一次下潜时非常好奇,感觉海底世界跟想象的不太一样。4500米深的海底是一个比较荒芜的世界,生物分布稀疏,但有很多值得关注的东西,比如分布在那里的一些沉积物、深海的生态体系。

  新京报:投用以来,“深海勇士”号实行过哪些任务?

  胡震:“深海勇士”号第一次正式下海作业,是2018年3月在南海实行冷泉科考任务。所谓冷泉,就是可燃冰在水底挥发形成的气体带出来海水形成的喷泉,下潜主要是为了探测冷泉的挥发机制、物质含量等。整个2018年3月到6月,“深海勇士”号下潜了62次,除了冷泉科考,还进行了深海考古、打捞。

  我印象非常深刻的是,“深海勇士”号还在南海的西沙海槽发现了一片深海塑料垃圾区。在1000米至3000米的海槽里,怎么会有大量的塑料垃圾?今年6月,“深海勇士”号又去那里对垃圾做分类调查,就是为了摸清这些垃圾怎么会到几千米的深海海底,形成的这条塑料污染带是怎么来的。

  去年年底,“深海勇士”号还去了西南太平洋,实行多金属硫化物矿区探测开采任务,今年上半年一直在南海,目前在西北太平洋的马里亚纳海沟附近实行科考任务。

  胡震在工作车间检测相关设备部件。受访者供图

  万米级载人潜水器正在安装调试

  新京报:2016年,11000米级载人潜水器宣布立项研发,目前进度如何?

  胡震:大家的11000米级载人潜水器目前已经到了安装调试阶段。大家知道,地球上已知的海洋最深处,就是马里亚纳海沟10900多米的深渊。明年,11000米级载人潜水器将进行下潜试验,马里亚纳海沟是肯定要去的。

  新京报:与“深海勇士”号相比,下潜深度增加一倍多,11000米级载人潜水器的研制有哪些新难点?

  胡震:11000米级载人潜水器立项时,“深海勇士”号还没有真正完成,但相关核心技术已经成熟,所以大家决定在“深海勇士”号的基础上继续往更深的领域推进。到了11000米的深度,水压会更大,潜水器的相关部件需要使用更好的材料。例如,它的载人舱球壳使用的就是完全重新研发的一套材料,在国际上也达到非常先进的水平。

  新的深度对密封和结构技术也提出了新要求。原来的密封模式和结构形式到万米可能不一定达标,另外一些设备的功能也会因为深度变化受到影响,比如通讯、安全控制。高压和低温可能导致材料性能发生改变。如何克服这样的变化带来的影响,是需要攻关的部分。

  新京报:11000米级载人潜水器将如何助力科考?

  胡震:在整个地球的演变过程中,海底万米级的深渊是人类没有大量涉足的、长期未受到侵扰的区域,那里存在着大量化学物质、沉积物、岩石等,许多未知信息有待探索。另外,全球超过6000米深的海沟有二十多条,这些海沟都处在两个板块俯冲形成的地震带,到这些地区进行考察,将对了解地球的结构演变有很大帮助。

  科学家对这些机制的形成过程,以及那里的生态系统,都是非常感兴趣的。大家的载人潜水器,就是要把科学家带到这样的现场去。

  未来载人潜水器将向专业化发展

  新京报:从“蛟龙”号,到“深海勇士”号,再到11000米级载人潜水器,为什么“脚步不能停”?

  胡震:海洋占整个地球面积70%,其中90%以上是深海。深海是人类发展的资源宝库,也是科学发展的重要领域,更是维护国家海洋权益的主战场。深海装备是大家深海战略发展的一个基础和脊梁骨。

  “蛟龙”号是为了推进国家深海装备生产技术的发展而诞生的,它的成功引领了国产技术装备向深海发展,第一次带大家走向深海。“深海勇士”号是为了真正形成自主的生产研发体系和团队,实现生产装备的国产化。万米载人潜水器要达到国际上最先进的水平,引领国际潜水器的发展。

  新京报:如何评价近年来我国深潜事业的发展?

  胡震:在万米深海,每平方厘米的区域相当于有1000斤重的物体压着,要在这样的高压环境下实现载人飞行、作业,难度非常大。如果要用什么来形容载人潜水器研制的难度,我想说,“下五洋捉鳖”的难度不亚于“上九天揽月”,当然深潜和航天难的方向不一样。

  上世纪90年代,大家从事水下装备研发可以说是举步维艰。到2000年以后,国家对海洋越来越重视,投入这一领域的机构、企业、高校等也越来越多。职业生涯近三十年,我亲身经历了大家国家的深海装备从无到有、从弱到强的过程,确实在二三十年间取得了巨大进步。

  新京报:未来我国深海装备还将在哪些方面创新和突破?

  胡震:载人潜水器的研发最根本还是要靠基础材料和技术来突破。潜水器的发展从上世纪60年代到现在,可以说60年里所有进步都来自其他领域的科技进步,包括材料、电子技术、控制技术、通信技术,它们一起推动了深潜装备的发展。

  未来大家会结合新材料和新技术的发展,去研发定制化程度更高、应用目标更明确的载人潜水器。目前已有的载人潜水器,通用性更强,专业性稍弱,未来会在专业化方面进一步提升,例如针对军用、民用,应急打捞、海底考古、探险、资源开发等方面。专用性潜水器也会越来越便宜,还会结合人工智能等新领域,减少劳动强度,提升安全性能。

  新京报记者 吴娇颖 王嘉宁

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