海战深渊

世界上有37条深度超过6000米的海沟,这些海沟所在的地区被称为海战深渊。海底一万米的深渊,可谓科研的“无人区”。但是,随着对深渊的科学考察,一些认识正在被颠覆。

世界上有37条深度超过6000米的海沟,这些海沟所在的地区被称为海战深渊。到目前为止,它们是全球海洋中人类无法到达且知之甚少的地方。包括马里亚纳海沟在内的九条最深海沟分布在西太平洋,其中五条深达一万多米。

全海深载人潜水器又叫万米载人潜水器。2020年,中国一万米载人潜水器即将造访马里亚纳海沟最深的“挑战者深渊”,深海“舞台”上将上演一场“大戏”。

从陆地到游泳池

2020年3月,万米载人潜水器在中国船舶重工集团公司第702研究所完成总装,开始全过程水池试验。

水池试验在江苏省无锡市的一个人工水池中进行。水池试验是潜水器从陆地移动到水中的第一步。如果将10000米长的载人潜水器与一辆新车相比,经过测试的水池相当于一条“测试跑道”,供潜水器和未来操作潜水器的潜艇使用。

所谓全过程水池试验,要求潜水器在水池环境中模拟进行试验,潜水器和潜水器调试人员也需要参加联合训练,熟悉相关作业方案,使潜水器和潜水器都能满足出海的条件。

深入海底并不容易。第一个问题是海水带来的高压。7000米载人潜水器“蛟龙”在7000米处的压力为700个大气压。对于一万米载人潜水器,如果下降4000米以上,将增加400个大气压以上,相当于在一平方米的面积内运载一万多吨重物。潜水器上如此巨大的压力对潜水器的材料和结构设计提出了巨大的挑战。

潜水器除了承受巨大的水压外,还要携带相关人员和一系列科学设施在水中完成科学研究,进一步增加了万米载人潜水器的制造难度。

中国船舶重工集团公司第702研究所副所长、万米载人潜水器总设计师叶聪告诉记者,万米载人潜水器具有覆盖全球100%海洋的作业能力,由载人潜水器球壳、浮力材料等9项关键技术支撑。

比如载人潜水器的主要结构之一载人潜水器的球壳,可以说是终极设计制造。10000米载人潜水器的载人球壳不仅选用了钛合金,研究人员还大胆推翻了原来的设计,改变了以前使用的瓜瓣焊接方法。所谓的西瓜花瓣焊接法,就是先把西瓜花瓣做好,再焊成一个整体的球,但是这种方法焊缝多,工期长。万米载人潜水器采用半球形焊接,减少了焊缝数量,增加了工艺难度,但可靠性显著提高。

[科学技术]海底1万米!中国载人深潜将赴科研“无人区”

两艘母船护送潜水器

泳池测试预计将持续到今年6月。之后,万米载人潜水器将走出实验室,进入海试阶段。叶聪表示,在尝试最终的一万米潜水目标之前,预计潜水器将首先进行浅海试验。

然而,一万米载人潜水器无法到达马里亚纳海沟并自行潜水,因此需要乘坐。

为了保证试航的顺利进行,除了母船“勘探一号”外,还需要一艘试航支援船来支援母船。2018年12月20日,海南省出资购买了福建马尾船厂在建的一艘海洋工程船,该船后来被命名为“勘探二号”。与新造船相比,中科院深海科学与工程研究所以低于50%的低成本价格收购了一艘性能优异的船舶,大大缩短了船舶的建造周期,满足了万米载人潜水器试航时间窗的要求。

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2019年1月13日,“探索二号”在福建马尾成功发射。该船以电力推进为动力,配有两个全回转主螺旋桨、一个航道侧推和一个伸缩螺旋桨试验推,续航能力超过15000海里。该船配备了近10,000马力的主机装置,具有两级动力定位(dp)能力。优异的动态性能可以提高船舶在恶劣海况下的适用性和航行率。

同时,两级动态定位系统能够在单一故障的情况下自动保持船舶的位置和航向,使船舶具有灵活准确的操纵性能,提高船舶的运行效率。两艘船共设立了20个“深海移动实验室”,涵盖地质学、化学和生物学等各种专业方向。利用潜水器从10000米深海采集的数据和采集的地质生物样品,科学家可以在野外实验室进行样品分析和数据处理,然后通过船舶配置的低温和超低温样品库保存样品,靠近码头后运至陆地进一步研究。

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一般来说,马里亚纳海沟挑战者深渊试航需要提前至少六个月向外交部报告,并获得试航许可。所以按照正常取证流程,发现号2可能无法参加今年下半年的万米深潜测试。中国船级社广州审图中心和中国船级社福州分会了解相关情况后,在满足规范要求的前提下,提前做好准备,加班加点,仅用3个工作日就完成了30份ccs证书的取证工作。取得ccs证书后,还需要取得海事局的国籍证明。海南海事局以“探索二号”为试点,启动了国内首个船舶登记“一专办”,仅用一天时间就完成了外交部要求的国籍证书办理工作。

[科学技术]海底1万米!中国载人深潜将赴科研“无人区”

中国科学院深海科学与工程研究所海洋装备与运行管理中心主任唐古拉山告诉记者,取得船舶证书标志着船舶建造的完成。因此,在万米载人潜水器的海试期间,将有两艘船配备母船“发现一号”和母船“发现二号”进行支持和保障,共有120名科研团队成员。

用深海设备探索“无人区”

2016年7月,国家重点R&D计划“深海载人潜水器总体设计、集成及海上试验”正式启动。

总有人问叶聪为什么要越潜越深。这个问题的答案他已经说过很多次了:海底资源丰富。探索海洋、保护海洋、经营海洋、建设海上强国,都与深海潜水息息相关。高科技的深海潜水设备可以帮助我们更好地绘制深海的“宝藏图”。

海底万米深渊可谓科研“无人区”,全海深载人潜水器是“无人无人”的科研装备。以深渊进入技术和深渊探测技术为代表的深海技术,代表了国际深海工程技术的最高水平。放眼全球,参观过万米深渊的深潜器屈指可数。

过去人们认为6000米以下的海洋由于超高的静水压力、缺乏阳光和食物供应、特殊的海底地形、剧烈的构造活动等极端环境因素,应该是一个死气沉沉、与世隔绝、毫无生机的世界。但是,随着对深渊的科学考察,这些认识正在被颠覆。以深渊科学和深渊生命科学为代表的深渊科学研究,代表了国际深海科学研究的最新前沿。

深海设备是深海海洋调查的有力保障。随着深海调查技术的发展,近年来国际上开展了许多大规模的深渊调查活动,发现了更多的深渊新物种,深渊的生物量和生命力远超预期。

“中国的载人潜水器是中国深海科技的集中体现。之前投入使用的“深海勇士”和“震龙”,为中国制造全海深载人潜水器奠定了基础。全海深海载人潜水器建成投入使用后,将开创一个新的‘中国深度’,进一步提升中国海洋勘探能力和研究水平。”叶聪说。

叶聪也有一个小目标。他希望今年乘坐自己设计的潜水器参观万米深渊。(记者陈瑜)

标题:[科学技术]海底1万米!中国载人深潜将赴科研“无人区”

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