陳福民

3759米、4027米、5000米、7000米……這是一組開(kāi)創(chuàng)中國(guó)載人潛海歷史的數(shù)字。短短一年里，中國(guó)“蛟龍?zhí)枴睗撍?，在全世界的矚目下，下潛紀(jì)錄一破再破，使得我國(guó)逐漸邁進(jìn)深潛技術(shù)強(qiáng)國(guó)行列……

初試鋒芒

2010年5月31日，“向陽(yáng)紅9號(hào)”海試船一聲長(zhǎng)長(zhǎng)的鳴笛，在一曲情深意長(zhǎng)的《熱血頌》中，載著“蛟龍”號(hào)載人潛水器在江陰啟航，徐徐駛向我國(guó)南海，進(jìn)行3000米級(jí)的海上試驗(yàn)。

載人深潛試驗(yàn)遵循“由淺入深、循序漸進(jìn)、安全第一”的原則，海試將分階段逐步達(dá)到最大設(shè)計(jì)深度7000米。此前，只有美國(guó)、俄羅斯、日本和法國(guó)四國(guó)的深海載人潛水器能在3500米級(jí)深度自如展開(kāi)科研與勘測(cè)活動(dòng)。因此，“蛟龍”號(hào)這次載人深海試驗(yàn)是初試鋒芒，也是書(shū)寫(xiě)中國(guó)載人深潛技術(shù)新的神話。

2009年8月，“蛟龍”號(hào)在南海成功進(jìn)行了20次下潛，50米、300米共下水19次。那年的8月15日至24日、50米級(jí)海試時(shí)，水聲通信一直不能建立，海試母船無(wú)法找到潛水器；8月28日、300米級(jí)海試時(shí)，一只主蓄電池爆裂；1000米級(jí)海試期間，遭遇惡劣天氣，最后只能選擇10月3日下水。這一天進(jìn)行了高速水聲通信的試驗(yàn)，“蛟龍”號(hào)成功下潛到1109米，完成了既定任務(wù)。

鑒于上一次的教訓(xùn)，進(jìn)行3000米級(jí)海試前，“蛟龍”號(hào)首先進(jìn)行了模擬壓力測(cè)試和密封性能測(cè)試。壓力測(cè)試中，潛水器被放置在一個(gè)密閉的壓力桶裝置里，以水增壓模擬7000米深處海水壓力的方式，對(duì)每個(gè)部件進(jìn)行了70兆帕壓力考核。5月31日上午，第二次海試起航儀式舉行，此次海試歷時(shí)49天，共計(jì)下潛17次，最深的一次達(dá)到海下3759米。

2010年7月13日，當(dāng)三名潛航員依次進(jìn)入潛水器后，母船上的吊車(chē)將它輕輕地放在海面上。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間調(diào)試后，”蛟龍”號(hào)潛水器以每分鐘37米的速度緩緩下潛。

當(dāng)天的海面溫度為30℃，艙內(nèi)溫度為39.7℃。下潛就像乘電梯下降，望著深度顯示表上跳動(dòng)的數(shù)字，海水溫度也隨深度增加而下降，艙內(nèi)逐漸由熱變涼，到了深海，艙內(nèi)溫度會(huì)保持在15℃左右。

大海表面波瀾起伏，越往下沉則越發(fā)靜謐。載人艙有三個(gè)圓圓的窗戶(hù)，下潛人員就是通過(guò)它們來(lái)觀察水下及海底世界。緊接著的下潛過(guò)程是一個(gè)勻速運(yùn)動(dòng)，每次試驗(yàn)依據(jù)不同要求，潛水器駕駛員和水面支持母船每隔5分鐘或者20分鐘就可能進(jìn)行一次通話。

潛航工作中，潛水器需要接受海水壓力的考驗(yàn)。3000多米的深海，潛水器所承受的壓力將達(dá)到每平方米3000多噸，一個(gè)成年人的手掌大概是0.01平方米，這意味著載人艙表面一個(gè)手掌大的面積就將承受30多噸的壓力。

這是第4次下潛到海面3000米以下。在探照燈光下，淡灰色的海底清晰可見(jiàn)，不知名的小魚(yú)在游動(dòng)。在打開(kāi)懸浮定位功能后，深潛器停住，機(jī)械臂開(kāi)始展開(kāi)取樣。在試驗(yàn)海區(qū)的海底彌漫的是顆粒極小的沉積物，只要潛水器有微小的位移，都會(huì)“煙霧彌漫”。因此當(dāng)潛航員通過(guò)機(jī)械手操縱”蛟龍”號(hào)完成插國(guó)旗、布放寓意中國(guó)載人深潛成功的龍宮標(biāo)志物等任務(wù)時(shí)，都要很輕地操作。

進(jìn)行海試的地方剛好是一塊非常平整的海底，完成當(dāng)天的預(yù)定任務(wù)后，“蛟龍”號(hào)繼續(xù)在海底定高(在設(shè)定的離地高度，自動(dòng)跟蹤海底地形)緩慢航行，下潛了兩次，最大深度都是3757米。結(jié)果就在最后一次下潛完成，正在巡航準(zhǔn)備兜一圈就上來(lái)的時(shí)候，兩位試航員發(fā)現(xiàn)了一個(gè)坑，那個(gè)坑剛好深兩米，于是，下午4時(shí)53分23秒，到達(dá)了該海域最大深處3759米。下午6時(shí)左右，“蛟龍”號(hào)在海面落日余暉中浮出海面，順利返回“向陽(yáng)紅9號(hào)”實(shí)驗(yàn)?zāi)复?。?dāng)天的下潛時(shí)間為9小時(shí)零3分，驗(yàn)證了深潛器在3000米級(jí)水深的各項(xiàng)性能和功能指標(biāo)，包括耐壓結(jié)構(gòu)及設(shè)備、水面支持系統(tǒng)、無(wú)動(dòng)力下潛上浮系統(tǒng)、蓄電池及供電設(shè)備等18個(gè)項(xiàng)目。這也標(biāo)志著中國(guó)首次載人深潛3000米級(jí)海上試驗(yàn)取得成功。

再次突破

2011年7月3日，即又一次海試起航后第三天，“向陽(yáng)紅9號(hào)”實(shí)驗(yàn)?zāi)复案构敝詾楹赖摹膀札垺碧?hào)，朝著遙遠(yuǎn)的東北太平洋開(kāi)進(jìn)，開(kāi)始執(zhí)行為期約47天的5000米級(jí)海上試驗(yàn)任務(wù)。

7月16日下午2時(shí)，“向陽(yáng)紅9號(hào)”實(shí)驗(yàn)?zāi)复诌_(dá)東北太平洋海試區(qū)域。這次海試將沖擊下潛5000米深度的目標(biāo)，開(kāi)展海底照相、攝像、海底地形地貌測(cè)量、海洋環(huán)境參數(shù)測(cè)量、海底定點(diǎn)取樣等作業(yè)試驗(yàn)與應(yīng)用。

與3000米試驗(yàn)相比，5000米試驗(yàn)有哪些具有挑戰(zhàn)性的難度？由于在5000米水深處，1平方米的面積大概要承受5000噸的壓力，比3000米水深時(shí)多出2000噸。這樣大的海水壓力給深潛器的結(jié)構(gòu)、材料等方面提出很高的要求。同時(shí)，隨著下潛深度的增加，通訊能力也將承受更大的考驗(yàn)。

此次選擇遠(yuǎn)離祖國(guó)的東北太平洋海域進(jìn)行海試，主要有兩個(gè)原因：一是該海域深度在5000～6000米之間，深度適合本次海試；二是中國(guó)大洋協(xié)會(huì)和國(guó)際海洋管理局2001年曾簽下東北太平洋多金屬結(jié)核資源勘探合同。在7.5萬(wàn)平方千米合同區(qū)域內(nèi)，我國(guó)擁有專(zhuān)屬勘探權(quán)和優(yōu)先開(kāi)發(fā)權(quán)。因此，這次“蛟龍”號(hào)還有一個(gè)任務(wù)就是勘探該礦區(qū)。在此進(jìn)行海試和勘探工作，是履約行為。

7月21日凌晨3時(shí)，海試現(xiàn)場(chǎng)指揮部下達(dá)了下潛指令，崔維成、葉聰、楊波三名潛航員駕馭著“蛟龍”號(hào)載人潛水器開(kāi)始了下潛任務(wù)。凌晨4時(shí)，下潛深度達(dá)到1777.7米；5時(shí)26分，到達(dá)4027米級(jí)海試區(qū)，潛水器拋棄壓載鐵后開(kāi)始上?。挥?時(shí)48分浮出水面，8時(shí)回收至甲板。整個(gè)下潛試驗(yàn)歷時(shí)5個(gè)小時(shí)，潛航員對(duì)潛水器水下各項(xiàng)功能進(jìn)行了試驗(yàn)，工作正常。

5000米深度的載人深潛試驗(yàn)，是對(duì)3759米深度成功下潛的延續(xù)，也是對(duì)未來(lái)沖擊7000米深度最終目標(biāo)的必經(jīng)積累。然而，天有不測(cè)風(fēng)云。據(jù)預(yù)報(bào)，未來(lái)3天當(dāng)?shù)仫L(fēng)力會(huì)在6～7級(jí)，浪高在2～3米之間，已不符合下潛規(guī)定條件。原定于7月22日進(jìn)行的第二次下潛試驗(yàn)被迫取消，但3天后海況如果好轉(zhuǎn)，試驗(yàn)仍將繼續(xù)。

參試人員利用3天時(shí)間，對(duì)設(shè)備進(jìn)行了檢修，等待著海況盡快好轉(zhuǎn)。7月25日，海試指揮部決定，“蛟龍”號(hào)將于7月26日凌晨1時(shí)30分進(jìn)行第二次下潛試驗(yàn)。

凌晨3時(shí)38分，第二次下潛試驗(yàn)任務(wù)正式開(kāi)始。參加下潛任務(wù)的潛航員為葉聰、楊波、付文韜三人，4時(shí)46分，“蛟龍”號(hào)下潛深度達(dá)到2000米；5時(shí)40分下潛深度達(dá)到4072米；6時(shí)07分，成功突破5000米級(jí)水深大關(guān)；6時(shí)17分，下潛至5056.8米水深；6時(shí)48分，潛水器拋棄壓載鐵后開(kāi)始上浮；9時(shí)30分浮出水面，10時(shí)回收至“向陽(yáng)紅9號(hào)”實(shí)驗(yàn)?zāi)复??！膀札垺碧?hào)整個(gè)下潛過(guò)程，各項(xiàng)儀器指標(biāo)及通訊正常。

整個(gè)海試過(guò)程，潛航員在5000米水深時(shí)對(duì)潛水器水下各項(xiàng)功能進(jìn)行了驗(yàn)證，多次進(jìn)行坐地試驗(yàn)，同時(shí)拍攝到海底生物照片。此次下潛成功，為后續(xù)第三次下潛——開(kāi)展海底觀測(cè)和取樣等水下作業(yè)奠定了良好基礎(chǔ)。

第三次下潛是在7月28日凌晨2時(shí)30分開(kāi)始，潛航員入艙、各部門(mén)準(zhǔn)備就緒后，海試現(xiàn)場(chǎng)指揮部發(fā)布下潛指令。5時(shí)30分，潛水器順利下潛至作業(yè)區(qū)域，潛航員“坐”在海底進(jìn)行深?？茖W(xué)考察作業(yè)。9時(shí)07分，潛水器順利下潛至5188米水深，9時(shí)12分完成海底作業(yè)開(kāi)始上浮，12時(shí)15分被回收至甲板。

此次下潛試驗(yàn)歷時(shí)9個(gè)小時(shí)，整個(gè)過(guò)程各項(xiàng)儀器指標(biāo)及通訊正常。完成了一系列的深海作業(yè)和應(yīng)用任務(wù)，包括近底巡航、多次坐地，開(kāi)始進(jìn)行海底照相攝像、海底地形測(cè)深側(cè)掃考察等作業(yè)，并發(fā)現(xiàn)海底有大量的多金屬結(jié)核。由于剛剛經(jīng)歷了5000多米海底的低溫和巨大的水壓，潛水器表面油漆有些許脫落。

7月30日凌晨4時(shí)26分，“蛟龍”號(hào)載人潛水器被布放在水面上，12分鐘后開(kāi)始第四次下潛試驗(yàn)。7時(shí)29分在深度5182米的位置坐底，并成功安放了中國(guó)大洋協(xié)會(huì)的標(biāo)志和一個(gè)東陽(yáng)木雕“中國(guó)龍”，之后完成了海水、海底生物的提取以及采集，并取回廣泛分布于作業(yè)海底的21顆共0.8千克的錳結(jié)核和海底沉積物樣品。科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，這些錳結(jié)核中含有錳、銅、鈷、鎳、鉬、鈦等30多種元素。僅太平洋底的錳結(jié)核中便含錳4000億噸、鎳164億噸、銅88億噸、鈷98億噸，其金屬資源相當(dāng)于陸地上總儲(chǔ)量的幾百倍甚至上千倍。

有意思的是，這次“蛟龍”號(hào)下潛試驗(yàn)中幾經(jīng)嘗試，抓住一只“白蘿卜”。那是下潛至最大深度5184米時(shí)，有個(gè)主要的作業(yè)內(nèi)容叫深海取樣，即采集深海生物活樣本。此次“蛟龍”號(hào)大約每航行30～50米就會(huì)發(fā)現(xiàn)一個(gè)肉眼可見(jiàn)的生物，主要是海參、海星、海綿等。第一個(gè)獵物便是一個(gè)長(zhǎng)約30厘米、直徑約10厘米、乳白色、半透明的海參?？瓷先?，它就像一個(gè)“白蘿卜”。在距離它7～8米時(shí)，潛航員提前將機(jī)械手手爪張開(kāi)并且對(duì)準(zhǔn)它，靠近時(shí)手爪一關(guān)閉，就抓到了，并把它放進(jìn)生物籃里。

這時(shí)，潛航員發(fā)現(xiàn)了第二個(gè)獵物，長(zhǎng)約20厘米、直徑約8厘米的紫色的海參，人稱(chēng)“紫茄子”。不料，正在手爪關(guān)閉的那一刻，潛航員發(fā)現(xiàn)生物籃里面的那個(gè)“白蘿卜”游出來(lái)了！于是趕緊停下前進(jìn)中的“蛟龍”，然后做一個(gè)輕微的上浮，想把“白蘿卜”重新兜進(jìn)籃子里面。這時(shí)候，機(jī)械手也暫時(shí)放棄“紫茄子”，轉(zhuǎn)戰(zhàn)“白蘿卜”，但最終“白蘿卜”還是溜走了。

因?yàn)椤膀札垺钡耐Ｖ骨斑M(jìn)，又打了一個(gè)上浮，海底的煙塵起來(lái)了?！白锨炎印倍氵M(jìn)了煙塵，看不到它的具體位置?！膀札垺碧?hào)在海底坐了20分鐘，但煙塵久留不散，不得不放棄“紫茄子”，再次轉(zhuǎn)移戰(zhàn)場(chǎng)。由于規(guī)定的上浮時(shí)間快到了。潛航員變得“實(shí)際”起來(lái)了，在抓到另一只“白蘿卜”后，就用機(jī)械手壓住生物籃的蓋子，立刻拋載上浮了。

13時(shí)2分，”蛟龍”號(hào)順利返回到“向陽(yáng)紅9號(hào)”實(shí)驗(yàn)?zāi)复瑲v時(shí)近9個(gè)小時(shí)的下潛取得圓滿(mǎn)成功。這次下潛也打破了2010年創(chuàng)造的543分鐘的最長(zhǎng)水下工作時(shí)間的紀(jì)錄，達(dá)到了554分鐘。

“蛟龍”號(hào)一系列海試的最終目標(biāo)是完成7000米海試，5000米級(jí)海試是開(kāi)展7000米海試的關(guān)鍵階段。每一次海試都是為下一次更深海試提供幫助，尋找新問(wèn)題。3000米海試同樣不例外，通過(guò)3000米海試發(fā)現(xiàn)最大的問(wèn)題就是“蛟龍”號(hào)的作業(yè)性能不足，包括機(jī)械手、視頻、定位等功能不理想，目前已經(jīng)全部進(jìn)行了改進(jìn)。這次5000米水深海試成功，“蛟龍”號(hào)可以到達(dá)70％的全球海洋洋底，為2012年沖擊世界紀(jì)錄的7000米海試奠定基礎(chǔ)。那時(shí)，“蛟龍”號(hào)載人潛水器將創(chuàng)造全球載人潛水器下潛深度之最，標(biāo)志著中國(guó)人能在全球99.8％的海底“踱步”，也將證明我國(guó)載人深潛技術(shù)達(dá)到了世界前列。