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“蛟龙”深海拓权

2011-12-29孙滔

财经 2011年19期


  “十二五”开局之年,中国探索开发国际海底区的雄心渐露,“蛟龙”号下潜与成功申请到新的多金属硫化物矿区专属勘探权和优先开发权使其步调更显清晰。
  8月1日,中国“蛟龙”号载人潜水器在东北太平洋海域下潜到最大深度5180米,完成了沉积物取样、微生物取样、热液取样器ICL功能测试、标志物布放、6971通信测距等作业,进一步验证了载人潜水器在大深度条件下的作业性能及稳定性。
  值得注意的是,“蛟龙”号下潜位置正在中国大洋矿产资源研究开发协会(下称中国大洋协会)多金属结核勘探合同区内。该海域不但深度适合,更重要的是,早在2001年中国大洋协会和国际海底管理局曾签订合同,中国获得在东北太平洋7.5万平方公里范围内可进行多金属结核专属勘探权和优先开发权,该合同签订之后,“蛟龙”号随之立项研制,此次下潜亦可算对该区域的勘探行动之一。
  而恰在7月20日,国际海底管理局理事会又审议通过了中国去年提交的西南印度洋多金属硫化物勘探区申请,这是一块约1万平方公里的具有专属勘探权和优先开采权的多金属硫化物勘探区。预计“蛟龙”号也将成为此海域矿藏勘探的主力之一。
  中国大洋协会秘书长、载人海试领导小组副组长金建才告诉《财经》记者,长远来说,勘探区申请是基础性工作,这些矿区为“蛟龙”号应用提供了场所。
  
  “集大成者”
  “蛟龙”号载人潜水器成功下潜5000米级水深,意味着中国有能力到达占全球面积70%的海洋深处进行探索。
  此前深海技术远非中国强项,在“蛟龙”号立项之初,中国曾经研制过的最深载人潜水器只有600米。
  2002年,科技部将“蛟龙”号深海载人潜水器研制列为“863”计划重大专项,项目由国家海洋局组织,中国大洋协会作为业主,会同中船重工集团公司七二所、中科院沈阳自动化所、中科院声学所等国内约100家科研机构和企业联合攻关,技术以引进消化吸收为基础。
  “蛟龙”号长为8.2米,宽3米,高3.4米,型似鲨鱼,稳定翼呈X状布置,推进器提供不同方向的推力矢量。空气中重量约22吨,有效负载220公斤(不包括乘员重量)。其功能有沉积物和浮游生物定点取样、富钴结壳区域小型钻芯取样、测量水温、获取水样、绘制高精度测深侧扫地形地貌图、特定目标(如沉船等)的照相和摄像、深海装置的定点布放与回收、海洋结构物(如管道和电缆等)的维护与检查等诸多方面。对于其是否涉及军事用途,相关人员未提及。
  “蛟龙”号是一个极为复杂的系统集成,仅声学系统就包括:水声通信机、高分辨率测深侧扫声纳、避碰声纳、成像声纳、声学多普勒测速仪等,这些就像“蛟龙”号的眼睛、嘴巴、耳朵等器官,为其提供通信、测速、障碍物探测和地形地貌探测等功能。控制系统相当于“蛟龙”号的“大脑和中枢神经”,以采集载人驾驶员的操作指令及各种传感器的反馈信息,通过控制系统的分析和判断,输出指令控制各种执行机构,使潜水器完成各种动作,同时又将全部信息进行存储,重要信息在人机界面上进行显示,为潜航员驾驶和指挥员决策提供参考依据。
  此次,“蛟龙”号配置的水声通信机和高分辨率测深侧扫声纳的核心技术皆为中国科学院声学所研发,已获得多项中国和美国发明专利。据“蛟龙”号的第一副总设计师、中船重工第七二研究所副所长崔维成向媒体透露,从“蛟龙”号部件数量比例而言,目前的国产化率达到58.6%,只有非核心零部件进口。
  不过,在研究人员的表述中还是强调了“自行设计、自主集成”,这表明该潜水器是一个集大成者。
  崔维成和“蛟龙”号总设计师徐芑南等人在2008年曾撰文表示,对于潜水器来说,无论是载人的还是无人的,最核心的技术实际上是总体设计和集成技术。国外很多潜水器设计公司把设计和集成技术当做他们的技术秘密,而所用设备均用采购方式或委托他人研制。
  崔维成等人坦承,尽管该深潜器是中国自己设计,但主要关键设备借助国际合作。中国通过该项目购买和调试引进的设备,基本上掌握了其原理,如水下电机、水下推进系统、液压源、高压海水泵等。另外,在钛合金超塑成形加工和深海浮力材料加工等关键技术方面也进行了配套的国产化研究。
  水下装备研发并非易事,其挑战主要来自水下恶劣的环境,如低温高压。水下5000米的压力相当于500个大气压,这就要求装备体积小、质量轻、耐海水高压和腐蚀,还要配备完善的生命保障系统。
  “蛟龙”号副总设计师刘涛告诉《财经》记者,每次下水,都要分阶段试验,需要根据现场感受来完善。如高清视频摄像机和灯光都曾遇到不同程度的障碍,均需在实际摸索中解决。
  刘涛分析,相比国际上现有的大深度载人潜水器,“蛟龙”号独特之处在于:其一,近底自动航行功能和悬停定位功能,比如海底有火山喷口,就需要悬停进行目标搜索和定位;其二,具有高速水下通讯功能,可以将潜水器在水下的语音、图像、文字等各种信息,实时传输到母船上,母船的指令也可以实时地传给潜水器;其三,高效能源,其所配置的充油银锌蓄电池容量很大。一个重要特征就是,能够在悬停状态下工作15分钟,而水下悬停耗费电能很多。
  
  深海壁垒
  当前,法国、俄罗斯、日本、美国等已研制成功世界仅有的七艘6000米级深海载人潜水器。国家海洋局第一海洋研究所研究员丁永耀分析,日本在载人潜水器方面是领先的,其在上世纪90年代初发展的载人深潜器SHINKAI 6500就达到6500米深度,主要因为日本岛的生存环境所致,需要进行地震带的观测以及资源勘测。
  国家海洋局前局长孙志辉接受新华社记者采访时曾表示,尽管中国已相继研制出6000米无人无缆自治潜水器、3500米无人缆控潜水器、电视抓斗取样器、深海侧扫声呐和浅地层剖面仪等设备,但中国深海技术领域面临着许多困难和不足,特别是调查船舶和装备能力严重不足。这刻画的正是“蛟龙”号遇到的问题。
  “蛟龙”号的支持母船是由地质考察船改装而成的“向阳红09”船。刘涛对《财经》记者表示,这只是临时性的试验用船,专业母船还待立项建造。
  “向阳红09”船龄已经超过30年,其噪音问题致使水声通信质量受到干扰。为了确保“蛟龙”号和母船间指令、数据和图像通