潜龙在渊 中国载人深潜技术开启探海之旅

特别策划/本刊编辑部

长久以来，深海对于人类而言就是一个神秘的存在，因为缺乏有效的观测手段，没人知道海底深处究竟是什么样的。人们渴望有朝一日能潜到那深邃的地方，载人深潜技术也就应运而生了。

20世纪后期，国外深潜事业发展如火如荼，中国科学家们也不甘落后。然而，起步较晚的中国深海探索面临着重重考验。

意料中的技术封锁

中国科研工作者发展载人深潜技术的意愿，其实早已有之。早在1990年，中国大洋矿产资源研究开发协会成立，就明确提出要研制中国大深度载人潜水器。因为当时各种条件的限制，这个想法一直没有得到重视，但科研工作者们从来没有放弃这个前往深海的梦想。

2002年6月的一天，早已从中国船舶重工集团公司七O二研究所退休的花甲老人徐芑南接到了一个电话，放下电话后，他就急匆匆地说道：“来不及了！要赶快回所里！”家人都在纳闷为什么他接了一个电话就如此激动，只有他知道，实现毕生心愿的机会终于来了。原来，国家科技部终于将7000米深海载人潜水器列为863计划的重大专项，目标是研发出一台达到国际一流水平的深海载人潜水器。这项重大又光荣的任务就交给了七O二所。

然而刚开始，科研工作者们就要面对一个严峻的问题，那就是各国对深潜技术的严格封锁，几乎找不到任何关于深海潜水器的核心技术资料。为了收集资料，科研工作者们四处奔波，足迹踏遍了已经发展过载人深海潜水器的国家，迫切希望可以从他们那里学到设计和制造深海潜水器的经验。然而表面上那些国家会表示欢迎交流，但是当真正谈及核心技术时，却都三缄其口。

面对如此严密的技术封锁，中国的科研人员并没有选择退却放弃，反而是坚定了自主研发的决心。因为任何严密的封锁都挡不住一颗想探索未知的心，我们的好奇心早就到了深海，已经迫不及待想见见深海的神秘了。

薄弱的技术基础

要发展深潜技术，需要解决各项技术上的问题，而中国当时几乎是从零开始的。面对薄弱的技术基础，面对无数个技术难关，科研人员选择了迎难而上。这样复杂又系统的工程被拆分成了潜水器本体、母船及水面支持系统、潜航员培训、应用体系等4个方面。于是在国内仅有600米载人深潜技术的基础上，全国100多家单位分工明确，吹响了奋斗的号角，开始了“蛟龙号”载人潜水器的研制。这是以中国神话中翻江倒海的蛟龍来命名的，寓意“蛟龙入海”。

载人潜水器最重要的结构之一就是载人舱，这是需要可靠的耐压材料制成的舱体。潜水器在深海中，就仿佛时时刻刻被一只无坚不摧的大自然之手捏紧，如果无法抵抗大自然的这股力量，就会像小朋友玩的橡皮泥一样被捏成各种形状。而且“蛟龙号”潜水器的载人舱并不是一次性的，需要反复在低压与高压环境之间移动，还要在极寒的深海和高温热液区域中运行，可以说是真正在“水深火热”之中行动的潜水器。科研人员陷入了十分苦恼的局面。因为“蛟龙号”的载人舱外壳被设计成一个钛合金耐压球壳，可是中国并没有加工这类钛合金的技术与经验。

就在一筹莫展之际，从远方传来了好消息。在得知中国有制造载人舱球壳的意愿后，俄罗斯方面与中国方面协商后，同意帮助中国制造载人舱球壳！这一好消息是如此振奋人心，让本来愁眉不展的科研人员松了一口气。最终决定由中国自行设计，由俄罗斯负责制造，这无疑是当时最好的选择。不仅如此，在“蛟龙号”的研制过程中，中俄在钛合金载人球、钛合金框架、深压海水泵等技术上展开密切合作，使得中国科研人员少走了很多弯路。

“蛟龙号”载人潜水器总设计师徐芑南说：“我想这是一些人对‘蛟龙号最大的疑问，有几成部件是中国自主制造的？”其实“蛟龙号”作为一台原型机，不能只顾追求100%的中国制造，而是要明白“设计与总体集成优化技术是自主知识产权的关键”。

徐芑南说： “从方案设计，到潜水器的初步设计和详细设计，全部由我国工程技术人员自主完成，总装联调和海上试验也是我们独立完成的。”这就是我国科研人员了不起的地方，不仅在研究上不懈努力，更懂得灵活变通，知道这是一个合作与交流的世界。这一明智的选择不但节省了时间与精力，也为后来中国自主研发载人舱的成功奠定了基础，中国载人深潜事业也终于步入了正轨。

借鉴中的自主创新

“蛟龙号”总设计师徐芑南曾经说过：“载人潜水器的研制和试验是一项复杂的系统工程，‘蛟龙号上有12个分系统，每个分系统都有自己的难关，每个问题都必须要解决，不能有短板。”所以，“蛟龙号”研制团队从一开始就确定了“丰富继承、重点突破、集成创新、整体跨越”的设计思想和“自主设计、自主集成、独立完成海上试验”的研制道路。我们因为落后世界最先进技术很多年，在模仿借鉴先进技术的同时，创新成了我们的必然选择。

根据数据统计，载人潜水器中用到的蓄电池主要是铅酸电池、银锌电池及锂离子电池。这3种电池各有千秋，在各国的潜水器上都有应用。在种种因素的考量下，科研人员最终决定采用大容量银锌电池作为“蛟龙号”的“心脏”，然而研发的过程却异常曲折。

在深海高压条件下，大容量电池在使用时可能产生氢气，而这些氢气会威胁科研人员的安全。为了解决这个隐患，负责电池研发的河南科隆集团高级工程师田伟龙与其团队成员可谓是绞尽脑汁。

起初，田伟龙团队因为没能控制好电池工作中产生的气体，导致实验球壳在模拟条件下常常发生爆炸。面对一次次的失败，田伟龙并没有气馁，反而从失败中汲取经验，不断尝试。一件小事为整个研发过程带来了转机。某天凌晨，田伟龙看见一个同事去饮水机前接水，每当有水流出的时候，水桶中就会向上咕噜咕噜冒泡。这令他灵光一闪，想到水桶中的水少了，为了平衡压力，水桶中的气体就多了，这不正是自己苦思冥想的解决电池压力平衡的妙招吗？

趁着灵感还在，田伟龙说干就干，设计了一种包含了一个管道的新电池。这个看似平凡的设计，最终解决了电池抗压能力差的问题，大容量银锌电池终于在田伟龙团队的不断努力下研制出来了。田伟龙骄傲地说：“这是我们地地道道的自主创新。”这种创新让“蛟龙号”拥有了一颗蓬勃跳动的“心脏”，面对那未知的深海，跃跃欲试。

科研人员不会止步于此，在“蛟龙号”之后又创新出一件件的成果。在我国4500米载人潜水器“深海勇士号”上，国产化部件达到90%以上，其中，耐压载人舱球壳就是从“蛟龙号”球壳那里吸取了经验，使用的材料是我国1985年研制的钛合金，焊接则采用各国载人舱都采用的瓜瓣焊接技术。瓜瓣焊接，简单地说就是先将钛合金板冲压成西瓜瓣状，再将每小瓣组装焊接，组成一个完整的球壳。之后，科研人员更是在万米载人潜水器上创新使用了半球焊接技术。这种技术比瓜瓣焊接更加复杂，工艺要求极高，但是因减少了焊缝数，使得载人舱的可靠性大幅提高，满足了万米深度的要求。

万米载人潜水器球舱课题组副组长王鼎春说，研发“蛟龙号”和“深海勇士号”的球舱技术，是一个“跟跑”和“并跑”的过程，但通过这次万米球壳的研制，我国的该项技术已经达到了世界“领跑”水平。

因为在借鉴的基础上不断创新，中国载人深潜技术不断提升，慢慢走到了世界领先的地位。

一波三折的深潜试验

2009年8月，“蛟龙号”乘着“向阳红09号”海洋调查船，陆续进行了1000米和3000米的海试工作，然而，任务过程却是一波三折。

在50米海试阶段，通信问题就暴露了出来。由于“向阳红09号”的船体与“蛟龙号”距离太近，通信系统无法建立。据“向阳红09号”船长回忆：第10次试验中，潜水器返回时比预定时间晚了近10分钟。这让船上的科研人员都捏了一把汗，直到看到“蛟龙号”浮上水面，大家才松了一口气。

在300米海试时，电池系统也出现了问题。“主蓄电池一直是我们的心头大患，这种银锌电池的寿命只有一年，可我们的电池已经使用了一年半，订购的新电池因为经费问题一直没有落实。”“蛟龙号”副总设计师胡震回忆道。2009年9月13日，大家的担心终于成了现实。“蛟龙号”在上浮时，突然发出“砰”的一声巨响。大家赶忙开始检查，结果发现主蓄电池箱的保护罩坏了，导致一个电池爆裂。多亏了检修人员连夜抢修，“蛟龙号”仅仅用了一天时间，就叉可以进行下潜试验了。

在1000米海试时，第一次载人下潜需要3名潜航员。然而，当时“莫拉克”台风才刚刚过去，有潜航员对这变化莫测又无情的大海产生了恐惧心理，现场副总指挥崔维成看到这个情况，立即向总指挥主动请缨：“让我带头下潜吧！”海试现场顾问丁抗教授也请求道：“我有在美国‘阿尔文7号的下潜经历，我也参加下潜！”在征得总指挥同意后，两位深潜事业的领头人物亲自上阵执行下潜任务。受此鼓舞，潜航员心中的恐惧荡然无存，所有工作人员上下一心，使得之后的海试也都得以顺利进行。

在3000米海试时，“蛟龙号”又出现了绝缘故障，然而当进行故障检测时，却怎么也检测不出故障点。这个时有时无的故障就成了电子配电组成员杨申申心中无法散去的阴云。在第30次海试检查时，又测到绝缘故障，检测人员抓住机会，迅速开始探索故障范围，逐渐将故障范围缩小到高度计上。杨申申回忆道：“打开高度计时，发现内部有几滴海水，就是它们在里面滚来滚去，造成绝缘故障时有时无。”

就这样，在崔维成和丁抗这些领头人的带领下，在杨申申这些试验团队成员恪守职责的努力下，在胡震等设计团队对“蛟龙号”出现的问题一次次改进下，整个科研团队战胜了一个个挑战，成功完成了全部海试。

从初露锋芒到国际领先

在经过一系列测试与改进后，2010年5月，搭载着“蛟龙号”的“向阳红09号”驶进了南中国海，朝着3500米的深潜目标进发。在5月31日至7月18日期间，“蛟龙号”完成了17次下潜任务，其中7次穿越2000米深度，4次突破3000米，最大下潜深度达到了3759米。

2011年7月，“蛟龙号”抵达东太平洋的预定试验海区，开始新的挑战。7月26日6时12分，“蛟龙号”第一次下潜至5038.5米，这个深度意味着“蛟龙号”可以到达全球超过70%的海底。5000米载人海试的成功，使中国成为继美国、法国、俄罗斯、日本之后，第5个掌握5000米以上大深度载人深潜技术的国家。在缺席世界载人深潜50年后，经过科研人员的不断努力，中国终于赶上来了！

2012年6月，“蛟龙号”向目前已知的最深海沟——马里亚纳海沟进发了！马里亚纳海沟已经形成了6000萬年，最深处的深度超过了珠穆朗玛峰海拔的最高处。这个海沟就像是自然界对人类深海探索设置的守护者，阻止人们再去探寻地球深处的奥秘。而我们的“蛟龙号”就是要迎难而上，挑战7000米的深度，打败这个深海守护者。为什么选择7000米？因为如果“蛟龙号”能下潜到这个深度，那么在理论上，它就能在全球99.8%的海域进行深潜作业，这是整个团队所追求的目标。

为此，“蛟龙号”主要进行了3个方面的技术改善。首先是液压系统性能提升，保证了“蛟龙号”能抗住7 000米深度产生的巨大压力和极低温度;其次是改善了高清视频系统，调整照射面积，提高拍摄精度;最后是配备了GPS定位装置，提升了“蛟龙号”的安全性。

万事俱备，向7000米下潜！2012年6月15日至6月30日，“蛟龙号”共开展了6次深潜，最大深度达到7062.68米。深海最后的防线也被攻破了。

2012年7月16日上午，返程的“向阳红09号”抵达青岛，这标志着“蛟龙号”载人潜水器7000米级海试任务圆满完成，也标志着“蛟龙号”历时10年的研制和海试工作圆满成功。

在此之后，“蛟龙号”成功通过验收，开始正式执行深海作业。拍摄海底生物，探寻未知生命的神奇;勘测深海地形，绘制地球板块的壮丽;采集深海矿石，发现海底矿脉的富饶……从太平洋到印度洋的海底，都能发现“蛟龙号”忙碌的身影。

中国发展深潜器的步伐不会到此为止。在充分学习“蛟龙号”的成功经验与技术后，我国科研人员又自主研发出了4500米载人作业潜水器——“深海勇士号”。“深海勇士号”突破了众多关键技术，性能在各个方面都大幅提高，是中国深潜事业冉冉升起的新星。

这之后，“三龙”成为中国深海勘探重型装备的代表，分别为“蛟龙号”载人潜水器、“海龙号”无人有缆潜水器、“潜龙号”无人无缆潜水器。“三龙”形态各异，性能也各有不同。“蛟龙号”搭载科研人员进入深海进行观测与操作;“海龙号”依靠缆绳传递电力与信号保证作业的时长和有效性;“潜龙号”凭借没有缆绳的特点能够更灵活地行动与作业。

中国大洋矿产资源研究开发协会秘书长兼办公室主任刘峰表示，2018年，我国全力推进了“蛟龙探海”工程实施，大力推进“三龙”变“七龙”——在“三龙”基础上，增加深海钻探的“深龙”、深海开发的“鲲龙”、利用海洋数据进行云计算的“云龙”以及在海面进行支撑的“龙宫”，更好地推进大洋工作可持续发展。

在经历过一次次失败与挫折后，中国的深潜事业终于迎来了新的篇章。中国的深潜器建造也不再受制于人，深潜技术不再落后于人，达到了国际一流水平。中国的深潜器可以在全球99%以上的深海作业，标志着中国深海载人科研和资源勘探能力达到国际领先水平。前不久，我国自主研发的全海深载人潜水器万米级载人舱建造完成并通过总体集成单位验收，据悉，这是世界上空间最大、搭载人数最多的万米级载人舱。中国载人深潜开始向着万米深潜的目标不断前进！

（责任编辑：张洁 白玉磊 责任校对：赵梦祺）