总指挥谈蛟龙号南海插旗称不存在宣示主权含义

http://www.sina.com.cn  2010年09月25日13:22  中国新闻周刊 　　这是“蛟龙号”深海载人潜水器于2010年7月在中国南海执行一次成功下潜后，试潜航员凯旋（资料照片）。新华社发（中国大洋协会供图）（图片来源：新华社）

　　独家探秘“蛟龙号”深海潜水器

　　深海技术与太空技术并列，是各国极度重视的高新技术领域，有重要的科研与应用价值。 “蛟龙号”的亮相，宣告中国成为第五个掌握3500米以上大深度载人深潜技术的国家

　　本刊记者/王家敏(文)　柴春芽  (摄影)(发自无锡)

　　数千米的深海海底是地球上最宁静而神秘的地方，那里生存着古老的原核生物。然而，好奇心并不是海洋科学家探索深海的唯一原因，要知道，那里还蕴藏着丰富的能源，它们对人类未来的生存意义非凡。

　　从20世纪50年代末开始，美、法、俄、日等国先后开始建造载人潜水器。迄今，世界上仅有的五艘6000米级深海载人潜水器为这些国家所拥有，它们能够到达遍及海洋深处的大陆坡、海山顶、火山口、洋脊以及漆黑的洋底。

　　8月26日，中国科技部和国家海洋局宣布，我国第一台自行设计、自主集成研制的“蛟龙号”载人深海潜水器3000米级海上试验取得成功，最大下潜深度3759米。实际上，“蛟龙号”的最大设计深度为当今“世界之最” ——达到7000米。

　　深海载人潜水器是运载科学家、工程技术人员到达深海复杂环境，进行勘探、科学考察和开发和利用资源的重要技术装备。“蛟龙号”项目负责人刘峰说，“深海技术与太空技术并列，是各国极度重视的高新技术领域，有重要的科研与应用价值。”

　　“蛟龙号”的亮相，宣告中国成为第五个掌握3500米以上大深度载人深潜技术的国家，并立即引起世界的关注。

　　第37次下潜

　　7月13日，中国海南岛东侧南海海域，海面温度30℃，海底地势平缓，海水平均深度3757米。

　　“蛟龙号”在这里进行第37次深潜试验。现场的人们并没有预测到，这一次海试不仅完成了潜水器的系统调试，还将下潜深度增加了2米，达到3759米。海试现场总指挥刘峰说，“此前的海试已陆续选择在50米、300米、1000米级海域进行，这一阶段试验的3000米级深度是一个重要阶段。”

　　全球海洋平均深度为3682米。此前，只有上述四国的深海载人潜水器能在3500米级深度自如展开科研与勘测活动。

　　中国研制、试验中的深潜系统由“蛟龙号”载人潜水器、水面支持系统(包括“向阳红09”海试船和水面A型起吊架等)、潜航员培训等三部分组成。

　　此时，母船正航行在天气状况良好的海面上，“蛟龙号”放置在后甲板。下潜后，潜水器将通过声波通讯等方式与母船建立联系。母船能实时监控潜水器的运行深度、纵倾、横摇、速度等数据和载人舱内温度、氧气状态等信息，并能即时发出调整指令。

　　潜水器载人舱内可承载一名潜航员和两名科研人员。主潜航员叶聪，31岁，已从事海洋研究工作七年，参与“蛟龙号”设计研制，曾18次成功驾驶“蛟龙号”探访深海。

　　潜航员系统包括经过专门训练的潜航员和试航员共11人，叶聪介绍说，“在海试阶段，除潜航员外，还有工程调试人员进入载人舱，对潜水器状态进行检测与调试。”

　　海试前，中国大洋协会已对这片预选海域的地形、底流、地质等进行了长期观测与调查。海试前夕，试验海域也进行了全面扫海，清除渔网等障碍。下潜前一天，参与下潜的人员会依照操作计划再三沟通确认。

　　清晨8点，海试准备到位。工作人员首先在后甲板上对潜水器的通讯设备、导航系统等各项性能进行初步测试。叶聪说，“每次试验前都需要将一份长长的表格逐项确认打钩。”

　　“母船现场工作人员将实时监测海面风向、洋流速度、海水盐度、密度等状况，并据此调整潜水器性能参数。”刘峰告诉《中国新闻周刊》记者，“海试期间正值西南季风强劲多发季节，母船上还有天气预报人员。”

　　随后，三名潜航人员依次从顶部舱口进入载人舱。水面测试开始，A型起吊架将潜水器平稳放置到海面上。

　　“蛟龙号”采用常用的“深潜器无动力下潜上浮技术”。潜水器两侧配备4块压载铁，重量可以根据不同深度与要求调整。在下潜过程中，压载铁使潜水器具备负浮力，按照一定速度下潜；当潜水器到达设定深度时，可操作抛载其中两块压载铁，使潜水器处于零浮力悬停状态，保持在这个深度上实现作业，包括航行、拍照、取样等；当任务完成，再抛弃另外2块压铁，使潜水器具备正浮力，按照一定的速度上浮，到达水面。

　　“蛟龙号”总设计师徐芑南告诉《中国新闻周刊》记者，设计最快下潜上浮速度是42米每分钟，到达7000米海底需要大约3小时。

　　这一次，潜水器以37米每分钟匀速缓缓下潜，到达预定深度需要约100分钟。期间，潜航员和母船每隔5分钟或者20分钟可能进行一次通话。

　　深度显示器上的数字开始跳动，潜航员与调试人员也各就各位，首先根据预定计划对潜水器性能进行测试，如对航速、自动控制系统等进行考核；其次进行潜航员身体和心理状况监测；并测试潜水器的作业功能。叶聪告诉《中国新闻周刊》记者，“每次下潜到达预定深度后，我们通过插放国旗、采取水样、抓获海底生物等工作，进行机械手操控训练和标本采集训练。”

　　潜航工作中，潜航器需要接受海水压力的考验。3000多米的深海，潜水器所承受的压力将达到每平方米3000多吨，一个成年人的手掌大概是0.01平方米，这意味着载人舱表面一个手掌大的面积就将承受30多吨的压力；如果到达7000米深度，则将承受70多吨压力。

　　海水温度也将随深度增加而下降。当天的海面温度为30℃，舱内39.7℃。下潜到3500米左右，海水温度已经降至2℃，潜水器主体结构温度也随之下降。叶聪说，“舱内温度将保持在15℃左右。”

　　“海底压力与温度变化也是下潜的重要参数，”刘峰告诉《中国新闻周刊》记者，“潜水器大部分结构由钛合金构成，在压力增大和温度降低作用下，载人球体等体积将变小，浮力也将发生变化。所以，每一次下潜都需要对压载铁的重量进行精密计算。”

　　海底悬停中，“蛟龙号”在海底缓慢航行，一片未知世界在潜航员眼前展开，叶聪看到“舱外漆黑，各种奇异的海洋生物在灯光中不断出现”。

　　完成当天的预定任务后，“蛟龙号”继续在海底定高(在设定的离地高度，自动跟踪海底地形)缓慢航行，下午4时53分23秒，找到了该海域3759米深处。

　　下午6时左右，“蛟龙号”在海面落日余晖中浮出水面。当天的下潜时间为9小时零3分，接近设计最大工作时长12小时。

　　潜航人员回到母船甲板上时，他们被泼了一盆海水。叶聪说，这是每次海试后的欢迎仪式，“大家都很兴奋，给你浇上一盆海水，从上到下湿透，然后把你举起来。”

　　3000米的“逗号”

　　这是3000米级海试中下潜最深的一次。

　　从5月31日到7月18日，“蛟龙号”载人潜水器在中国南海进行了密集的海上试验：共完成17次下潜，其中7次超过2000米深度，4次突破3000米。刘峰介绍说，“蛟龙号”在3000米级的多项性能和功能指标通过了验证，其中包括耐压结构及设备、水面支持系统、无动力下潜上浮系统、蓄电池及供电设备等18个项目。

　　“蛟龙号”深海载人潜水器研制专项总设计师徐芑南介绍，海试前，中船重工集团公司702所首先进行了模拟压力测试和密封性能测试。压力测试中，潜水器被放置在一个密闭的压力桶装置里，以水增压模拟7000米深处海水压力的方式，对每个部件进行了70兆帕压力考核。

　　2009年8月15日，首次海试开始，“蛟龙号”下潜，需要解决的问题逐渐浮出水面。叶聪说，“37次海试中，一共有11人参与了下潜试验，其中潜航员3人，试航员8人，参加海试的参试人员有170多人。”去年8月15日至24日50米级海试时，水声通信一直不能建立，海试母船无法找到潜水器；8月28日，300米级海试时，一只主蓄电池爆裂；1000米级海试期间，遭遇恶劣天气，只能选择10月3日下水，这一天进行了高速水声通信的试验；2010年6月，3000米级海试例行检查中，发现几滴海水进入高度计中造成绝缘故障。

　　海试就是不断检测与改进潜水器性能的过程。自2009年7月29日出航以来，“蛟龙号”全面系统调试与性能优化在总共37次海试中逐渐完成。“这只是一个逗号，”刘峰说，尽管部件的压力测试全部通过，但潜水器作为一个整体还要接受7000米压力的考验。此外，密封性能、电机运转、水下摄像机、热液取样器等应用设备还需要进一步调试。

　　“预计2011年进行5000米级海试，7000米海试也会在合适的时候进行。”刘峰介绍，一旦达到7000米深度，“蛟龙号”深海探测范围可以覆盖全球海洋区域的99.8%。

　　探秘“蛟龙”

　　9月13日，中船重工集团公司702所一间老式红砖车间里，“蛟龙号”放置在约2米高的支架上，接受下一次海试的拆卸检修。电池已经卸下，尾翼至中部一侧外壳打开，整个潜水器钛合金结构支架清晰可见。支架间能放置电池、导航、负重块等部件，计算机芯片、声波传输器等部件放置在密封耐压的钛合金罐中。载人耐压密封舱体置于潜水器前部，舱体呈球型，前方和左右分别有一个圆形观测窗。采样篮和两只机械手在前方窗口观测范围内，位于潜水器正前方。

　　主要技术指标显示，“蛟龙号”潜水器长、宽、高分别是8.2米、3.0米与3.4米，在空气中重量不超过22吨。叶聪介绍说，“蛟龙号”外壳看起来很厚重，实际上由直径微小的空心玻璃微珠和环氧树脂构成。下潜中，海水通过抛卸负重块的缺口处进入潜航器内部时，外壳就能充当浮力物。

　　记者登上“蛟龙号”顶部，载人舱盖已打开，舱体内部前方放置控制显示器，周围布满仪器按钮与显示灯。徐芑南介绍说，耐压舱直径2.1米，容积4.8立方米，舱中包括操作显示设备、驾驶员座位、生命支持系统等，“三个人的活动空间有限，但基本上能保证正常工作。”

　　载人舱是潜水器的关键部分，其中，钛合金球壳是根据中国的设计方案，委托俄罗斯制造。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？”

　　在8月26日的新闻发布会上，“蛟龙号”被介绍为“中国自行设计、集成创新、拥有自主知识产权的第一台深海载人潜水器”。

　　“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。”

　　在设计过程中，科研人员对国际领先的水下电机、水下推进系统、液压源、高压海水泵等技术原理进行了学习和掌握，在关键技术的配套国产化研究方面，也取得了钛合金超塑成形加工技术、深海浮力材料加工技术等多方面的突破性进展。

　　“蛟龙号”深潜器最终设计集成了12个系统，徐芑南说，其中，关系到乘员安全的生命支持系统、关系到整个潜水器安全的抛载机构等关键部件，是中国自行研制的，并为此获得了授权专利45项，受理专利25项，软件著作权3项。

　　生命支持系统可为3名下潜人员提供水下的供氧、收集潜水员呼出的二氧化碳，正常情况下可保证3人12小时生命安全，应急情况下提高到3人84小时。

　　“研制工作的突破形成了潜水器的四个技术特点，”徐芑南介绍，“蛟龙号”具有世界上同类型载人潜水器最大下潜深度7000米；具有针对作业目标稳定的悬停定位能力；具有先进的水声通信和海底微地形地貌探测能力；配备多种高性能作业工具，能够在特殊条件下完成复杂任务。

　　“作为原型机，蛟龙号也引进了国内还无法加工生产的部分部件和材料。其中，机械手、灯光设备等引进自美国，成像设备等引进自日本。”徐芑南告诉《中国新闻周刊》记者，“同时，我们正在进行引进部件的国产化研制，为下一步的应用做准备。” 

　　进发深海

　　各国都将深海技术的研究放在重要的位置，这些探索有科研、资源、国防等意义。国际海底属于人类共同继承的财产，对其研究与开发需要各国相互协作

　　本刊记者/王家敏(发自无锡)

　　海底世界的种种神秘总是令人难以抗拒。各国载人深海潜水器都曾带回令人兴奋的成果：日本Shinkai6500潜水器在4000米深海处发现了古鲸遗骨；前苏联Mir1潜水器则对海底热液硫化物和深海生物进行了上千次调查和采样；美国“阿尔文号”深海潜水器不仅在地中海中找到了遗失海底的氢弹，还于1986年潜入4500米深海考察了“泰坦尼克号”。

　　在第37次深潜试验中，“蛟龙号”在3759米深处的海底插放了一面中国国旗，此外，它还带回了四件礼物：潜水器通过高速声波将一幅海底照片传送至母船，用时14秒；取样器将3759米深处的海水保压样本带上了甲板；机械手摘取了两只长达25厘米的海参；坐底支架空腔带回了海底的泥土。

　　漫长的准备

　　中国研制的潜水器也有其针对性的科研与应用目标。刘峰介绍说，科研上，“蛟龙号”可以对小区地形、地貌进行精细测量，可定点获取结核样品、水样、沉积物样、生物样等；资源勘探上，能对多金属结核资源、钴结壳资源进行勘查取样，对金属硫化物热液喷口进行温度测量；此外，它还可以执行水下设备定点布放、海底电缆和管道的检测，完成其他深海探巡及打捞等各种复杂作业。

　　刘峰说，“近年来，中国加强深海资源的勘测，这些应用需求正是‘蛟龙号’诞生的推动力；其次，我国相应的深海技术也具备了一定的基础。”

　　1990年，中国大洋矿产资源研究开发协会(下称中国大洋协会)成立。这意味着中国以积极的姿态加入了国际海底资源的勘探与开发。

　　作为大洋协会办公室副主任，刘峰告诉《中国新闻周刊》记者，“大洋协会主要进行三类海底资源的勘探：一是海底多金属结核(铜钴镍等)；二是热液硫化物；三是富钴结壳。”

　　1991年3月5日，经联合国批准，中国大洋协会在国际海底管理局和国际海洋法法庭筹备委员会登记注册为“国际海底开发先驱者”，在国家管辖范围外的国际海底区域分配到15万平方公里的开辟区。

　　中国大洋协会主要依靠科考船“大洋一号”进行科研与勘探，已在太平洋、印度洋等海底进行深海生物环境、多金属结核等多项调查工作。

　　“2000年，协会提出发展载人深海潜水器的需求，”刘峰说，“潜水器投入应用后，我们能更为精准地勘探海底情况，为申请新矿区做准备。”

　　中船重工集团公司702所则从技术发展的角度提出载人深海潜水器的研制。1960年代，中国开始无人无缆自治潜水器(AUV)的研制，1990年代突破6000米深度。1994年在南海海试，1995年在太平洋海试成功，1997年实现工程化。同时，3500米无人缆控潜水器(ROV)、电视抓斗取样器、深海侧扫声呐和浅地层剖面仪等设备也在科考中投入使用。

　　徐芑南说，“这些海洋调查设备研发上的突破和进展，为载人深海潜水器提供了技术准备。”

　　深海雄心

　　2000年，中国深海运载技术需求论证会在北京召开，大洋协会组织专家以及政府部门负责人进行论证，最终达成研发载人深海潜水器的共识。2002年1月，中国大洋协会向科技部报送立项；6月，“863”计划重大专项“7000米载人潜水器”正式批复。

　　据刘峰介绍，项目分为四个系统：潜水器本体系统(蛟龙号)、水面支持系统、潜航员系统和应用系统。这四个系统集合了中船重工集团公司702所、701所、中科院沈阳自动化所、中科院声学所等100家科研机构和企业联合攻关。

　　“但这个庞大的项目只是技术体系的一部分。”刘峰说，“中国还有相关勘探技术、开采研发、冶炼技术、环保技术等体系的规划。”

　　为保证各类深海装备与技术的有效应用，国家海洋局向国务院呈报了“关于建立国家深海基地的请示”。今年8月26日，国家深海基地获批在青岛开始建设。基地第一期将完成包括码头、厂房和实验室等在内的基本设施建设，第二期完成深海潜水器工作母船在内的全部基础建设并投入业务化运行，为各类学科的深海科研提供公共服务平台。

　　中国近期在深海研究领域的一系列“动作”开始引起全世界的关注。2010年7月，《自然》杂志撰文介绍了中国“大洋一号”环球科考与深海试验。路透社最近则评论说，“蛟龙号”在南海海底插放国旗的举动，“凸显了中国竞争南海海底资源的野心。”

　　美国《纽约时报》在9月11日发表报道认为，“(中国的深海潜水)项目秘密进行了八年，经过深思熟虑”，目标是深海那些“传递外交通讯的海底电缆、丢失的核武器、沉没的潜艇和大量导弹试射后落入海中的弹头”。

　　据刘峰介绍，我国的深海研究由科技部与国家海洋局主导，主要目标就是为了资源勘察及相关科学探索，“中国在南海插放国旗的行为，不能与俄罗斯在北冰洋底插放国旗相提并论，我们海试的地点完全是中国专属经济海域，不存在宣示主权的含义。”

　　事实上，部分发达国家的深海技术在上个世纪就达到了较高的水平。美国的载人深潜器技术从上世纪60年代起步，目前能下潜到6000米；1989年，日本所达到的6500米保持了迄今为止载人潜水深度的世界纪录。

　　“从战略上，各国将深海技术的研究放在重要的位置，这些探索有科研、资源、国防等意义。”海军少将尹卓告诉《中国新闻周刊》记者，“中国进入本世纪后开始重视载人深潜器技术，也加大了研发投入，但相比起步更早的国家，技术成熟度还有待更多的考验。”

　　“积极发展载人深潜技术可以提高人类对深海的认识，深海潜水器是深海探索必要的技术组成部分。”中国国家海洋局副局长王飞认为，国际海底属于人类共同继承的财产，对其研究与开发需要各国相互协作。 

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