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專訪“深海勇士”號總設計師:明年去探海洋最深處

2019-10-21 10:51 中國·青島藍色經濟網

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掃描到手持設備

10月14日至17日,有“中國海洋第一展”之稱的海博會在深圳舉行,不少海洋神器亮相。其中,就包括曾深潛海底4500米的“深海勇士”號。

近日,“深海勇士”號總設計師胡震接受記者專訪。作為總設計師,他清楚地記得“深海勇士”號從立項研發、下潛試驗到投身深海的每一個細節。

繼把“深海勇士”號送至4500米的深海,如今,胡震又有新任務——研制能直抵大洋最深處的11000米級載人潛水器。他透露,11000米級載人潛水器目前已經到了安裝調試階段,明年即將下潛試驗,直探馬里亞納海溝最深處。

“蛟龍”號一半設備從國外采購

新京報:我國第一臺載人潛水器,“蛟龍”號是怎樣誕生的?

胡震:“蛟龍”號是我接觸到的第一個國家級大項目。實際上,“蛟龍”號從1992年就開始立項論證了,當時目的是進行海底礦產資源開發,這些資源大部分位于6000米深的深海海域,需要大量調查和科考,這就要求我們研發自己的深海載人潛水裝備。

由于當時國內的材料和工藝水平沒有達到相關要求,直到2002年,“蛟龍”號才正式立項,2012年完成了全部海上試驗,2013年正式投入應用。

新京報:“蛟龍”號從立項研發到交付使用歷經十年,經歷了哪些困難?

胡震:研制“蛟龍”號當時對我們來說是一個巨大的挑戰,沒有可參考的模型,沒有資料可以了解相關工藝和技術,也不知道去哪里找制造材料。即便是電纜、插頭或者水箱這樣一個很小的部件,當時國內都沒有研發。因此,“蛟龍”號很多技術是從國外引進或者與國際合作,一半左右設備都從國外采購。

在這個過程中,我們也認識到,必須通過自主研發和生產,才能引領國家生產裝備技術的發展。實際上,“蛟龍”號最后的成功也確實引領了技術革新,具有里程碑意義。可以說,從2005年到2015年,是我們國家生產技術和裝備發展最快的十年。

“深海勇士”號技術攻關花了五六年

新京報:一般來說,下潛深度越深,研制難度越大。“蛟龍”號成功下潛7000米后,為何轉而研發下潛深度為4500米的“深海勇士”號?

胡震:“蛟龍”號50%的技術來自國外。“蛟龍”號還在進行海上試驗時,就提出要研制真正自主設計生產的載人潛水器,4500米的下潛深度也是這時候提出來的。這一設計深度也結合了國內的科考目標和應用需求,例如我國南海科學考察、國際熱門的海底硫化物開采。

可以說,下潛7000米的“蛟龍”號讓我們在深海裝備領域“站起來”了,4500米的“深海勇士”號是讓我們“蹲下去”。“蹲下去”是為了積累技術和突破技術,跳得更高,為萬米載人潛水器的研制做準備。

新京報:“深海勇士”號研發過程中遇到過什么難題?

胡震:2009年到2014年是“深海勇士”號的關鍵技術攻關階段,例如潛水器上的載人艙球殼、浮力材料、推進器,都是自主研發的。我們原本設想花三到四年時間來攻關關鍵技術,但實際上花了五六年,中間遇到的困難和挑戰非常多。

比如載人艙球殼,當時國內沒有這種規格的材料,也沒有這樣的生產工藝,一開始設想的是學“蛟龍”號那套工藝路線,花費三年時間形成一個工藝方案,進行了一些驗證,最后發現這套工藝路線相對來說還是比較落后,行不通。又轉變思路向國際最先進的工藝路線靠攏。這其中每一步都走得很艱難,要經過反復驗證,測試樣件都做了成千上萬件。

又比如載人潛水器的超高壓海水泵技術,它的材料、結構設計等都花了大量力氣。在深海中要實現密封,要高效加壓,隨著深度的增加結構還不能變形,這種精細的控制很難。我們前前后后試驗了上百種配方,陶瓷、金屬、高分子等材料都試過,花了5年多才解決。

通過“深海勇士”號的研制我們發現,很多技術攻關歸根溯源是要解決基礎材料和工藝的問題。深海裝備制造的特點是量不大但難度高,所以在基礎材料方面愿意研發的單位也少,要用的東西很難找。

4500米的深海是一個荒蕪的世界

新京報:你隨“深海勇士”號下潛試驗時,感受如何?

胡震:“深海勇士”號的下潛非常順暢。我們預計海試時間三個月左右,實際上50天就完成了,30來天一共下潛了28次,每次8到10個小時。試驗目的是為了檢測所有設備在深海的狀態,技術、性能指標是否達到要求,是否能實現取樣、探測等目標。另外,一臺成功的潛水器需要配備一支成熟的運維隊伍,試驗也是對相關人員的培養。

我隨“深海勇士”號下潛過三次。第一次下潛時非常好奇,感覺海底世界跟想象的不太一樣。4500米深的海底是一個比較荒蕪的世界,生物分布稀疏,但有很多值得關注的東西,比如分布在那里的一些沉積物、深海的生態體系。

新京報:投用以來,“深海勇士”號執行過哪些任務?

胡震:“深海勇士”號第一次正式下海作業,是2018年3月在南海執行冷泉科考任務。所謂冷泉,就是可燃冰在水底揮發形成的氣體帶出來海水形成的噴泉,下潛主要是為了探測冷泉的揮發機制、物質含量等。整個2018年3月到6月,“深海勇士”號下潛了62次,除了冷泉科考,還進行了深海考古、打撈。

我印象非常深刻的是,“深海勇士”號還在南海的西沙海槽發現了一片深海塑料垃圾區。在1000米至3000米的海槽里,怎么會有大量的塑料垃圾?今年6月,“深海勇士”號又去那里對垃圾做分類調查,就是為了摸清這些垃圾怎么會到幾千米的深海海底,形成的這條塑料污染帶是怎么來的。

去年年底,“深海勇士”號還去了西南太平洋,執行多金屬硫化物礦區探測開采任務,今年上半年一直在南海,目前在西北太平洋的馬里亞納海溝附近執行科考任務。

萬米級載人潛水器正在安裝調試

新京報:2016年,11000米級載人潛水器宣布立項研發,目前進度如何?

胡震:我們的11000米級載人潛水器目前已經到了安裝調試階段。大家知道,地球上已知的海洋最深處,就是馬里亞納海溝10900多米的深淵。明年,11000米級載人潛水器將進行下潛試驗,馬里亞納海溝是肯定要去的。

新京報:與“深海勇士”號相比,下潛深度增加一倍多,11000米級載人潛水器的研制有哪些新難點?

胡震:11000米級載人潛水器立項時,“深海勇士”號還沒有真正完成,但相關核心技術已經成熟,所以我們決定在“深海勇士”號的基礎上繼續往更深的領域推進。到了11000米的深度,水壓會更大,潛水器的相關部件需要使用更好的材料。例如,它的載人艙球殼使用的就是完全重新研發的一套材料,在國際上也達到非常先進的水平。

新的深度對密封和結構技術也提出了新要求。原來的密封模式和結構形式到萬米可能不一定達標,另外一些設備的功能也會因為深度變化受到影響,比如通訊、安全控制。高壓和低溫可能導致材料性能發生改變。如何克服這樣的變化帶來的影響,是需要攻關的部分。

新京報:11000米級載人潛水器將如何助力科考?

胡震:在整個地球的演變過程中,海底萬米級的深淵是人類沒有大量涉足的、長期未受到侵擾的區域,那里存在著大量化學物質、沉積物、巖石等,許多未知信息有待探索。另外,全球超過6000米深的海溝有二十多條,這些海溝都處在兩個板塊俯沖形成的地震帶,到這些地區進行考察,將對了解地球的結構演變有很大幫助。

科學家對這些機制的形成過程,以及那里的生態系統,都是非常感興趣的。我們的載人潛水器,就是要把科學家帶到這樣的現場去。

 未來載人潛水器將向專業化發展

新京報:從“蛟龍”號,到“深海勇士”號,再到11000米級載人潛水器,為什么“腳步不能停”?

胡震:海洋占整個地球面積70%,其中90%以上是深海。深海是人類發展的資源寶庫,也是科學發展的重要領域,更是維護國家海洋權益的主戰場。深海裝備是我們深海戰略發展的一個基礎和脊梁骨。

“蛟龍”號是為了推進國家深海裝備生產技術的發展而誕生的,它的成功引領了國產技術裝備向深海發展,第一次帶我們走向深海。“深海勇士”號是為了真正形成自主的生產研發體系和團隊,實現生產裝備的國產化。萬米載人潛水器要達到國際上最先進的水平,引領國際潛水器的發展。

新京報:如何評價近年來我國深潛事業的發展?

胡震:在萬米深海,每平方厘米的區域相當于有1000斤重的物體壓著,要在這樣的高壓環境下實現載人航行、作業,難度非常大。如果要用什么來形容載人潛水器研制的難度,我想說,“下五洋捉鱉”的難度不亞于“上九天攬月”,當然深潛和航天難的方向不一樣。

上世紀90年代,我們從事水下裝備研發可以說是舉步維艱。到2000年以后,國家對海洋越來越重視,投入這一領域的機構、企業、高校等也越來越多。職業生涯近三十年,我親身經歷了我們國家的深海裝備從無到有、從弱到強的過程,確實在二三十年間取得了巨大進步。

新京報:未來我國深海裝備還將在哪些方面創新和突破?

胡震:載人潛水器的研發最根本還是要靠基礎材料和技術來突破。潛水器的發展從上世紀60年代到現在,可以說60年里所有進步都來自其他領域的科技進步,包括材料、電子技術、控制技術、通信技術,它們一起推動了深潛裝備的發展。

未來我們會結合新材料和新技術的發展,去研發定制化程度更高、應用目標更明確的載人潛水器。目前已有的載人潛水器,通用性更強,專業性稍弱,未來會在專業化方面進一步提升,例如針對軍用、民用,應急打撈、海底考古、探險、資源開發等方面。專用性潛水器也會越來越便宜,還會結合人工智能等新領域,減少勞動強度,提升安全性能。

關鍵詞: 海洋經濟 藍色經濟

編輯:徐琛

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