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專家:蛟龍號最深下潛7000米


http://news.wenweipo.com   [2011-07-02]    我要評論

「蛟龍號」就像我的孩子

長、寬、高分別是8.2米、3.0米與3.4米,在空氣中重量不超過22噸,外形像一條鯊魚,有著白色圓圓的「身體」、橙色的「頭頂」,身後裝有一個X形穩定翼,在X的四個方向各有1個導管推力器……

說起蛟龍號潛水器,老人如數家珍,用徐芑南自己的話來說,「他就像是我的孩子,我看著他一天天成長起來的。」

其實,當初剛接到研究任務的時候,徐芑南已近古稀之年,而當時他也是臨危受命。「因為我所在的單位中船重工702研究所,這方面的人才有的退休,有的轉崗,後來領導找我談話,問我是否願意挑起這個擔子,我當時沒多想就答應了。因為我做了一輩子的深潛技術研究,大都是深潛機器人,載人深潛一直是我的一個夢想。」

就這樣,徐芑南被任命為載人深潛器總設計師。對於67歲的他,這是機遇,也更是挑戰。

經過多年的努力,徐芑南所帶領的設計小組終於實現了耐壓結構、生命保障、遠程水聲通訊、系統控制等關鍵技術的突破。2007年8月底,載人潛水器成型「出爐」了。

「圖紙上畫了無數遍、腦海裡想了無數遍、做夢裡見到過無數遍,這次終於成真了,我們國家終於有了自己的載人深潛器了。」回憶那一刻,這位老人臉上洋溢著童真般的喜悅和自豪。

設計標準與「神六」相當

在設計過程中,讓徐芑南記憶深刻的海試潛水器的生命支持系統,設計標準不亞於「神六」宇航員安全保障系統。「在大洋深處,艙內必須保持氧氣、二氧化碳達到一定濃度,同時也要保持艙內擁有正常的艙壓、溫度、濕度,還要保證不能有異味。所以,我們在『蛟龍號』潛水器中裝配了生命支持系統和兩套氧氣供給系統,力求萬無一失。」徐芑南說。

眾所周知,水下壓力很大,載人潛水器要想自由上下,常規來說就必須得有能量來源,但這無疑會要求增加潛水器的重量,而增加重量必然會影響整個潛水器的安全,怎麼辦?

徐芑南最後把寶押在了「深潛器無動力下潛上浮技術」上。「我們在潛水器兩側配備4塊壓載鐵,重量可以根據不同深度與要求調整。在下潛過程中,壓載鐵使潛水器具備負浮力,按照一定速度下潛;當潛水器到達設定深度時,可操作拋載其中兩塊壓載鐵,使潛水器處於零浮力懸停狀態,保持在這個深度上實現作業,包括航行、拍照、取樣等;當任務完成,再拋棄另外2塊壓鐵,使潛水器具備正浮力,按照一定的速度上浮,到達水面。」

按照這樣的設計,蛟龍號載人潛水器最快下潛上浮速度是42米每分鐘,也就是說到達7000米海底大約需要3個小時。

根據計算,如果到達7000米深度,潛水器手掌大小的面積將承受70多噸的壓力,而這對潛水器抗壓也是一種考驗。「潛水器大部分結構由鈦合金構成,在潛水器外表加裝的是70多毫米的鈦合金壁,能夠抵擋住超高壓。海試前,我們還模擬了一個壓力桶裝置裡,相當於7000米深處海水壓力,對每個部件進行了考驗。」徐芑南說。

徐芑南說,「蛟龍號」上配備多種高性能作業工具,確保它在特殊的海洋環境或海底地質條件下完成保真取樣和潛鑽取芯等複雜任務。

「中國龍」三大技術領先

交流中,徐芑南不忘「提醒」記者,「要告訴讀者,蛟龍號,可是咱地地道道的中國龍!」

在國家海洋局對外介紹上,「蛟龍號」是被這樣定義的:我國自行設計、擁有自主知識產權的第一台深海載人潛水器。從方案設計、初步設計到詳細設計,全部由我國工程技術人員自主完成。總裝聯調和海上試驗也由我國獨立完成。

「整整7年時間,載人潛水器上的幾個關鍵核心技術,像耐壓結構、生命保障、遠程水聲通訊、系統控制等關鍵技術,都是我們自己突破的。」徐芑南說。

不過,徐芑南也沒有否認,蛟龍號身上也有些零部件來自於國外進口,但他特別強調這些都不是核心零部件,而且絕大部分零部件正在實現國產化。

相比國際上現有的大深度載人潛水器,徐芑南認為中國龍「蛟龍號」在技術上有三個領先優勢。

首先,「蛟龍號」具有先進的近底自動航行功能和懸停定位功能,便於目標搜索和定位,可以在海底自由前後航行。其次,它具有高速水聲通信功能,可以將潛水器在水下的語音、圖像、文字等各種信息實時傳輸到母船上,母船的指令也可以實時地傳給潛水器,專家可以現場進行指揮。最後,相比較,蛟龍號上的充油銀鋅蓄電池容量是最大的,從而保證了在水下的作業時間。

「什麼都好奇卻什麼也不敢碰,生怕給碰壞了。」

第一次深潛就像個乖學生

葉聰說自己是「深海的哥」,因為他覺得,潛航員就像出租車司機,把搭乘的科學家送到深海區。不過這位如今的五星級「深海的哥」,生平第一次深潛的時候,可不像今天這麼活潑。

那是2005年,葉聰和其他4位科學家、工程師組成了一支小分隊去美國的亞特蘭蒂斯號科研船上學習。亞特蘭蒂斯號是「阿爾文號」載人深潛器的母船,後者目前仍是世界上下潛次數最多、最著名的深潛器,1986年就是它發現了泰坦尼克號的殘骸。

「那回阿爾文號一共進行了21次深潛,我參加了第1次和第20次。」葉聰仍清楚記得自己第一次踏進那艘世界上最具傳奇色彩的深潛器時的感受,「就像一個乖學生,什麼都好奇卻什麼也不敢碰,生怕給(人家)碰壞了。」第二次進艙感覺就沒那麼束手束腳了,碰巧阿爾文號出現了故障,是他與美國專家一起解決的問題,這也讓葉聰有了更多信心。

正是那次亞特蘭蒂斯號之行讓葉聰成為「蛟龍號」的首席潛航員。

「最後一次海試時剛好發現一個深兩米的坑,深度就多了兩米。」

巧遇深坑造就3759米紀錄

「蛟龍號」目前的最大下潛深度是3759米,那是去年在中國南海進行海試時創造的紀錄。

事實上,在那次為期19天的海試中,「蛟龍號」在南海3000米深海區一共完成17次下潛。有趣的是在突破3000米深度以後,幾次深潛傳回的數據都在3755~3757米之間徘徊。「我們進行海試的地方剛好是一塊非常平整的海底,我下潛了兩次,最大深度都是3757米。」葉聰說著,忍不住自己笑起來,「結果就在最後一次下潛完成,正在巡航準備兜一圈就上來的時候,兩位試航員發現了一個坑,那個坑剛好深兩米,最大深度變成了3759米,打破了我的紀錄,哈哈。」

今年葉聰和他的團隊的目標是突破5000米深度,海試的地點在東太平洋,那裡又是一塊非常平整的海底,今年的紀錄會是多少呢?「還真不好說,這個地方的深度在5200米到5400米之間。」換句話說,除非這次再幸運的發現另一個「坑」,否則今年的深潛紀錄會在5400米左右。

「海底世界並非想像中的五光十色,200米下就是一片黑暗。」

潛航員「眼睛」直徑20厘米

「海底世界並非想像中的五光十色,200米下就是一片黑暗。」

潛航員「眼睛」直徑20厘米

陽光折射進海水,蕩出斑斕的波紋,有彩色的小魚游來游去……這大概是多數人想像中深潛入海的景象,事實如何,葉聰應該最有發言權了。

「海底世界並不是想像中那麼五光十色,以我個人的經驗,差不多海平面以下200米就是一片黑暗,當我們到達3000多米的深海時,只有零星的生物,偶爾能看到海葵和魚,還沒看到過大型海底生物。」葉聰說,但這並不意味著他們就是「兩眼一抹黑」,事實上,他們有很多雙眼睛。「我們有聲納,勘測距離超過200米,可以傳回勘測數據,告訴我們哪裡有洞、哪裡是坑、哪裡有障礙物需要避開。我們還有更直觀的觀察方法,『蛟龍號』配有很強的照明系統和先進的攝影、攝像儀器,拍下圖像回傳,今年我們還更換了LED燈,和更高像素、更清晰的照相機、攝像機,拍回圖像會更細緻。」

在「蛟龍號」的前端,有3個觀察窗,這是潛航員們觀察海底最方便的「眼睛」。為了對抗深海的壓強,觀察窗非常厚,有點像「貓眼」,外直徑大內直徑小。葉聰的觀察窗最大,直徑有20厘米,觀察窗保證了潛航員在強光照明下可觀察到前方20米範圍內的海底壞境。

「浮在海底會非常活靈活現,具體是什麼,先保密。」



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      責任編輯:葉蓁
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