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      “奮斗者”號上奮斗者的奮斗

      發布時間:2023-07-04 10:37:00來源: 人民日報海外版

        載人航天、探月探火、深海深地探測、超級計算機……當前,中國科技實力正在從量的積累邁向質的飛躍、從點的突破邁向系統能力提升,在深海、深空、深地、深藍等領域積極搶占科技制高點,科技創新取得新的歷史性成就。近期,本報對中國在深海、深空、深地、深藍等領域的一系列創新性成果進行采訪梳理,向讀者展示中國科技創新的豐碩成果,講述研發生產中的奮斗故事。

        ——編者

        廣闊的海洋蘊含豐富的資源,深邃的海底充滿神秘與未知。近年來,中國深??萍际聵I加快發展,海洋強國建設不斷取得新成就。創造了10909米中國載人深潛紀錄的全海深載人潛水器“奮斗者”號,正是中國深??萍继剿鞯缆飞系囊豁椫匾?。

        近日,記者采訪了中國船舶集團有限公司第七〇二研究所高級工程師、“中國青年五四獎章”獲得者張偉,他是“奮斗者”號研發團隊中的一員,也曾作為“奮斗者”號主駕潛入過萬米深海。讓我們聽聽張偉伴隨“奮斗者”號筑夢深海的故事。

        不斷創新 精益求精

        “奮斗者”號的外觀看上去像是一條圓頭圓腦的綠色大魚。這條了不起的“魚”創造了一個又一個激動人心的深潛里程碑。

        2016年,“奮斗者”號載人潛水器立項。

        2020年11月,“奮斗者”號成功坐底馬里亞納海溝萬米海底,創造了10909米的中國載人深潛新紀錄,標志著中國在大深度載人深潛領域達到世界領先水平。

        2021年3月,“奮斗者”號正式入列中國科考重器矩陣;同年8月,“奮斗者”號進行科考應用“首秀”。

        今年3月,“探索一號”科考船搭載著“奮斗者”號載人潛水器,圓滿完成國際首次環大洋洲載人深潛科考任務。本航次中,“奮斗者”號總共下潛63次。本航次的成功實施,則標志著“奮斗者”號載人潛水器運維體系走向成熟、穩定,并將中國載人深潛科考由馬里亞納海溝拓展到全球多個深淵海溝,開啟了“奮斗者”號國際合作和萬米載人深潛的新征程。

        一項項耀眼成績的背后,離不開技術創新的支撐——新型鈦合金材料制作成抗高壓的載人艙,先進的控制系統實現深淵復雜環境下的高精度航行控制,水聲通信系統助力萬米海底聲像實時傳輸……“奮斗者”號是國際上首次可以同時搭載3人下潛的萬米載人潛水器,它所應用的每項技術都是不斷創新、精益求精的成果。

        張偉所參與的是“奮斗者”號電氣系統的研發。

        “奮斗者”號由鋰電池供電。張偉告訴記者,潛水器下潛到萬米深度,從布放、到海底作業、再到最后回收,大概需要13個小時。這期間,潛水器內的電氣系統要保證持續工作,電池是核心。所以,“奮斗者”號所用的鋰電池在成組前,都要嚴格進行十幾項安全檢驗,還要進行超過萬米壓力環境下的安全測試。

        而萬米深海產生的巨大的水壓,對載人潛水器的供電系統也提出了更高要求。張偉講解說:“在1萬米深處的海底,水壓接近1100個大氣壓。但由于潛水器整體的體積、重量都有嚴格要求,所以我們沒辦法為電池單獨做一個耐壓艙。于是團隊研發了油浸耐壓型鋰電池。上百塊單體鋰電池分若干組排列,模塊間隙充滿了油,以實現壓力平衡?!?/p>

        “奮斗者”號上還有幾百根電纜要直接泡在高壓的海水中。在高壓、高鹽的惡劣環境中,電纜很可能會產生短路、絕緣等故障,造成設備功能失效,更嚴重的還可能導致電解腐蝕,危及潛水器耐壓結構的安全。如果是在陸地上,電纜設備的絕緣性能可以很容易地通過各種儀器來測量,但在海底環境工作時,如何檢測設備絕緣性能呢?

        張偉和研發團隊成員針對這一難題,建立了一套基于絕緣檢測的在線故障診斷系統,并研制了一套智能化的檢測裝置,實現了載人潛水器的電氣故障診斷。

        “這套系統能夠實時監測潛水器上所有用電設備的狀態,如果出現絕緣問題,系統會及時發出預警,提醒潛航員及時進行故障應急處置,實現了潛水器在高壓環境下實時在線供電安全性檢測、故障定位和隔離?!睋垈ソ榻B,從“蛟龍”號研發時,這套診斷系統就已開始應用。此后,系統又不斷升級改進研發?!艾F在,這套設備已經越來越小型化、智能化。比如最開始設計的系統,還需要潛航員自己去操作、判斷信息,對潛航員的技術要求比較高,也會增加他們的工作量。但現在,應用在‘奮斗者’號上的系統已實現了自動在線監測,能更加及時地發出預警,有效提高了‘奮斗者’號的故障診斷能力,縮短了維護時間,在保障潛水器快速故障定位和安全作業中發揮了重要作用?!?/p>

        探秘深海 勇擔重任

        對普通人來說,萬米深海是一片難以想象的神秘世界。但張偉曾跟隨“奮斗者”號多次潛入其中,這是一種怎樣的體驗?

        張偉描述,因為載人艙內是常壓環境,所以人坐在潛水器里下潛,在身體上是沒什么特殊感覺的。但從聽覺和視覺上,潛航員能明顯感受到海中環境的變換。

        “坐在潛水器里潛入海底不同的深度,能聽到載人艙殼體因為壓力變化而產生的吱吱呀呀的聲音,還能看到在不同深度的海水中光線的變化?!睆垈フf:“從淺海下到深海,陽光的穿透力會逐漸減弱,到海下200米左右時,基本沒有什么光線了。到了海下1000米,已是完全漆黑一片,這時我們能從窗口觀察到一些會發光的生物。等再下到萬米深海,仍然會有豐富的生物,比如透明的海參,形狀像彎鉤一樣的鉤蝦,還會有一些奇特的、叫不上名字的海洋生物。深海的地形起伏也很大,有的地方平坦,有的地方陡峭,覆蓋著厚厚的沉積物,這里還有很多人類未知的奧秘等待著我們去探索研究?!?/p>

        潛入未知的深海,這樣的經歷既很難得,同時也責任重大。每次下海,張偉都心存敬畏?!白鳛闈撍髟O計人員,我跟隨‘奮斗者’號深潛,主要是在海試階段,來檢驗設備是否合格,后續是否能順利交付使用,所以責任很重?!?/p>

        能肩負這份責任,首先要對潛水器有全面的了解。

        在“奮斗者”號陸上聯調和水池試驗階段,張偉就經常加班加點堅守在一線。水池試驗完成后,張偉已對“奮斗者”號每條電纜、每個信號的情況熟記于心,當發生問題時,他總是能快速定位故障點,高效地解決問題。

        正式成為“奮斗者”號主駕前,張偉先經過了一段時間的理論培訓,主要是熟悉潛水器各個系統的工作原理、技術細節、操作方法等。特別是要學習在各類故障情況下,如何正確處置。

        張偉對自己的要求是無論何時、無論遇到何種情況,一定要準確判斷、精細操作、沉著應對。他記得,有一次在萬米下潛的過程中,“奮斗者”號深度接近9000米時,忽然聽到一聲非常響的聲音,載人艙也感受到了明顯震動。怎么辦,是否需要返航?作為主駕駛,張偉必須對潛水器狀態迅速作出判斷,確保所有人員和設備安全。

        張偉立刻對艙內設備進行了檢查,并沒有發現異常;對全系統設備進行了檢測,狀態也都正常。于是他判斷,應該是艙外的浮力材料在壓力作用下產生的聲音,并不影響正常使用,于是“奮斗者”號繼續執行下潛任務。當成功完成此次任務并順利回收潛水器后,大家發現原來是有一塊浮力材料在與框架結構接觸的地方,因高壓擠壓產生了裂紋。

        “雖然是浮力材料發生了一點點撕裂,但在深海非常安靜的環境下,那個聲音通過金屬殼體傳導到載人艙內后,人就會感覺是聲音很大。所以當時我們還是非常緊張的,但好在經過冷靜判斷,我們選擇了正確的處理方式?!睆垈セ貞浾f。

        除了可能遇到各種突發狀況,潛入深海還是一件十分辛苦并且需要付出極大耐心的“體力活”。

        盡管“奮斗者”號是當前全球同類型全海深載人潛水器中載員人數最多的,能夠同時容納3人,但是對于身處球形載人艙中的潛航員來說,艙內的活動空間十分有限。

        “‘奮斗者’號海試過程中,一般是一名主駕和兩名負責不同系統的技術研發人員共同下潛?!畩^斗者’號載人艙的內徑是1.8米,里面還有很多儀器設備,所以3個人基本在全程十幾個小時中都要一直坐著,很難去交換位置,也不能站著、躺著。主駕要觀察窗外情況時,只能向前蹲著湊近觀察窗?!睆垈ジ嬖V記者,執行任務時,潛航員一般會在吃完早餐后下潛,然后用保溫飯盒帶一些炒飯、炒面、水果等,在海底吃上一頓午餐,等返回上岸后再吃晚餐。

        雖然有苦有累,但對張偉來說,在與“奮斗者”號相伴探海的日子里,更多的還是激動與自豪。

        尤其是2020年11月10日,這一天令張偉永遠難以忘懷——當日,他作為主駕駛,與另外兩名潛航員通力協作,讓“奮斗者”號成功坐底馬里亞納海溝,創造了10909米的中國載人深潛新紀錄。

        “當時的心情就是很激動、很自豪。中國人乘坐自己研制的載人潛水器達到了萬米深海,這得益于國家對海洋事業的重視和支持,更是綜合國力提升的重要表現,也是載人深潛團隊多年來不懈奮斗的最好回報!”張偉說。

        保持奮斗 砥礪前行

        從2009年“蛟龍”號出航海試,到4500米級載人潛水器“深海勇士”號誕生,再到“奮斗者”號創下多項紀錄,十幾年來,中國載人潛水器不斷取得豐碩成果?!霸谳d人潛水器方面,我們已經實現了從跟跑,到并跑,再到領跑的跨越?!睆垈フf。

        在“蛟龍”號研制時,還有部分技術需要依賴借鑒國外的技術。

        但在“深海勇士”號立項后,中國接連突破多項關鍵技術,跟上了國際領先技術的腳步?!吧詈S率俊碧枌崿F了“核心技術自主化,關鍵設備國產化”,其關鍵零部件的國產化率超過95%,如載人艙、浮力材料、高壓海水泵、低噪聲推力器、鋰電池等全部國產化,并且潛水器整體各項性能也都有了顯著提升。

        到了“奮斗者”號,載員人數多、海底作業能力強、上浮下潛速度快等指標,令其真正成為全球同類型全海深載人潛水器中的佼佼者?!皧^斗者”號的研制及海試的成功,標志著中國具有了進入世界海洋最深處開展科學探索和研究的能力,體現了中國在海洋高技術領域的綜合實力。

        “奮斗者”號抵達馬里亞納海溝海底,這已是到達了地球海洋的最深處。未來,中國載人深潛團隊的腳步又將邁向何方?

        張偉表示:“創新突破始終是中國載人深潛精神的核心,接下來我們還有許多研發工作要做,依舊要不斷突破,取得新的進步?!?/p>

        比如,新材料、新概念、新的應用場景的各類潛水器,需要不斷突破更多的關鍵技術。

        2021年,中國船舶集團有限公司第七〇二研究所開始研制新型潛水器,該潛水器將采用新型材料,視野更寬廣,可應用于科研、考古、搜救等多個場景。

        “未來還可能研制出模塊化的潛水器,可根據不同的任務和目的,選用搭載不同的模塊。另外,‘奮斗者’號現在雖然實現了‘全海深’,但還不能覆蓋‘全海域’。未來我們的潛水器應該具備全海域作業能力,相應的,潛水器上應用的能源系統、導航定位系統等技術都還要繼續進一步突破?!睆垈ケ硎荆骸白鳛闈撍餮邪l團隊的一員,我也將保持奮斗的狀態,繼續向深海進發!”李 貞

      (責編:李雅妮)

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