1月20日,兩院院士評選的2020年中國、世界十大科技進展新聞揭曉,“‘奮斗者’號全海深載人潛水器在馬里亞納海溝成功坐底”入選國內榜單。
2020年11月28日,“奮斗者”號全海深載人潛水器成功完成萬米海試并勝利返航。這標志著我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。
全海深載人深潛是一項復雜的系統工程,當潛水器在千米、萬米級深度自由探索時,離不開母船的全力保障。母船承擔著搭載人員、載人潛水器、視頻著陸器以及其他相關海試裝備的重要作用,是深海科學研究的重要保障裝備和支撐平臺。
從“探索一號”科考船到“探索二號”科考船,中國科學院深海科學與工程研究所(以下簡稱深海所)作為船東單位,從2014年起,通過一系列深淵科考航次,積累了豐富的海試任務管理和組織經驗,推動我國開啟了萬米深淵科考的新時代,逐漸建立起海斗深淵科學研究體系。
“相當于重建一艘新船”
“歡迎回家!”2020年12月21日晚8時,大海的靜寂被點點燈光、陣陣歡呼掌聲所打破。萬米載人潛水器“奮斗者”號海試保障母船“探索二號”完成所有航次任務后,順利返回三亞。
這背后,離不開深海所長期以來對海洋裝備建設和載人深潛運維隊伍培養的重視。
“‘探索二號’船改又創造了一個‘不可能’!”“探索二號”科考船實驗部主任商建楠接受《中國科學報》采訪時說。
商建楠介紹,海洋裝備與運行管理中心作為整個海試團隊的一部分,主要負責“探索一號”和“探索二號”科考船的運行和岸基保障工作,既要保證船舶以及設備安全,按時保質完成海試任務,同時還要確保人員安全,做到安全第一。
“探索二號”屬于新船改造,相當于重建一艘新船,彼時困難重重。對于商建楠來講,當時的過程至今歷歷在目。
為了保證萬米海試按計劃進行,項目組經研究考證后決定壓縮船改時間,在保證工程質量的前提下加快工程進度。然而,2020年初突如其來的新冠疫情打亂了全部計劃。
復工復產時間待定、船舶交付時間一天天臨近……全部成員沒有等待,而是立即開展網上辦公。隨著疫情慢慢好轉,船改工作全面推進。一波未平一波又起,后續設備調試液壓管線卡套接頭頻繁泄漏,暴露出極大的安全隱患問題。
“這讓領導和廠方很是頭疼。該問題不解決將嚴重影響萬米海試任務,但船改時間所剩不多。”商建楠說,為了保證船舶運行安全,項目經理唐古拉山大膽決定,將卡套連接全部更換為法蘭連接,晝夜更替排班,保證人休船改工作不休。
大家加倍付出全力保障項目增改建過程持續穩步推進,最終保證了“探索二號”船在18個月內順利交付。
2020年6月25日早上,“奮斗者”號萬米載人潛水器起吊,平穩落座在“探索二號”科考船甲板平臺車上。隨后,伴隨著汽笛聲,“探索二號”科考船緩緩離開碼頭。“船速很快。”商建楠記得很清楚,他在后甲板用手機錄下了螺旋槳推水打出的水花,并在朋友圈中注明“回家的速度”。
填補國內空白
“探索二號”是一艘水面支持裝備實現全面國產化的科考船,徹底擺脫了長期以來對國外生產廠家水面支持裝備的依賴。
“科考船作業往往需要一些特別的設備作為輔助來獲取所需樣品,現運行的科考船大多采用進口設備,使用繁瑣而且售后不及時。”商建楠表示,為了打造國內品牌以及保證可靠的售后服務,“探索二號”把國內品牌作為首選。
在海上,特別是復雜海況條件下進行科考活動,對船舶的安全性、操縱性、穩定性無疑提出了更高要求。“探索二號”在“探索一號”的基礎上進行了升級,具備A架(704)、吊機(704)、絞車(704)等常規科考設備,主甲板還有變軌功能,具備同時搭載兩艘潛水器共同作業的能力。
此外,絞車系統一直以來可以說是國內的空白,“探索二號”的大膽嘗試將填補這方面的空白。中國船舶重工集團公司第七〇四研究所牽頭成立的萬米絞車項目將在“探索二號”進行應用試驗。
商建楠說:“現在我們正處于海試階段,絞車系統已經得到初步驗證。我們會利用現有資源,抓住寶貴的機會,將我國自主研發的科考設備用到極致,打破國外壟斷,把中國品牌推向世界。”
“從‘探索一號’到‘探索二號’,從‘蛟龍’號到‘深海勇士’、再到‘奮斗者’號等,不單單是數量的改變,更是從進口到國產科技的改變。”商建楠表示,“探索二號”科考船的科考設備實現國產化,在疫情下幾乎沒有受到任何影響。同樣,“深海勇士”和“奮斗者”的設備也是國產的,疫情之下仍正常執行科學考察和萬米海試,同時搭載的“滄海”號視頻著陸器還成功實現了萬米海底視頻直播。這在全球也是首屈一指的,這正是科技自立的意義所在。
助力探索深海全程無盲區
“探索二號”為科學家建設了一座海上科學實驗室,為深海深淵科考提供了“利器”。
深海所研究員賀麗生作為科學家代表參與了此航次,執行“奮斗者”號載人深潛器的萬米海試任務。她也是中國首位進行萬米深潛的女科學家。
“我作為一名普通科學家能夠參與此航次,非常興奮。此次海試主要是針對潛水器的性能而進行的萬米測試,有船員、研發骨干等參與,需要上船的人非常多。在這樣的條件下,還能拿出名額給科學家,說明各方對萬米潛水器將來的科學應用非常重視。”賀麗生告訴《中國科學報》。
下潛兩天前,賀麗生接到通知參加潛次。她非常激動,立刻開始準備相關的采樣工具。“此次海試結果表明‘奮斗者’號載人潛水器的性能非常穩定,正因如此,總師團隊及專家組才決定讓科學家參與本航次的最后一個萬米潛次。深海環境水溫約為2~4攝氏度,盡管潛水器內部已經做了非常人性化的處理,但要在其中工作12~13個小時,行程的后半段時間還是需要穿上厚外套、厚襪子。”賀麗生回憶說。
在此次潛次中,賀麗生攜帶的作業工具主要包括Pushcore沉積物取樣器、生物鏟、保溫生物箱、保壓取水儀、原位化學實驗裝置及Niskin誘捕瓶。這些裝置可幫助他們帶回萬米深淵沉積物、生物、水樣及巖石等科研樣品。
萬米深淵之中,給賀麗生印象最深的除了大量鉤蝦外,還有大量的海參及多毛類生物。盡管下潛前,她推測萬米深淵中會存在海參,但其數量之多還是讓賀麗生驚嘆。此外,她推測萬米深淵中還生活著海葵及水母,但在此次下潛任務選定的區域內,很“遺憾”未能看到。
“深海是人類至今了解最少的生物圈之一。”賀麗生表示,“奮斗者”號載人潛水器的研發成功無疑給人類探索深海、深淵添上了一對強勁的翅膀。它不但可以到達萬米深淵,而且具有強大的作業能力,搭載多達240公斤的作業工具及樣品,配合左右機械手的使用,使科學家可以在萬米海底進行海底原位實驗,也可以將科研樣品帶回陸地實驗室。“奮斗者”號全海深載人潛水器使人類探索深海全程無盲區,助力人類了解深海。
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