它拥有海底秘密
阅读提示：最近的中国值得关注的不止是上天的“神九”，还有下海的“蛟龙”。从3000米到5000米，再到7000米的海底深处，是一个怎样波澜壮阔、新颖无比的海底世界。
据6月19日消息，8点40分左右，蛟龙号载人潜水器已经坐底，下潜深度6908米，3名潜航员将在海底进行取样工作，这将是世界上首次载人潜水器在这么深的海底采集样品。
“蛟龙”是如何制造，又是如何潜海的？从3000米到5000米，再到7000米的海底深处，又是一个怎样波澜壮阔、新颖的海底世界。
带着疑问，记者在“蛟龙”远行前，走近参与蛟龙号研发、海试的专家和技术人员，探寻“蛟龙”和它拥有的海底世界的秘密。
深海日志
“这是一个狭小的只有2.1米内径的球体。我坐在中间主驾驶位上，右边是崔维成所长，左边是一个副驾驶员。如果顺利的话，我们三人要在海底工作3个小时。今天的任务还是测试‘蛟龙’的稳定性，如果不出意外，我们将在海底‘行走’两海里，我们希望能抓住小虾或海参等深海生物……”
这是一次5000米的深海测试，首席潜航员叶聪详细地记录每一个细节。叶聪，湖北武汉人，33岁，“蛟龙号”主任设计师、首席潜航员，参加了蛟龙号的设计、研发和试用的全部过程，跟随“蛟龙”下海32次。
“在这10个小时的‘蛟龙’潜海旅行中，我们三人一直要呈蜷缩状态工作，少喝水，少吃东西，免得带来生理上的诸多不便……考虑到节约用电，深潜器在下潜过程中是关掉照明的，所以我们能看到一个黑暗中真实的海洋。”
他继续写道：“海的深处没有光，热量少，除了大量微生物外，鱼虾很少，基本上在5000米的海底没看到过大型海底生物，只会遇到拖着长长尾巴的鼠尾鱼，还有一些数目不多的红色螯虾……”
2012年6月2日，江苏江阴苏南港深水码头。“向阳红9号”远洋科考船停靠在第14码头，身下滚滚长江水向东奔流入海。蛟龙号静静地躺在船尾。
崔维成，中船重工集团公司702所副所长、蛟龙号主任设计师，在他的引导下，记者经特批登船一睹它的容貌。蛟龙号深潜器全长8.3米，宽3.0米，高3.4米，重22吨，设计的最大荷载能力为240公斤。崔维成介绍说，蛟龙号“形状设计成球形，由12块球瓣和2块球形底板构成，中间有一个直径2.1米的载人舱，可容下3人。构造的原理是在深水中获得最好的重量—排水量比和最佳的强度、稳定性能。”
蛟龙号深潜器和常规潜艇选用钢材材料不同，球壳采用的是高强度钛合金，保证在深海中承受巨大的压力。
崔维成比喻，宇宙飞船在太空工作时也只承受约1个大气的负压力，载人深潜器上的每一个零件都受到深海压力的巨大考验。他一直认为“入海”的难度不亚于“上天”。
载人深潜器目前是人类潜入深海探索奥秘的交通和工作工具。早在“蛟龙”入海前的几十年中，世界上4个国家有了它的同类，并在科研、勘探和军事等多领域大展身手。
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，在千米海底深处打捞出因轰炸机失事，遗失在海底的氢弹，还于1986年潜入4500米深海探查到了“泰坦尼克号”残骸。
海底探宝
每次潜到海底深处，叶聪除了检测潜水器的性能，还带着一些科考任务。例如收集矿物质样品等。“海底含有多金属结核区，就是陆地上含有的丰富金属稀有矿物质。”
刘诚刚，国家海洋局第二海洋研究所副研究员，两次跟随蛟龙号进行海试。他说，多金属结核里面蕴含了大量的锰、锌等多种金属，由于锰含量较高，在30多年前被人类发现时，它也被称为“锰结核”。
中国大洋矿产资源研究开发协会办公室副主任、国家863计划重大项目7000米载人潜水器项目负责人刘峰证实，按照此前计划，今年3月份，蛟龙号有一项任务是到南海海底寻找“可燃冰”。因考虑到海试计划而推迟了。
有专家说，在大陆资源被开采进入枯竭期前，海洋就成了人类解决资源短缺、拓展生存发展空间的战略必争之地。面对宝贵的海底矿产，一场“蓝色圈地运动”正在世界各国之间无声地进行着。
据估计，世界上各大洋中锰结核的总储藏量约为3万亿吨。
更令人惊讶的是，这种矿床不仅储量很大，而且还在继续成长中。
采集矿物质样本的工具是一个小簸箕，叶聪只要操作机器手臂就可完成。 “一簸箕铲下去，就是几个多金属结核，既方便又快捷！”
叶聪说，在达到5188米最大深度后，“蛟龙号”的任务不再是冲深度，而是转向探测这片多金属结核勘探区洋底。
潜航员们在海底除了进行地形地貌测绘，搜索标志物外，还要捕获海底生物。刘峰说，蛟龙号7000米海试成功，也就意味着全世界99.99%的海洋洋底畅行无阻。他说，“蛟龙”入水，不仅极大地增强了中国科技工作者进军深海大洋、探索海洋奥秘的信心和决心，而且加快了我国挺进深海寻找矿产资源的步伐。“海底就是一个聚宝盆，可惜我们的了解还不及百万分之一。”
实际上早在上世纪90年代初，中国船舶总公司702研究所（现中船重工集团公司702所）就向国家科委提出研制6000米级大深度载人潜水器的建议，结果被否，理由是“找不到明确的使用用户”。
“科委领导问，为啥要花那么多钱造（深潜器），我们答不上来。” 多年后崔维成这样说。
3年内连续提交了2次申请，均因同样问题被否决。“当时也说不出来啥用途，就是觉得国家以后进军海洋会用得上。”
2001年，机会来了。根据国际海底管理局规定，我国在太平洋中部获得一块拥有专属勘探权和优先商业开采的多金属结核矿区（含有丰富的金属矿产资源），面积为7.5万平方公里，与渤海大小相当。
同时，一项勘探成果数据显示:在渤海、黄海等大陆架海域，石油资源量达到275.3亿吨，天然气资源量达到10.6万亿立方米，这些宝贵的资源需要开采。崔维成说，很快国家进行了立项审批。
主体研发组装任务落到了中国船舶重工集团702 研究所，而当时，我国的深潜器仅能潜入600米海域，已经遭遇了很多科研问题。考虑到需要对电子、通讯等科研技术攻关，国家抽调包括中科院沈阳自动化研究所、声学所在内的100家科研机构和企业参与研发和生产。
研发工作从一开始就处于保密状态。从2008年开始，在短短4年内，中国完成了从1500米、3000米和5000米深海测试，证明蛟龙号安全性能、稳定性能可靠。
“入海”难于“上天”
6月15日14时30分，海试现场。如同往常一样，“蛟龙”猛然浮出海面，泛起一片浪花。一个外形酷像大白鲨，有着白色圆滚身体、橙色脑袋，尾部呈X形稳定翼如同尾巴的“大鱼”，搅动了附近的海水。
7000米是“蛟龙号”的最大设计深度，从5000米到7000米的大洋深处，“蛟龙号”将面临新挑战。刘峰接受本刊采访时说，首先是深度增加导致的高水压。“深度增加2000米，相当于加了200个大气压，到7000米的时候，‘蛟龙号’的外壳每平方米要承受700吨压力，高压会不会引起变形、渗漏？这是最大的挑战。”其次，“蛟龙号”潜水器上有很多充油的设备和液压系统，润滑油在高压、低温的联合作用下，其黏度会增强，7000米深度时，高压会不会影响液压系统正常工作？
“第三个挑战是针对潜航员的。无论是心理还是体力，7000米对潜航员来说都是一个严峻的考验。”刘峰有些激动，他说蛟龙号经受住了考验。
让这样一个潜水机器潜入深海，还要灵活运动和工作有些不容易。
对于深潜器，蛟龙号载人深潜器总设计师徐芑南，形象地将其喻为一条深水鱼。他说，蛟龙号拥有“6自由度空间运动能力”，既可以“直线行走”，比如通常所说的前进后退、上浮下潜、左移右移，还可以围绕“旋转”，比如改变舵向、左右摇摆、抬头等，但这些都需要舱内的人工操作。
“‘蛟龙’号在水下是很灵巧的，就是动作稍微慢些。“蛟龙”有两只机械手，具有相当于人的肩、肘、腕等的“关节”，可伸缩自如。在去年的5000米海试中，潜航员发现“蛟龙号”的海底灯光，过于集中在主驾前方，任务专家的观测窗前光线太弱，不利于观测海底状况。改进中，“蛟龙号”配备了16盏LED以及石英卤素灯如同蛟龙号的眼睛，可以确保潜航员看清楚20米左右的各种情况。
几十次海试中，刘峰这名海试现场的总指挥，有一次还是被吓坏了。那次蛟龙号在南海潜入1700米海底，潜下去后一度“销声匿迹”。虽是一次虚惊，他在总结会上，还是毫不客气地批评了有关技术人员的大意。“你知道在漆黑的深海里，一旦发生故障或意外，将面临着多大的危险。”刘峰说，从这件事情上，对潜航员在海底遭遇意外，如何逃生自救一度成为“蛟龙”研究的重要课题。
“这些问题现在都解决了”每次海试，崔维成和叶聪总是第一个下潜者。崔维成列举了蛟龙号如果在海底遭遇意外的多个解决办法。例如被海底的水草或者淤泥缠住，“蛟龙”具备多种应急逃生的技能。
首先，蛟龙号可以抛掉身下用于下潜增重的两个100公斤的压载铁，以获得200公斤的浮力；还可以引爆蓄电池箱上的电爆螺栓，扔掉部分蓄电池；如果是机械臂在抓东西时被水草缠住， “蛟龙”还可以“断臂逃生”。
如果身陷淤泥不能自拔，“蛟龙”能引爆电爆螺栓，浮力块将带着船载的9000米长缆浮上水面。正在密切监视的科考船看到浮力块上的闪光灯，就捞起长缆，用绞车把蛟龙号硬生生拉上来。
正常情况下，蛟龙号可在水下生存12个小时，而紧急情况下，生命支持系统可以支撑近3天的时间。
“蛟龙”功夫
徐芑南说，蛟龙号能像机器人一样操作，突破了三大技术难题。即近底（接近海底）自动航行和悬停定位、高速水声通信、大功率电池提供动力。蛟龙号要想工作就需要在海底稳稳“定住”。如同开车一样，驾驶员的脚总放在油门上，难免产生疲劳感。蛟龙号具备自动航行功能，驾驶员设定好方向后，自己可放心进行观察和科研。
蛟龙号能完成三种自动航行，即自动定向航行，自动定高航行和自动定深功能。
蛟龙号还有一个悬停功能。工作人员一旦在海底发现目标，蛟龙号不需要像很多国外深潜器那样坐底工作，而是由驾驶员行驶到相应位置“定住”，与目标保持固定的距离，方便机械手进行操作，能够做到精确地“悬停”作业。
“蛟龙”的通信和动力被喻为它的“耳朵”和“力气”。和陆地通讯主要靠电磁波速度不同，电磁波在深入海水中几米就不行了。蛟龙号要潜入深海几千米，如何与科考船（母船）保持联系，进行通讯，现在主要是靠声呐。
“蛟龙”在海底航行或工作需要动力。它现在搭载的是我国完全自主研发的大容量充油银锌蓄电池，电量超过110千瓦时，能为其提供超过几十个小时的动力。
徐芑南说这些成熟的功能设计，已完全让“蛟龙”在5000米或7000米海底畅游自如。
“蛟龙号”实验结束后干什么用？
崔维成说，海底观察是第一个任务，包括照相、传回图像、现场通话等，通过视频，上面的人能看到底下，本身可视的资料就是特别重要的。第二个用途是海底科学取样和各类海底作业。“蛟龙”还能进行海底救捞。崔维成举例说，美国一颗氢弹掉进海里，最后就是用3个深潜器把它捞起来的，另外，海底重要的国家秘密或者宝藏救捞、沉船打捞等，也只有它能做到。
海底抢险是深潜器的另一个任务，包括工程的抢险和人员的抢险。两年前俄罗斯一条潜艇推进器被缠住，无法转动，和平一号、和平二号深潜器钻到潜艇底部，把缠在推进器上的网缆割断，潜艇得救。遇到跨洋通讯光缆、海底管线、石油主管道、输气主管道破裂的情况，深潜器可以到海底一探究竟。深潜器还能执行更加特殊的任务：“比如说咱们怀疑特定区域有敌人。”
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