【工程名片】 “蛟龙”号是中国第一台自行研制的载人潜水器，2012年它深潜海底7000米，由此成为世界上下潜能力最深的科考载人潜水器。这标志着中国成为继美、法、俄、日后第五个掌握大深度载人深潜技术的国家。

　　中国深海科考始于上世纪70年代末，1985年研制出第一台深海机器人。上世纪90年代初，中国深海科考“加速下潜”，随后研制的无缆无人机器人可下潜至6000米深。 “蛟龙”号载人潜水器于2002年被列入国家“863计划”，2008年研制成功。它将应用于中国深海科考，运载科学家和工程技术人员进入深海，执行各种科学考察，包括深海探矿、海底高精度地形测量、深海探寻等各种复杂作业。

　　大海深处究竟是什么样子？

　　绚烂，或是寂静？生命以什么形式存在？资源能否为我们所用？

　　随着科技发展，各个国家都尝试以各种方式潜入深海，以破解这些谜题。

　　4个多月前，中国自行设计研制的深潜器“蛟龙”号，完成了7000米级的所有海试，其中最大下潜深度达到7062米。

　　历经10年的研制和海试，“蛟龙”号迎来凯旋，并将开始一系列实际应用的试验，中国探索深蓝“迷宫”之旅或将就此拉开。

　　跻身“深潜俱乐部”

　　美国是世界上最早进行深海研究和开发的国家，1934年，美国潜水器潜入914米深度，开始了人类第一次在深海对生物进行观察。近半个世纪来，法国、俄罗斯和日本也成为“深潜俱乐部”的一员，纷纷拥有了自己的载人潜水器。

　　中国的深海科考可以追溯到1978年，“向阳红05”号科考船从4784米深的太平洋中获取到多金属结核的样品，随后中国在80年代开始了对海洋的一系列基础调研。

　　按照国际公认的游戏规则，占到整个地球表面49%的国际深海大洋，海底蕴藏丰富的金属矿产资源是“全人类的共同继承遗产”，任何国家不能自行开发。勘探发现者需向国际海底管理局申请获得矿区的专属勘探权和优先商业开发权。

　　中国在早期的深海海底资源角逐中一直缺席，直到1991年，中国大洋矿产资源研究开发协会（以下简称大洋协会）应运而生，对外代表国家参与国际海底区域事务。这意味着中国正式以积极的姿态加入了国际海底资源的勘探与开发。

　　之后的9年里，中国对于深海运载装备，特别是载人潜水器的探索和研发进展相对缓慢。直到世纪之交，国家决策部门才达成了中国发展深海载人潜水器的共识。

　　金建才，上世纪80年代投身中国大洋事业，1994年起主持大洋协会工作，是中国走向深海大洋的领军人物。他说：“深海技术和装备的强大，才能带动深海科研的发展。”

　　深潜器：从无人到有人

　　“由于对深海科考的重要性认识不足，中国的深海运载装备研发也整整比美国等发达国家迟了四十余年。”金建才说。

　　1985年，中国的机器人专家蒋新松院士研制了中国第一台水下机器人“海人一号”，这一机器人采用有缆遥控方式。

　　1994年“探索者”号研制成功，它的工作深度约为 1000米，是一台无缆水下机器人，实现了从有缆到无缆的飞跃。

　　90年代后期，“CR-01”无缆水下机器人系统运用于海底科考工作，它可以在6000米水下进行摄像、拍照，并能自动记录各种检测数据及其相应的坐标位置，可用于海底地质地矿探测、水文测量、海底沉物探测定位。

　　“CR-01”的研制成功，使中国成为当时世界上少数几个拥有6000米级水下机器人的国家，它被称为“中国在深海放出的第一颗海底返回卫星”。

　　在各方的推动下，2002年，7000米级载人潜水器正式立项，成为国家“863计划”的一部分，“蛟龙”号的研制被正式提上议程。

　　“蛟龙”出海

　　“蛟龙”号研制历经6年，于2008年研制成功，被称之为“中国深海科考利器”。

　　“蛟龙”号诞生后就迎来“海试”，最初的海试深度是50米，之后逐渐加深，其性能也在每一次的海试中更完善。

　　2012年，“蛟龙”号深潜7000米的成功，这意味着“蛟龙”号可以触及世界上99.8%的海底，中国成为世界上第5个掌握大深度载人深潜技术的国家。

　　“蛟龙”号的副总设计师朱敏认为，载人深潜器“蛟龙”号最大的意义在于，实现了人类对海底的实际观察。

　　朱敏说：“科学家能够在‘蛟龙’号中直接观察海底，有明确的目标，能够根据情况的变化随时作出反应，这是无人深潜器没法比的。”

　　此外，无论深海地质样品还是生物、微生物样品，甚至是有毒或炽热的热液喷口样品，科学家都可以进行高保真、低扰动的快速取样。

　　“蛟龙”号还可以承担海底某些特定参数的精确测定和大型设施的故障检测等任务，以及建设和维护海底采矿系统和海底观测网络。

　　2002年

　　科技部将“蛟龙”号载人潜水器研制列为863计划重大专项。

　　此后6年，在中国大洋协会组织下，中船重工集团702所会同中科院沈阳自动化所和声学所等国内百余家科研机构和企业联合攻关，设计制造“蛟龙”号。

　　2008年

　　“蛟龙”号载人潜水器本体研制完成，水面支持系统研制和试验母船改造完成，潜航员选拔和培训完成。

　　2009年8—10月

　　“蛟龙”号在南中国海首次开展了1000米级海试。其中，最大下潜深度达1109米。

　　2010年5—7月

　　“蛟龙”号在南中国海完成了3000米级海试。最大下潜深度3759米。

　　2011年7—8月

　　“蛟龙”号在东北太平洋开展了5000米级海试。最大下潜深度5188米。

　　2012年6—7月

　　“蛟龙”号在马里亚纳海沟开展7000米级海试。最大下潜深度7062米。

　　至此，“蛟龙”号转入试验应用性阶段。

　　新京报记者 朱柳笛 北京报道

　　2012年6月27日11时47分，“蛟龙”号创造了作业类载人潜水器新的世界纪录——下潜7062米，标志中国在转变为海洋强国的征程上又迈出了一步，也让中国有了参与开发海洋资源的能力。

　　深海技术被认为是与航天技术、核能利用技术并列的高新领域，而载人深潜器则是海洋开发和海洋技术发展的最前沿。

　　在“蛟龙”号诞生之前，世界上只有美国、日本、法国、俄罗斯四个国家拥有载人深潜器。这些国家的深潜器最大工作深度为6500米。

　　中国的“蛟龙”号载人潜水器具备深海探矿、海底高精度地形测量、可疑物探测与捕获、深海生物考察等功能，理论上它的工作范围可覆盖全球99.8%的海洋区域。

　　深潜员杨波几乎见证了“蛟龙”号每一次下潜：1000米的海底，形态各异的生物游来游去；3000米，有些荒凉，像白茫茫的沙滩；5000米，只能见到一颗颗如同黑色小土豆的锰结核，静静地贴在海底表面。

　　今年6月，白色的、体态滚圆的“蛟龙”号，在马里亚纳海沟，以每分钟40米的“龟速”慢慢下沉，约3小时后，沉入海底7000米。

　　它前边一米左右的置物篮里，放了一块臭鱼，引来好多生物，红色的虾，银色的鼠尾鱼，以及一些多足类生物。

　　此时，杨波终于见到了7000米海底的模样：看起来像一片荒芜的沙漠，但其实有各种生物。

　　他在海底的所见，拍摄成图片或者写成文字，通过“蛟龙”号的水声通信系统，穿越海水，即刻传输到母船向阳红九号上。

　　此刻，母船上的朱敏得以看到海底发生的一切，他是“蛟龙”号的副总设计师。

　　“水声通信系统是‘蛟龙’号的核心技术之一，就像是它的五官。”朱敏打了个比方，“也是维系它和母船之间的纽带。”

　　如果五官出现状况，或是纽带断裂，会带来安全方面的隐患，蛟龙号就必须中止试验上浮。

　　海底海面可打字聊天

　　“蛟龙”号整个7000米深潜试验中使用的水声通信系统，也称声呐通信，包括水上和水下两部分。

　　“在我们生活的空气中，通常用无线电（电磁波）实现手机、GPS、雷达等设备功能。但是到了水里，无线电无法使用，相当于是用声波来实现这些功能，这就是水声通信系统。”杨波解释。

　　停在海面的母船，设有接收声波的设备，“蛟龙”号的外壳和内部也都分布着各种声学设备，这些构成整个水声通信系统。

　　在漫长的下沉和上浮的过程中，置身于“蛟龙”号中的深潜员，可以通过水声通信系统与母船上的同伴打字、聊天。

　　“就像使用QQ，语音有些延迟，大概比在空气中晚5秒左右。”朱敏解释。

　　而一旦到达海底，“蛟龙”号中3位潜航员，则要开始紧锣密鼓的工作，时间上可以精准到每分钟或每秒钟必须完成怎样的操作。

　　他们拍摄周围的地形，抓取海底的泥样，这些情景通过“蛟龙”号拍摄成后，转换为声波，通过海水，传输到接近海面的解码器中，进行一定的解码后传入母船。

　　“技术的关键是如何从声波中把信息准确无误地提取出来。”朱敏说。

　　母船中的成员，也能够因此得知水下和“蛟龙”号中正发生着什么，是否安全。

　　声学器如同刺猬的刺

　　朱敏介绍，与国际同类潜水器中相比，“蛟龙”号载人潜水器声学系统性能先进。

　　除了实现通信外，水声通信系统还能定位、障碍物探测、目标搜索、地形地貌测量、测流测速。

　　密布在“蛟龙”号外壳上的多个声学元件，如同刺猬身上的小刺，它们肩负着不同的功能。

　　底部的避碰声呐，能够测量各方位障碍物的距离；顶部的成像声呐，则用来探测前方的目标；声学多普勒测速仪，用来测量潜水器的三维运动速度和下方的海流速度剖面，定位应答器则确定潜水器的水下位置。

　　同时，“蛟龙”号在海底的行进过程中，通过其侧面上分布的“高分辨率测深侧扫声呐”，边走边扫描，海底两边的地形尽收其中，随之跟随变化绘制出三维的地形图，最后能够拼出海底世界的全貌来。

　　“蛟龙”号走过的海底世界都能尽收眼底，朱敏说。

　　高分辨率测深侧扫声呐也是“蛟龙”号独有的设备，为“蛟龙”号提供了探测海底和水中小目标的能力，还能为海底资源分布规律等研究提供基础性和关键性资料。

　　“高分辨率的深海海底地形图目前还非常少，我们在7000米海底获得的三维地形图应该是在这个深度上全世界分辨率最高的三维地形图了。”朱敏说。

　　通信更加成熟

　　在朱敏看来，“蛟龙”号的水声通信系统的研制和改进非常谨慎，也在海试中一步步完善。

　　2009年夏季，刚潜入水中的“蛟龙”号，与母船“向阳红09”之间的通信无法连上。

　　后来经过分析，发现主要的问题出在了母船的噪声上。

　　试验母船是一艘30多年船龄的老船，船体噪声大，母船水声通信系统收到的声波中杂音特别大，几乎都是螺旋桨的声音。

　　朱敏形容，就像是在纺织厂里说话，隆隆作响，要贴得很近才能够听清楚。所以母船与潜水器的通信就成了大难题。

　　后来朱敏想了个办法，把解码器放置到300米水深处，母船噪声的影响就小了很多。在1000米海底的“蛟龙”号就能够和母船进行语音的通话了，但数字通信仍然存在问题。

　　1000米海试后，为了进一步降低母船发动机的干扰，朱敏团队对水声通信系统进行了多处改进，有效地克服了母船噪声的影响，不但通信质量得到了质的提高，并且操作起来也更加的方便，在3000米海试中发挥了重要的作用。

　　在3000米和5000米试验后，“蛟龙”号的声呐通信系统得到进一步的完善，部分技术已经达到了国际领先水平。

　　2012年6月24日，在马里亚纳海沟，“蛟龙”号开始了它首次冲击7000米深度的试验。置身于“蛟龙”号潜水舱内的潜航员杨波，有些紧张和激动。

　　这并不是他第一次潜入海底。

　　他曾目睹过3000米的海底生存的各种生物，稀奇古怪，叫不出名字来；他也曾下潜至5000米的东太平洋多金属锰结核区，那里的海底密布着成千上万的像黑色珍珠一样的多金属锰结核，在他看来，是壮丽的美景。

　　但这是他第一次下潜7000米的深度，这也是世界上深海科考下潜的最深纪录。

　　“在‘蛟龙’号快下潜到7000米时，3位下潜人员比较激动，大家都在一米一米数深度数据，6997，6998，6999，7000！我们成功了！”杨波回忆。

　　在这次深潜中，杨波看到了至少3种不同的海底形貌，有的地方都是小裂缝，有的则是光秃秃的，有的地方又有点像刚发生过地震，堆着坍塌的石块，十分壮观。

　　在杨波看来，“蛟龙”号这一路的成长非常不容易。

　　2009年它的第一次海试前，当时我国载人潜水器的下潜纪录是600米，对于深潜来说，杨波和他的同伴们并没有什么经验。

　　“只能是摸着石头过河，走一步，发现问题调整，再走一步。”杨波感慨。

　　既是潜航员又是设计师的杨波，曾为了一组数据，在1月寒冷的千岛湖船上待一个多月。也曾为了测试通信的性能，改善的通信机，在海上试验几个星期。

　　在海底的行进中，潜航员们也会遇到突发状况。

　　当时“蛟龙”号第一次在海底着陆，海底有一层厚厚的悬浮物，杨波和同伴们开着潜水器的推进器坐底，推进器就是螺旋桨，它旋转生成的水流激起了太多的烟尘。

　　随后，大家看到烟尘扬起，“就像原子弹爆炸一样，一个蘑菇云升起来后，到处都是烟，什么也看不到。”杨波说。

　　在等待半小时后，杨波和同伴们才开始执行海底科考任务。

　　目前，中国潜航员培训的机构已经建立了，并已培训了两位职业潜航员。

　　“这个机构和‘蛟龙’号一样，是全新的，要摸着石头过河，要形成一套科学、健全、完善的潜航员培训体系，我们还有很多的工作要做。”杨波说。