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(shí)力正在從量的積累邁向質(zhì)的飛躍、從點(diǎn)的突破邁向系統能力提升，在深海、深空、深地、深藍等領(lǐng)域積極搶占科技制高點(diǎn)，科技創(chuàng )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(lǐng)域的一系列創(chuàng )新性成果進(jìn)行采訪(fǎng)梳理，向讀者展示中國科技創(chuàng )新的豐碩成果，講述研發(fā)生產(chǎn)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(mǎn)神秘與未知。近年來(lái)，中國深海科技事業(yè)加快發(fā)展，海洋強國建設不斷取得新成就。創(chuàng )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，正是中國深海科技探索道路上的一項重要代表。

　　近日，記者采訪(fǎng)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?wù)隆鲍@得者張偉，他是“奮斗者”號研發(fā)團隊中的一員，也曾作為“奮斗者”號主駕潛入過(guò)萬(wàn)米深海。讓我們聽(tīng)聽(tīng)張偉伴隨“奮斗者”號筑夢(mèng)深海的故事。

　　不斷創(chuàng )新 精益求精

　　“奮斗者”號的外觀(guān)看上去像是一條圓頭圓腦的綠色大魚(yú)。這條了不起的“魚(yú)”創(chuàng )造了一個(gè)又一個(gè)激動(dòng)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(wàn)米海底，創(chuàng )造了10909米的中國載人深潛新紀錄，標志著(zhù)中國在大深度載人深潛領(lǐng)域達到世界領(lǐng)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(jìn)行科考應用“首秀”。

　　今年3月，“探索一號”科考船搭載著(zhù)“奮斗者”號載人潛水器，圓滿(mǎn)完成國際首次環(huán)大洋洲載人深潛科考任務(wù)。本航次中，“奮斗者”號總共下潛63次。本航次的成功實(shí)施，則標志著(zhù)“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(gè)深淵海溝，開(kāi)啟了“奮斗者”號國際合作和萬(wàn)米載人深潛的新征程。

　　一項項耀眼成績(jì)的背后，離不開(kāi)技術(shù)創(chuàng )新的支撐——新型鈦合金材料制作成抗高壓的載人艙，先進(jìn)的控制系統實(shí)現深淵復雜環(huán)境下的高精度航行控制，水聲通信系統助力萬(wàn)米海底聲像實(shí)時(shí)傳輸……“奮斗者”號是國際上首次可以同時(shí)搭載3人下潛的萬(wàn)米載人潛水器，它所應用的每項技術(shù)都是不斷創(chuàng )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(fā)。

　　“奮斗者”號由鋰電池供電。張偉告訴記者，潛水器下潛到萬(wàn)米深度，從布放、到海底作業(yè)、再到最后回收，大概需要13個(gè)小時(shí)。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(jìn)行十幾項安全檢驗，還要進(jìn)行超過(guò)萬(wàn)米壓力環(huán)境下的安全測試。

　　而萬(wàn)米深海產(chǎn)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(shuō)：“在1萬(wàn)米深處的海底，水壓接近1100個(gè)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(méi)辦法為電池單獨做一個(gè)耐壓艙。于是團隊研發(fā)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(mǎn)了油，以實(shí)現壓力平衡。”

　　“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(huán)境中，電纜很可能會(huì )產(chǎn)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(guò)各種儀器來(lái)測量，但在海底環(huán)境工作時(shí)，如何檢測設備絕緣性能呢？

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

　　“這套系統能夠實(shí)時(shí)監測潛水器上所有用電設備的狀態(tài)，如果出現絕緣問(wèn)題，系統會(huì )及時(shí)發(fā)出預警，提醒潛航員及時(shí)進(jìn)行故障應急處置，實(shí)現了潛水器在高壓環(huán)境下實(shí)時(shí)在線(xiàn)供電安全性檢測、故障定位和隔離。”據張偉介紹，從“蛟龍”號研發(fā)時(shí)，這套診斷系統就已開(kāi)始應用。此后，系統又不斷升級改進(jìn)研發(fā)。“現在，這套設備已經(jīng)越來(lái)越小型化、智能化。比如最開(kāi)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(shù)要求比較高，也會(huì )增加他們的工作量。但現在，應用在‘奮斗者’號上的系統已實(shí)現了自動(dòng)在線(xiàn)監測，能更加及時(shí)地發(fā)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(shí)間，在保障潛水器快速故障定位和安全作業(yè)中發(fā)揮了重要作用。”

　　探秘深海 勇?lián)厝?/p>

　　對普通人來(lái)說(shuō)，萬(wàn)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(huán)境，所以人坐在潛水器里下潛，在身體上是沒(méi)什么特殊感覺(jué)的。但從聽(tīng)覺(jué)和視覺(jué)上，潛航員能明顯感受到海中環(huán)境的變換。

　　“坐在潛水器里潛入海底不同的深度，能聽(tīng)到載人艙殼體因為壓力變化而產(chǎn)生的吱吱呀呀的聲音，還能看到在不同深度的海水中光線(xiàn)的變化。”張偉說(shuō)：“從淺海下到深海，陽(yáng)光的穿透力會(huì )逐漸減弱，到海下200米左右時(shí)，基本沒(méi)有什么光線(xiàn)了。到了海下1000米，已是完全漆黑一片，這時(shí)我們能從窗口觀(guān)察到一些會(huì )發(fā)光的生物。等再下到萬(wàn)米深海，仍然會(huì )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(huì )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(zhù)厚厚的沉積物，這里還有很多人類(lèi)未知的奧秘等待著(zhù)我們去探索研究。”

　　潛入未知的深海，這樣的經(jīng)歷既很難得，同時(shí)也責任重大。每次下海，張偉都心存敬畏。“作為潛水器設計人員，我跟隨‘奮斗者’號深潛，主要是在海試階段，來(lái)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。”

　　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(lián)調和水池試驗階段，張偉就經(jīng)常加班加點(diǎn)堅守在一線(xiàn)。水池試驗完成后，張偉已對“奮斗者”號每條電纜、每個(gè)信號的情況熟記于心，當發(fā)生問(wèn)題時(shí)，他總是能快速定位故障點(diǎn)，高效地解決問(wèn)題。

　　正式成為“奮斗者”號主駕前，張偉先經(jīng)過(guò)了一段時(shí)間的理論培訓，主要是熟悉潛水器各個(gè)系統的工作原理、技術(shù)細節、操作方法等。特別是要學(xué)習在各類(lèi)故障情況下，如何正確處置。

　　張偉對自己的要求是無(wú)論何時(shí)、無(wú)論遇到何種情況，一定要準確判斷、精細操作、沉著(zhù)應對。他記得，有一次在萬(wàn)米下潛的過(guò)程中，“奮斗者”號深度接近9000米時(shí)，忽然聽(tīng)到一聲非常響的聲音，載人艙也感受到了明顯震動(dòng)。怎么辦，是否需要返航？作為主駕駛，張偉必須對潛水器狀態(tài)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(jìn)行了檢查，并沒(méi)有發(fā)現異常；對全系統設備進(jìn)行了檢測，狀態(tài)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(chǎn)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(wù)。當成功完成此次任務(wù)并順利回收潛水器后，大家發(fā)現原來(lái)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(chǎn)生了裂紋。

　　“雖然是浮力材料發(fā)生了一點(diǎn)點(diǎn)撕裂，但在深海非常安靜的環(huán)境下，那個(gè)聲音通過(guò)金屬殼體傳導到載人艙內后，人就會(huì )感覺(jué)是聲音很大。所以當時(shí)我們還是非常緊張的，但好在經(jīng)過(guò)冷靜判斷，我們選擇了正確的處理方式。”張偉回憶說(shuō)。

　　除了可能遇到各種突發(fā)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(lèi)型全海深載人潛水器中載員人數最多的，能夠同時(shí)容納3人，但是對于身處球形載人艙中的潛航員來(lái)說(shuō)，艙內的活動(dòng)空間十分有限。

　　“‘奮斗者’號海試過(guò)程中，一般是一名主駕和兩名負責不同系統的技術(shù)研發(fā)人員共同下潛。‘奮斗者’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(gè)人基本在全程十幾個(gè)小時(shí)中都要一直坐著(zhù)，很難去交換位置，也不能站著(zhù)、躺著(zhù)。主駕要觀(guān)察窗外情況時(shí)，只能向前蹲著(zhù)湊近觀(guān)察窗。”張偉告訴記者，執行任務(wù)時(shí)，潛航員一般會(huì )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(lái)說(shuō)，在與“奮斗者”號相伴探海的日子里，更多的還是激動(dòng)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(xié)作，讓“奮斗者”號成功坐底馬里亞納海溝，創(chuàng )造了10909米的中國載人深潛新紀錄。

　　“當時(shí)的心情就是很激動(dòng)、很自豪。中國人乘坐自己研制的載人潛水器達到了萬(wàn)米深海，這得益于國家對海洋事業(yè)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(lái)不懈奮斗的最好回報！”張偉說(shuō)。

　　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(chuàng )下多項紀錄，十幾年來(lái)，中國載人潛水器不斷取得豐碩成果。“在載人潛水器方面，我們已經(jīng)實(shí)現了從跟跑，到并跑，再到領(lǐng)跑的跨越。”張偉說(shuō)。

　　在“蛟龍”號研制時(shí)，還有部分技術(shù)需要依賴(lài)借鑒國外的技術(shù)。

　　但在“深海勇士”號立項后，中國接連突破多項關(guān)鍵技術(shù)，跟上了國際領(lǐng)先技術(shù)的腳步。“深海勇士”號實(shí)現了“核心技術(shù)自主化，關(guān)鍵設備國產(chǎn)化”，其關(guān)鍵零部件的國產(chǎn)化率超過(guò)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(chǎn)化，并且潛水器整體各項性能也都有了顯著(zhù)提升。

　　到了“奮斗者”號，載員人數多、海底作業(yè)能力強、上浮下潛速度快等指標，令其真正成為全球同類(lèi)型全海深載人潛水器中的佼佼者。“奮斗者”號的研制及海試的成功，標志著(zhù)中國具有了進(jìn)入世界海洋最深處開(kāi)展科學(xué)探索和研究的能力，體現了中國在海洋高技術(shù)領(lǐng)域的綜合實(shí)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(lái)，中國載人深潛團隊的腳步又將邁向何方？

　　張偉表示：“創(chuàng )新突破始終是中國載人深潛精神的核心，接下來(lái)我們還有許多研發(fā)工作要做，依舊要不斷突破，取得新的進(jìn)步。”

　　比如，新材料、新概念、新的應用場(chǎng)景的各類(lèi)潛水器，需要不斷突破更多的關(guān)鍵技術(shù)。

　　2021年，中國船舶集團有限公司第七〇二研究所開(kāi)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(gè)場(chǎng)景。

　　“未來(lái)還可能研制出模塊化的潛水器，可根據不同的任務(wù)和目的，選用搭載不同的模塊。另外，‘奮斗者’號現在雖然實(shí)現了‘全海深’，但還不能覆蓋‘全海域’。未來(lái)我們的潛水器應該具備全海域作業(yè)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(shù)都還要繼續進(jìn)一步突破。”張偉表示：“作為潛水器研發(fā)團隊的一員，我也將保持奮斗的狀態(tài)，繼續向深海進(jìn)發(fā)！”李 貞