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蛟龙号设计师:7000米海试中曾失去联系1小时

热度92票  浏览72次 【共0条评论】【我要评论 时间:2012年7月24日 14:41

资料图:蛟龙号完成下潜,被拖离水面。

胜利完成海下7000米级下潜试验,创造了世界同类作业型潜水器的最大下潜深度纪录,“蛟龙”上周载誉归来,这也为历时10年的“蛟龙”号研制和海试工作划上了圆满的句号。明日“蛟龙”号将抵达江苏省江阴市,随后回“家”――位于江苏省无锡市太湖边上的中国船舶重工集团公司第702研究所(以下简称“702所”)。

为了挑战7000米级的下潜目标,今年6月3日,“向阳红09”船载着“蛟龙”号载人深潜器奔赴位于太平洋、拥有世界最深点的马里亚纳海沟。在44天的海试期,“蛟龙”号共完成6次下潜试验,其中3次超越7000米,最大下潜深度达到7062米,对潜水器289项、水面支持系统24项功能和性能指标进行了逐一验证。

在夏威夷以南700海里、基里巴斯东北400海里的海域,成功完成5000米级海试的“蛟龙”号团队在新的海域、新的海底深度看了什么?做了哪些试验?挑战海下7000米的过程中,他们遇到了哪些技术难题?又如何解决这些难题?

为了解答这些疑问,南方日报特派记者专赴“蛟龙”回国的第一站――青岛,专访了“蛟龙”号载人深海潜水器的总设计师徐芑南、副总设计师崔维成,潜航员叶聪、唐嘉陵,讲述他们挑战海下7000米的故事。

下潜

700个大气压考验“蛟龙”的身子骨

不少登山者成功地征服了珠穆朗玛峰,但探测深海的奥秘却极其困难。马里亚纳海沟,北太平洋西部马里亚纳群岛以东,一条洋底弧形洼地,延伸2550公里,平均宽69公里。那里拥有人类目前探知的地球最低点――海下11034米。如果把世界最高的珠穆朗玛峰放在此沟底,珠峰顶也露不出水面。

在这延伸2550公里的海沟中,中国“蛟龙”号载人深潜器海试队员们选择了一块海下谷地进行试验。去年,潜航员唐嘉陵驾驶着“蛟龙”下潜至海下5188米,成为5000米级海试达到的最深点。今年,又是他,和同事付文韬将“蛟龙”下潜至海下7062米,创造了“蛟龙”下潜最深的纪录。

唐嘉陵告诉记者,每次下潜前,海试指挥部会根据海底作业的不同任务选择3名驾驶员和试航员,并向3人描述下潜任务和可能遇到的困难以及相应的对策。在母船把“蛟龙”号放到海面后,下潜人员还要对“蛟龙”号进行一次检查,确保电力、通信正常。一切无误的情况下,“蛟龙”号便会被“松绑”,脱离母船。这艘重达22吨的大家伙,其重力超过海水的浮力,一旦被“松绑”,便会一路下沉。下潜速度为每分钟30米―40米。

“这种下潜有点像黑了灯、慢速向下坠的电梯。”唐嘉陵说。他说,下潜的过程中,一开始还能看到外面有“流星雨”逆流而上,但下潜到几百米以下时外面便一片漆黑。他所说的“流星雨”是指海下自发光的浮游生物,“这些生物发出各种不同颜色的光”,加上“蛟龙”的下潜速度比较快,所以,下潜人员经常能看到一道道光点逆向飞逝,就像夜空的流星划过一样。“不过,可能是因为这个海域比较接近赤道,所以浮游生物相对南海少多了,发光生物明显比去年少很多。”

不要以为,下潜过程中,下潜人员只是看风景,那只是极偶尔可以享受的闲趣。在下潜中,他们要靠声纳系统探知哪有鱼洞、哪是坑、障碍物在哪,以便避开。更重要的是要集中精力测试“蛟龙”号各个设备的参数变化,每个阶段都有一定的作业任务,总共有20余项。尤其是突破5000米到7000米的过程中,要特别留意各个设备的变化。海下7000米意味着700个大气压,能将人瞬间挤碎,这考验着“蛟龙”的“身子骨”。

快到海底的时候,下潜人员会抛掉一组压铁,之后“蛟龙号”便会悬浮在海底,就像直升机的悬停一样。随后在海底巡航,了解海底的环境,找符合任务目标的作业地点进行作业。

作业完成后,下潜人员会抛弃第二组压铁。由于浮力大过了重力,“蛟龙”号会慢慢地浮上水面。母船人员发现后,便会派出小艇,工作人员用绳索挂住“蛟龙”,将其收回上船。上船后,科研人员开始处理“蛟龙”从海底带来的相关数据和一些样品进行分析。每次海试都将持续12个小时左右,其中在海底作业时间为3个多小时。

发现

世界载人深潜器首次在7000米海底取得如此多样品

“报告,报告,我们在海底被生物们包围了!”这是唐嘉陵在下潜7062米时,从海下向母船指挥部发来的报告。事后,他告诉记者:“没想到这次能遇到这么多生物,有红色的虾、白色的虾、镶有金边的多足虫,还有一条大鱼,我还抓了一只海参回来。”很多生物是唐嘉陵没有见过的,因此他只能概括性描述。

“蛟龙”号的副总设计师崔维成告诉记者,据统计,此次7000米级海试,通过视频以及取得的生物样品,初步判断发现了11种新生物。“不过,是否是新物种,将要请生物学家进一步验证。”他说,此次海试,“蛟龙”号取得了地质、生物、沉积物样品和水样,并记录了大量海底影像资料,是世界载人深潜器首次在7000米海底取得如此多的样品,“我们的科学家看了都如获至宝”。

发现地理特质、发现生物品种是此次海试的一个重要任务。但当下潜人员第2次下潜至海下6965米时,却发现那个地方很荒芜,就像一片荒漠。正当大家为“无美景可观”发愁的时候,第3次下潜时,下潜人员们就看到了有一些微生物,不过并不多。

第5次下潜,即至海下7062米的那次下潜,下潜人员有意带着诱饵下海,寻找海底生物。结果,“很多生物都从海底的沉积物里爬了出来,他们像蚂蚁搬家一样,出来搬食物,海参、小虾、大鱼等等也全都游了过来。”一同下潜的崔维成告诉记者。

但到第6次下潜的时候,海底情况又不一样,下潜人员航行了半个小时,进行观察,看到了有几种不同的景观,一开始看到石头比较多,比较大,再过了一段,看到一块海底,那里好像刚刚地震过一样,石头坍塌得很乱,很荒凉。“我们感觉海底地质真是非常多样,即使在那么小的一块区域,也如此丰富。”崔维成说。

为了看得清、看得远,“蛟龙”配有石英卤素灯、HID和HIM等8个水下灯源和10台LED灯,灯光能照射的距离为7―9米。它还装有2台高清摄像机、1台照相机等。利用这些设备,潜航员在第2次海试的时候,“蛟龙”号进行了7000米级海底微地形地貌测绘,成图1400米x450米。除了明亮的眼睛,“蛟龙”还有一双敏捷、轻巧的手。右手被称为绣花手,很精细,可以伸出,轻巧地张合手掌;左手是开关控制,肩、肘、腕各关节操控起来动作都很明显,力量大,可以用来抓住大块头的东西,也起到锚定的作用。

看着两个长度超过一个人身长的金属机械手,很多人怎么也想不到它能捉到软体的海参。抓海参的时候,潜航员要操控“蛟龙”的右机械手,伸过去,张开手,收拢,抓住,再成功地装进了位于“蛟龙”前方的采样篮中。

“5000米级海试时,抓获的海参最后都从采样篮中跑了,为此,这一年来,技术人员改进设备、潜航员们抓紧训练,出海前,潜航员们集中进行了3个月的作业训练,为的便是最终抓获海参。”唐嘉陵告诉记者。他说,目前抓获海参的最短时间是13分钟。此次海试,潜航员们共取回了两只海参样本。

挑战

推进器变形、海下联系中断考验重重

在被记者问到“此次海试的技术挑战时”,崔维成感叹地说:“我们遇到了其他国家下潜7000米遇到的所有问题!”比如,推力器的问题、可调压载系统的问题、液压问题、机械在深海操作的灵活性的问题等等。

唐嘉陵告诉记者,此次海试期间推力器的故障几乎是每次都有,尤其是前几次,但问题都还可控,而且回到母船之后便能修复。他解释道:推力器在7000米海底这超高压的环境下发生变形,进而造成螺旋桨稍偏心,偏心之后如果螺旋桨继续工作,就会加剧磨损,从而损害潜水器内的缸套,严重的情况下会造成缸套的穿孔,穿孔之后便会造成里面液压油和补偿油泄露,当油漏完之后,海水就可能进入缸套,损坏设备。

在海底作业的时候,潜航员们会根据各系统的监测情况了解各设备的运行情况,一旦出现故障,先进行预判,判断其对潜器继续运行的影响,稍严重的可采取“隔离”的办法,防止故障进一步扩大。“比如,如果发现问题,我们可以减少对推力器的使用,而且如果不是受到严重的损坏,它还是可以勉强进行工作的。”唐嘉陵说。他表示,虽然下潜过程中,“蛟龙”号出现了一些故障,但是它整体的技术状态还是很好的,依旧圆满完成了下潜任务,对下潜运行的时间没有产生影响。

非常可贵的是,海下发生的这些故障在“蛟龙”号回到母船时都得到有效的检修。

崔维成告诉记者,此次下潜,他们已经把推力器的问题基本摸清,并第一次在海上现场将国外进口的推力器拆开,换上了备件上的零件,对推力器进行重装。同时对一块在下潜过程中烧坏的电路板进行了修复。他说:“国际深潜界都知道,深潜作业出现这些故障都是非常正常的,关键是能够及时地解决这些问题。”

此次海试过程中还发生了一起非常惊险的情况――母船的指挥系统跟潜水器内部的潜航员失去联系近1小时。当时,海试指挥部的判断是:潜水器内肯定没有问题,因为各项数据显示潜器的设备运转正常。最后原因查明,原来是操作不慎,按到了一个开启另一种通信方式的按钮,这种通信方式是最优先的,其它通信方式在它开启的情况下都要关闭。当时,操作人员按到了这个按纽却没说话,所以造成了通讯的异常。发现问题之后,指挥部马上重新建立通讯,潜航员们也顺利地完成了剩下的作业。

“蛟龙”号的总设计师徐芑南告诉记者:“虽然7000米级海试获得成功,但‘蛟龙’号的路还很长,未来3至4年,我们将开展‘蛟龙’号试验性应用,先不急于冲击海下1万米。”但海洋探索前途依旧漫漫,马里亚纳海沟还有近4000米的深度等着中国人驾驭着新的“蛟龙”造访。

名词解释

南海深部计划

该计划是国家自然基金委员会重大研究计划“南海深部过程演变”的简称,于2011年启动,预计耗时8年,投资1.5亿元。该计划以“构建边缘海的生命史”为主题,从深海盆演化、深海沉积、生物地球化学3方面展开研究,将利用现代技术重新测定南海磁异常条带,争取钻探大洋壳,系统研究火山链;观测现代深部海流和海底沉积过程,从深海沉积中提取边缘海盆演化的信息;认识海底溢出流体与井下流体的分布和影响,揭示微型生物在深海碳循环中的作用。

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