深海争霸——中国海洋深潜历程揭秘

各国对海底资源的争夺,推动了深海下潜的纪录不断被打破,在这场海底资源圈地运动中,其他国家在50年前就已起跑,中国如今拼命追赶,这中间经历了怎样的曲折艰辛?



逼近7000米5000米的深海是什么样子?


目前,已有3个中国人能够身临其境。

2011年7月26日10时12分,当“蛟龙”号主任设计师兼试航员叶聪、声学专家杨波和潜航员付文韬依次出舱之时,东太平洋的下潜指挥现场、万里之外的北京视频会议现场一片欢腾。

历经近十年的努力,中国载人深潜计划终成现实,5057米——这一纪录使中国载人深潜进入5000米时代。

这只是开始,随后一周内,纪录屡被刷新,在5000米级别的五次下潜中,最大下潜深度达到了5188米。

仅仅一年前,人们还在为3759米激动。2010年“蛟龙”号潜入3759米深海后,中国已成为继美、法、俄、日后,第五个3500米大深度载人深潜技术国。

5000米深潜成功后,意味着中国载人深潜水平已位居世界前列。目前海洋石油和矿石资源主要分布在3000米到4500米的海底。这也是各国潜水器工作水深集中在5000米以下的主要原因。

不过,5000米并非是深潜极限。早在1960年,英国人D·华尔顿和深潜器发明者之子丁·毕卡第,就曾乘坐“曲斯特II”号,在太平洋马里亚纳海沟下潜到10916米,创造了迄今为止的人类最大下潜深度。这一深度也被称作“太平洋挑战者深度”。

但这种带有浮力舱的早期载人潜水器,由于活动范围有限,并未成为主流。各国纷纷选择了在海底可以自由活动的自航式潜水器。

目前,全世界共有各类载人深潜器13艘,其中有11艘由日本、法国、俄罗斯和美国的不同组织使用。这些载人深潜器均属自由自航式,其经常下潜深度主要在5000米以内,而其最大潜航深度则在6000米到6500米之间。其中,日本“深海6500”号,6500米;美国“海崖”号,6092米;法国“鹦鹉螺”号,6000米;俄罗斯“和平一号”、“和平二号”,6000米。

中国有“蛟龙”号。其实,早在2007年“蛟龙”号下水试验前,还只有一个通用名“HOV”,即载人深潜器。时任中国大洋矿产资源研究开发协会(下称“大洋协会”)办公室主任的张利民认为,极地考察船叫“雪龙”,潜水器入海应该叫“蛟龙”。

2007年11月于江苏无锡702所举行的命名仪式上,潜水器被定名“和谐”。2009年年底,“和谐”被更名为“蛟龙”。

按规划,2012年中国即将实现7000米的最大下潜深度目标。这一目标确立颇为曲折。2002年6月由科技部批准立项的载人深潜器论证深度是4500米,“后来真正进入程序后”,目标深度才改为7000米。

“经过论证后,我们决定拿下这个第一。”一位核心专家告诉南方周末记者。中国载人深潜起步晚,但技术实力并不弱,7000米能够实现。7000米这一深度,将超过目前的纪录保持者、日本的“深海6500”号整整500米。



迟到50年



从下潜几十米到6000米,美、法、日、俄四国差不多花了50年。这50年间,中国完全缺席。

以1964年下水的美国“阿尔文”号为例,其1978年就下潜到4000米深处,1994年到达4500米。迄今,这个曾发现“泰坦尼克”号,登上《时代》周刊封面的明星深潜器已下潜近五千次,保持着年均百次的高效率。

即便如此,美国为了保持领先,还在升级换代。2004年,美国国家科学基金会与伍兹霍尔海洋研究所决定斥资两千多万美元,在6年内建造一艘新概念“阿尔文”号,以取代上一代深潜器。

这意味着,“阿尔文”号将向6500米挺进。据伍兹霍尔海洋研究所网站上公布,新概念“阿尔文”号,将于2015年完成全部升级。

由此,“蛟龙”号可能会比先行者快上半个身位,但这样的领先还是来得太晚。

早在1970年代,石油开发从陆地转移至海上时,中国也在探索深潜技术能为海洋石油开发服务。但一晃十年,中国的深海装备寥寥无几,深潜器更无从谈起。其间,其他国家的深潜器却已游遍深海大洋。

美国的“阿尔文”号首次发现了海底热液活动区,日本的“深海6500”已调查了水深达6500米的海洋斜坡及大断层,由前苏联和芬兰联合研制的“和平一号”、“和平二号”已在太平洋、印度洋、大西洋和北冰洋游弋数百次。

1992年,以中船重工702所为主,国内相关科研单位的多位院士、专家开始论证研制中国载人潜水器的可能性,并上报当时国家科委的“863”重大专项。几年过去了,申请一直未获批准。

2009年10月3日,“蛟龙”号首次试验下潜到1109米后,持续关注载人深潜的《中国海洋报》青岛分社社长李明春,在三亚拜访了当时的总设计师徐芑南。

徐芑南回忆,当时两派意见针锋相对。反对者认为,载人深潜技术难度高、投资大,应用面又窄,可以放一放。赞成者则坚持,各国对海底资源的重视已极大推动了大洋的“圈地运动”,中国研制载人深潜器应早日上马。

对深海资源的渴望,给深潜器带来机会。2001年,中国大洋协会在东太平洋获得7.5万平方公里的多金属结核资源勘探合同区。10年后的2011年7月,大洋协会又在非洲与南极洲之间的国际海底区域获得了1万平方公里具有专属勘探权的多金属硫化物资源矿区。

2000年1月,中国大洋协会组织“深海运载技术需求论证”。2001年1月,中国工程院也组织了深海载人运载器的院士及综合部门领导座谈会,论证了中国载人潜水器的定位、需求与应用,并评估了当时国内的技术能力。

5个月后,时任科技部部长的徐冠华去了趟702所。当时摆在徐冠华面前的,还是持续数年前的分歧。徐最终拍板,“载人潜水器的研制应该上马!”

竞赛开始,风险尚存

深潜是勇敢者的游戏,更是有钱人的游戏。仍在升级改造中的“阿尔文”号,其投资预算已从2160多万美元,暴涨至5000万美元。为了节约建造成本,现役“阿尔文”号上的部分传感器,还将移至新潜水器上继续使用。

“蛟龙”海试之前,也曾一度面临资金短缺。

2009年全国“两会”期间,全国人大代表、702所总工程师颜开曾向媒体透露,载人深潜器由于资金短缺,无法进行海试。“资金是一方面,海试推迟也是希望技术、设备准备更充分。”国家海洋局北海分局大洋调查技术设备管理中心办公室主任吉国解释说。

确实,原计划2008年就开始海试的“蛟龙”号,2009年才完成1000米级海试。吉国至今还记得,1000米海试中,曾因潜器电池电量不足,导致下放后又收回。

“蛟龙”号用的是高性能的镍银电池,一组电池动辄三四百万元,回收价格也在百万元左右。为2008年海试准备的电池,搁置了一年后效能已大大下降。但因舍不得浪费电池,最终下潜无功而返。

大洋协会是载人深潜器的用户单位,其办公室主任金建才认为,目前中国的载人深潜属于单项不错,综合实力还有差距,“看看母船就知道了”。为“蛟龙”提供水面支持系统的母船“向阳红9号”,是一条即将退役的老船。

与载人航天类似,深海载人探测也由海水水面支持系统(母船)、深潜器和潜航员三部分共同完成。

在深潜器研制开始后,谁来充当母船成了问题。2006年6月,“向阳红9号”改造为深潜试验母船之时,该船已服役30年。被送进上海立丰船厂前,吉国等人一度担心,“久病的老人能不能下得了手术台”。

在载人深潜几乎家喻户晓的同时,中国无人深潜器却始终默默无闻。

深海探测技术领域主要包括载人潜水器、遥控潜水器和自治式潜水器三种类型。遥控潜水器和自治式潜水器又称为水下机器人。

日本深海技术协会“特色委员会”曾提出一个载人潜水器计划:11000米全海深级别,主要是载人潜水器的天地;6500米级和4000米级,则载人、无人均可;2000米级和500米级,则主要靠操控无人潜水器作业。

无人深潜因安全性、适用范围等,颇具优势。3500米以内水深,是无人深潜器的主要工作水深。目前,全世界的无人深潜器有几千艘,大量运用于石油开发、海底矿产调查、打捞作业、电缆和管道铺设等领域,数量远大于载人深潜器。早在1989年,我国就与加拿大合作,研制了一台最大下潜200米、可自动定位定航的深潜器。

2010年“蛟龙”号3000米海试之前,无人深潜器“海龙”号,已在南海完成了至少三次试验,深度也达到了3000米。从时间上看,“海龙”早在2004年就完成了试运行,2009年11月就在中国大洋科考第21航次中被首次试用,随后在2010年的第22航次中正式使用。2011年初,“海龙”发现了硫化物样品,同时传回视频资料。

国外的深潜一般都经过了从无人到有人的阶段,两种方式并存。一位内部人士担心,中国从无人到有人的过渡阶段太短,难免冒进。“当两名潜航员、一位科学家坐在直径不过2米的舱内下潜至海底几千米时,怎样的安全要求都不为过。”

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