作为一个70%都是水的星球,地球上所有的生命都是海洋孕育的,所以从哥伦布开始,人类从未停止过探索海洋的腳步。近日,“探索一号”科考船搭载“深海勇士”号载人潜水器靠港三亚,历时121天,航行17000余海里,圆满完成了我国首次覆盖西南印度洋和中印度洋的TS10深潜科考航次,这标志着中国载人深潜运维能力达到了国际先进水平,为2020年实现万米载人深潜打下了坚实的基础。
拥有最强大脑的“深海勇士”号
“深海勇士”号是一艘4500米级的载人潜水器,拥有先进的控制系统,装备了可以实现长基线和超短基线两种定位模式的综合水声系统,其中长基线可以让潜水器知道自己在哪儿,超短基线可以让母船知道潜水器在哪儿。要让一个20吨级的载人潜水器在深海的环境下,克服自身的大惯性以及海流的扰动,在海底完成正负误差不超过20厘米的机械作业,是一个非常有挑战性的难题。从只能完成简单操作的初代控制系统,到“最强大脑”,科学家们努力了16年。如果把“深海勇士”想象成智能生物的话,控制系统就像生物的大脑和神经系统。它可以控制潜水器在水下航行的姿态、前进方向以及作业和悬停的时间,所携带的先进避碰系统可以确保潜水器在深海航行过程中,遇到障碍物时能紧急刹车,就像汽车的无人驾驶系统一样。此外,潜水器如果发生漏水,控制系统还可以关掉液压系统,来保护潜水器主体。除了自动驾驶、紧急制动、防止漏水等功能,新一代潜水器控制系统还有一个最牛的设计,那就是自带导航,可以实现“大海捞针”。很多应用场景要求潜水器在不同潜次,都可以在某一个固定的点进行作业,这就需要潜水器具备重复到达指定地点的能力。比如去热液区、冷泉区作业,或者是做深渊的海底培养时,不可能一次完成任务,那就需要二次或者多次重复到达同一个位置,要在没有具体目标物定位且一片漆黑的深海反复到达同一位置,难度就相当于大海捞针。此外,“深海勇士”号的国产化率达到95%,改用锂电池,还突破了钛合金载人舱、超高压海水泵、低噪声推进器、浮力材料等关键技术。
TS10航次“深海勇士”号显神威
在TS10航次中“深海勇士”号载人潜水器下潜作业62次,平均水中作业时间9小时15分,平均水下作业时间6小时13分;2018年12月单月下潜作业25次;2018年共下潜87次……这些数据打破了中国载人深潜史单航次下潜作业次数、中国载人深潜史单月下潜作业次数、中国载人深潜史年度下潜作业次数等多个项目的纪录,达到了国际单年度下潜次数的先进水平。此外,“深海勇士”号在位于高海况的西南印度洋西风带完成了连续15次下潜作业的任务,实现了6~7级海况下安全回收的目标,多次完成了夜间布放、回收任务,并成功追踪到海底丢失潜标,验证了其高精度的水下搜寻、搜救作业和深海水下试验能力。
目标——海底一万米
中国自主研发的万米级全海深潜水器,预计在2020年前往世界海洋最深处的马里亚纳海沟进行下潜作业。深海一万米,漆黑一片,温度骤降,潜水器每一个指甲盖大小的表面积都要承受1.1吨(大概一辆汽车的重量)的压强。怎么保证潜航员的安全,是潜水器控制系统最需要解决的难题。“深海勇士”号携带的控制系统虽然已经验证了其先进性,但仍需不断地完善升级。TS10航次中培养出的队伍也将继续接受更多的深潜训练,他们将和“深海勇士”号、“蛟龙”号一起探索更多自然环境恶劣的海域,为成功进军海底一万米提供更多的实践经验。
人类的足迹已经几乎遍布地球上的各个角落,深海是人类未曾踏足的净土之一,这里可能蕴藏着丰富的矿藏,或者生命起源的秘密。