載人深潛技術(shù)：自主創(chuàng)新跨越式發(fā)展

　　“蛟龍”號(hào)從總體方案設(shè)計(jì)，到潛水器的初步設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)，到最后的總裝聯(lián)調(diào)和水池實(shí)驗(yàn)，都由我國(guó)工程技術(shù)人員獨(dú)立完成。研發(fā)團(tuán)隊(duì)向世界證明了中國(guó)人已經(jīng)掌握了深海載人潛水器自主設(shè)計(jì)、集成創(chuàng)新等核心能力。
　　深海載人潛水器是深?？瓶己唾Y源勘探最基本的作業(yè)裝備。人類(lèi)利用它探索海洋已經(jīng)走過(guò)了50年歷程，技術(shù)發(fā)展經(jīng)歷了多次飛躍。因?yàn)檩d人潛水器研制有著極高的技術(shù)門(mén)坎，在一些發(fā)達(dá)國(guó)家為利用深海油氣資源展開(kāi)一輪輪“探海行動(dòng)”時(shí)，許多國(guó)家只能“望洋興嘆”，而中國(guó)并不想做一名“旁觀者”。

　　深海技術(shù)的制高點(diǎn)
　　深海載人潛水器體現(xiàn)一個(gè)國(guó)家的綜合技術(shù)力量，是海洋技術(shù)開(kāi)發(fā)的最前沿與制高點(diǎn)。人類(lèi)利用深海載人潛水器探索海洋已經(jīng)走過(guò)了50多年的歷程，目前世界上只有美國(guó)、法國(guó)、俄羅斯、日本等國(guó)相繼研制成功了5艘深海載人潛水器，這些潛水器到達(dá)范圍遍及海洋的大陸坡、海山頂、火山口、洋脊以及6500米深的洋底，在地質(zhì)、地球化學(xué)、地球物理和海洋生物等方面取得了大量的重要發(fā)現(xiàn)。
　　20世紀(jì)末，隨著在國(guó)際海底調(diào)查研究工作的深入，我國(guó)對(duì)載人深潛器應(yīng)用需求越來(lái)越迫切。時(shí)任中國(guó)大洋礦產(chǎn)資源研究開(kāi)發(fā)協(xié)會(huì)（以下簡(jiǎn)稱中國(guó)大洋協(xié)會(huì)）項(xiàng)目處處長(zhǎng)的劉峰，深感我國(guó)海洋裝備的落后和載人潛水器的缺失。
　　其實(shí)早在上世紀(jì)90年代，以中國(guó)工程院院士、702所原所長(zhǎng)吳有生教授為代表的又一批戰(zhàn)略科學(xué)家就提出了大深度載人潛水器的構(gòu)想，但由于當(dāng)時(shí)沒(méi)有明確用戶、技術(shù)面臨巨大挑戰(zhàn)等原因，立項(xiàng)申請(qǐng)一直未獲批準(zhǔn)。
　　新世紀(jì)初，國(guó)際海底區(qū)域競(jìng)爭(zhēng)形勢(shì)日益激烈，劉峰認(rèn)為，我國(guó)自主研制深海載人潛水器條件已經(jīng)成熟。而在此時(shí)，載人潛水器已經(jīng)被國(guó)家決策部門(mén)提上了議事日程。2001年1月，在中國(guó)大洋協(xié)會(huì)的組織下，國(guó)內(nèi)科技界和海洋界的10位院士和15位教授級(jí)專家與國(guó)家發(fā)改委、財(cái)政部、科技部、外交部的有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)匯集一堂，進(jìn)行深入探討，達(dá)成研發(fā)載人深潛器的共識(shí)。
　　2002年4月國(guó)家海洋局向科技部報(bào)送了“關(guān)于啟動(dòng)7000米載人潛水器重大專項(xiàng)的請(qǐng)示”。2002年6月，科技部正式把“蛟龍”號(hào)載人潛水器列為863計(jì)劃“十五”期間重大專項(xiàng)。
　　載人潛水器的研發(fā)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，必須組織國(guó)內(nèi)的優(yōu)勢(shì)力量聯(lián)合攻關(guān)。根據(jù)863計(jì)劃和科技部的要求，國(guó)家海洋局是該項(xiàng)目組織實(shí)施部門(mén)，中國(guó)大洋協(xié)會(huì)作為業(yè)主單位，負(fù)責(zé)組織702所、中科院沈自所、中科院聲學(xué)所等單位開(kāi)展載人潛水器本體研制，組織中船重工701所（以下簡(jiǎn)稱701所）等單位開(kāi)展水面支持系統(tǒng)研制和工作母船改造，組織702所和北海分局等單位進(jìn)行潛航員的選拔培訓(xùn)等配套工作。
　　至此，一場(chǎng)我國(guó)深海載人潛水器研制聯(lián)合攻堅(jiān)戰(zhàn)正式打響。

　　難啃的“技術(shù)骨頭”
　　2001年12月1日，劉峰對(duì)這個(gè)日子記憶猶新，那天北京下起了雪，從科技部回來(lái)的路上，交通癱瘓，但這絲毫不影響劉峰當(dāng)時(shí)的好心情，因?yàn)樗麆倯?yīng)聘成為863計(jì)劃“7000米載人潛水器”項(xiàng)目總體技術(shù)專家組組長(zhǎng)。
　　由于以前參與了863計(jì)劃水下自治機(jī)器人、海底采礦等項(xiàng)目，劉峰積累了一定的技術(shù)管理經(jīng)驗(yàn)。擔(dān)任“7000米載人潛水器”項(xiàng)目總體技術(shù)專家組組長(zhǎng)，可以說(shuō)沒(méi)有懸念。“但‘蛟龍’號(hào)是我國(guó)深海載人技術(shù)從幾百米到幾千米的技術(shù)跨域，立項(xiàng)之初，到國(guó)外參觀都困難，更何況了解掌握關(guān)鍵核心技術(shù)！現(xiàn)在要真槍實(shí)彈地做，確實(shí)很有壓力。”劉峰深感重任在肩。
　　和劉峰有同樣感受的還有徐芑南。“載人潛水器本體研制需要攻克很多技術(shù)難點(diǎn)。”在他看來(lái)，耐壓構(gòu)件密封、控制、水聲通信等都是潛水器研制過(guò)程中“一塊塊難啃的技術(shù)骨頭”。
　　眾多技術(shù)難點(diǎn)中，如何保障潛航員的安全是徐芑南和項(xiàng)目組一直苦苦思索的疑難問(wèn)題。
　　其實(shí)，3700多米深的海底不適于人類(lèi)生存。那里沒(méi)有氧氣，沒(méi)有陽(yáng)光，而且深度越深，壓力越大。一般來(lái)說(shuō)，深度每增加100米，壓力就會(huì)增加10個(gè)大氣壓，因此深潛至海底3759米要承受376個(gè)大氣壓。在大洋深處，潛器載人艙內(nèi)必須保持氧氣、二氧化碳達(dá)到一定濃度，同時(shí)也要保持艙內(nèi)擁有正常的艙壓、溫度、濕度。
　　經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的討論和驗(yàn)證，研制團(tuán)隊(duì)最終在“蛟龍”號(hào)潛水器中設(shè)計(jì)裝配了功能強(qiáng)大的生命支持系統(tǒng)和兩套氧氣供給系統(tǒng)，以保證3名潛航員頭腦清醒、精力充沛，力求萬(wàn)無(wú)一失。
　　控制系統(tǒng)相當(dāng)于載人潛水器的“大腦和中樞神經(jīng)”，其重要性不言而喻。在“蛟龍”號(hào)研制過(guò)程中，中科院沈自所王曉輝副總設(shè)計(jì)師帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)采用先進(jìn)的控制策略，有效克服潛水器本體、海洋環(huán)境等不確定性干擾，實(shí)現(xiàn)潛水器長(zhǎng)距離航行時(shí)全自動(dòng)航行控制功能。
　　對(duì)此，自稱“深海的哥”的首席潛航員葉聰頗有感觸。“自動(dòng)駕駛時(shí)，可以自動(dòng)實(shí)現(xiàn)定高、定深、定速和定向航行，如果遇到障礙物，潛水器會(huì)發(fā)出警報(bào)。這些功能減輕了潛航員的勞動(dòng)強(qiáng)度，我們會(huì)覺(jué)得很輕松。”
　　除了“大腦”之外，載人潛水器也少不了“眼鏡、嘴巴、耳朵”等器官。而由中科院聲學(xué)所負(fù)責(zé)研制的聲學(xué)系統(tǒng)就充當(dāng)了這些器官功能。聲學(xué)系統(tǒng)可為“蛟龍”號(hào)在深海潛航提供通信、定位、目標(biāo)搜索和地形地貌觀測(cè)等功能。
　　“之前采用多波束調(diào)查，不能對(duì)海底細(xì)微地貌，比如1—2米變化形成高分辨率成像。”載人潛器副總設(shè)計(jì)師、中科院聲學(xué)所研究員朱敏解釋說(shuō)，“‘蛟龍’號(hào)采用高分辨率測(cè)深側(cè)掃聲吶，可以對(duì)如巖漿流、裂縫、斷崖等細(xì)微尺寸地貌進(jìn)行精準(zhǔn)探測(cè)，并形成高分辨的成像圖片。這次我們?cè)?759米海底就獲得了等深線間隔為1米的精細(xì)三維海底地形圖和地貌圖。”
　　“蛟龍”號(hào)研制團(tuán)隊(duì)啃掉一塊塊難啃的“技術(shù)骨頭”，正是我國(guó)深海載人潛水器技術(shù)大攻關(guān)的一個(gè)縮影。正是在100多家研制單位齊心協(xié)力下，歷經(jīng)6年聯(lián)合技術(shù)攻關(guān)，“蛟龍”號(hào)終于順利問(wèn)世。

　　自主設(shè)計(jì)集成凸顯創(chuàng)新能力
　　在“蛟龍”號(hào)研制過(guò)程中，一個(gè)值得注意的現(xiàn)象是，由于研制初期受?chē)?guó)內(nèi)制造技術(shù)水準(zhǔn)的限制，“蛟龍”號(hào)關(guān)鍵零部件仍需進(jìn)口，如機(jī)械手、水下燈等設(shè)備引進(jìn)自美國(guó)，成像設(shè)備來(lái)自日本，載人艙鈦合金球殼則是委托俄羅斯制造。
　　作為“蛟龍”號(hào)總設(shè)計(jì)師，徐芑南對(duì)這個(gè)敏感問(wèn)題并不避諱。“我想這是一些人對(duì)‘蛟龍’號(hào)最大的質(zhì)疑，有幾成部件是中國(guó)自主制造的？”
　　“深海載人潛水器裝備部件生產(chǎn)非常專業(yè)化，美國(guó)、法國(guó)載人潛器研發(fā)團(tuán)隊(duì)都是請(qǐng)專業(yè)機(jī)構(gòu)按照他們的設(shè)計(jì)方案定制零部件，然后再自行組裝集成。”徐芑南認(rèn)為，根據(jù)現(xiàn)階段我國(guó)制造技術(shù)水平，采購(gòu)一些國(guó)外設(shè)備并不妨礙中國(guó)載人深潛設(shè)計(jì)集成創(chuàng)新和掌握自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。他舉例說(shuō)：“‘蛟龍’號(hào)鈦合金球殼雖然是俄羅斯制造，但它是按照我們的設(shè)計(jì)來(lái)加工的，因而知識(shí)產(chǎn)權(quán)也在我們自己手里。”
　　事實(shí)上，“蛟龍”號(hào)從總體方案設(shè)計(jì)，到潛水器的初步設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)，到最后的總裝聯(lián)調(diào)和水池實(shí)驗(yàn)，都由我國(guó)工程技術(shù)人員獨(dú)立完成。“蛟龍”號(hào)研制團(tuán)隊(duì)正是通過(guò)這次研發(fā)，向世界證明了中國(guó)已經(jīng)掌握了深海載人潛水器自主設(shè)計(jì)、集成創(chuàng)新等核心能力。
　　盡管如此，研制團(tuán)隊(duì)對(duì)關(guān)鍵部件生產(chǎn)國(guó)產(chǎn)化仍保持著清醒認(rèn)識(shí)。“蛟龍”號(hào)第一副總設(shè)計(jì)師、702所副所長(zhǎng)崔維成坦言，國(guó)外對(duì)中國(guó)限制工作深度超過(guò)1000米的關(guān)鍵部件出口。“因此從長(zhǎng)遠(yuǎn)角度來(lái)說(shuō)，載人潛水器核心部件還需我們進(jìn)行自主研發(fā)和制造。”
　　為此，從“十一五”開(kāi)始，863計(jì)劃海洋技術(shù)領(lǐng)域就支持載人潛水器關(guān)鍵部件生產(chǎn)國(guó)產(chǎn)化研究，目前我國(guó)在鈦合金球設(shè)計(jì)制造、低密度深海浮力材料、深海電機(jī)、推進(jìn)器等技術(shù)的消化吸收與再創(chuàng)新方面取得了長(zhǎng)足進(jìn)展。
　　崔維成對(duì)記者表示，從部件數(shù)量比例而言，“蛟龍”號(hào)目前的國(guó)產(chǎn)化率已達(dá)到60%。“接下來(lái)的兩三年，我們的目標(biāo)是力爭(zhēng)使達(dá)到90%以上國(guó)產(chǎn)化率。那時(shí)即使國(guó)外不再賣(mài)給我們?nèi)魏尾考?，我們?lsquo;蛟龍’號(hào)完全可以用國(guó)產(chǎn)部件替代。”
　　崔維成認(rèn)為，在863計(jì)劃支持下，我國(guó)自主研發(fā)和制造深海運(yùn)載器已進(jìn)入良性循環(huán)。“我們最終目的并不僅僅在于制造出完全國(guó)產(chǎn)化的深海運(yùn)載器，更大的意義在于帶動(dòng)一大批相關(guān)深海技術(shù)的國(guó)產(chǎn)化，打破國(guó)外壟斷，促進(jìn)海洋重大裝備制造產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。”
　　偉人鄧小平當(dāng)年為863計(jì)劃題詞“發(fā)展高科技，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化”，已經(jīng)指出了863計(jì)劃的發(fā)展方向。在崔維成看來(lái)，7000米載人潛水器作為863計(jì)劃支持下的重大海洋裝備專項(xiàng)，正朝著這個(gè)遠(yuǎn)大目標(biāo)一步步堅(jiān)實(shí)邁進(jìn)。

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