探索｜揭秘“奋斗者”号：挺进万米，给海洋探索稳稳的信心

交汇点讯 占地球总表面积71%的浩渺海洋，存在于宇宙之初，中外无数瑰丽的神话传说都来源于此。探索未知的欲望驱使着人类不断下到海洋更深处，但海底1万米的世界，只有跨过核心技术的门槛，才能得其门而入。

11月10日，“奋斗者”号在大洋最深处的马里亚纳海沟成功坐底，10909米，标志着中国具有了进入世界海洋最深处开展科学探索和研究的能力。记者近日探访了“奋斗者”号诞生地中国船舶七〇二所，了解挺进万米海底背后的探索故事。

万米深潜器的技术难度有多高？

载人深潜器是当代海洋科技的制高点之一。迄今为止，能制造深潜器只有寥寥数个科技大国。在厚厚的海水下，深潜器必须“学会”下潜、坐底、巡航、悬停、上浮，零件制造、冷弯、焊接、操控、供氧、电池、照明、影像……无不考验着一个国家的精密仪器制造、电子工程技术等方面的能力。

而万米深潜器为何更具挑战？在万米深海，有超过110兆帕的水压，已经相当于2000头非洲象踩在一个人的背上，因此潜水器不能有一点划痕，否则深海巨大的压强会将这个不起眼的缝隙撕开一个巨大的口子。有十几万个零部件的深海载人潜水器，组装起来的精密度要求达到了“丝”级。

与航天工程一样，“深潜器”是一个由多种工业部门协同合作才能成行的大项目。由中国船舶七〇二所牵头，全国有近百家科研院所、高校、企业的近千名科研人员参与，而无锡市作为中国船舶七〇二所的驻地城市，就有近30家企业和科研单位参与。

“十几年时间，我国基础材料工艺水平日新月异，许多原先不敢想的技术都已实现。”中国船舶集团首席专家、七〇二所“奋斗者”号副总设计师胡震表示，有了众多关键技术的“护航”，“奋斗者”号整个设计定位和技术方面有了很大改进，锂电池能量密度进一步提升、海水泵总效率达到世界领先、潜浮速度及球壳应力实时在线监测……“奋斗者”号的机动性、作业能力、舒适度及安全性大幅提升，成为国际唯一能同时携带3人多次往返全海深作业的载人深潜装备。

相比“蛟龙”号和“深海勇士”号，“奋斗者”号潜浮速度分别提高了76%和20%，使得“奋斗者”号在海底实现了6小时的长时间作业，新型固体浮力材料功不可没。

研制团队认为，万米载人潜水器不仅要潜得深，还要能安全上得来。在超高压环境下，需采用可抵抗万米海深压力的新型固体浮力材料。经过持续攻关和多番论证，中国科学院理化所一种高强空心玻璃微球脱颖而出，兼顾了材料的密度与强度，实现了浮力材料的重大突破。同时，由于系统性解决了浮力材料粘接过程中的特殊控制工艺等难题，“奋斗者”号实现了增大有效载荷、减少外形尺寸的设计目标，为“快上快下”打下了基础。

万米重压，给人最踏实的信心

如果说“蛟龙”号的水试、海试当中还有些惊心动魄的瞬间，相较10多年前，“奋斗者”号给人更加踏实的信心。“我们不是冒险家的队伍，我们是专业的团队。”中国船舶七〇二所副所长、“奋斗者”号总设计师叶聪表示，如今“奋斗者”号下潜并不比马路开车更危险，海试期间有一些小故障，但由于精细的设计都能够及时检测到，再加上“故障隔离”的理念，小问题都可以做到“防火墙”一般的隔离处置。

在这个重大项目开始时，大家就开始动用各方面的力量，对压力参数、海水密度、水温、盐度等数据进行成分分析，在此基础上确定了潜水器的设计压力、各个环节参数的选取，确定重要的设计输入，继而细化考虑各个部件。叶聪说，在设计中我们考虑到了每一个细节，比如上百块单体锂电池及其排列组装的安全性；灯光在水下温度升高对一些设备密封可能有的影响等等。

什么技术路径能够引导一个潜水器实现万米下潜？中国船舶集团首席专家、七〇二所“奋斗者”号副总设计师胡震说，尽管在“蛟龙”号、“深海勇士”号已经有了大量成熟的技术积累，但仅仅在原有技术上升级改造是不可能的，大家不仅在设计定位上精心设计，在逐步推进中也不排除中途升级更换原有技术。

比如在载人舱球的制造中就中途改变工艺方法。“2018年，我们第一个载人舱球焊好了以后发现效果并不好，‘深海勇士’号的这套工艺还存在不足，在更深的海底或许有风险。”胡震说，“载人舱球面上的每一个点都需要抗万米高压，因此团队应用并重新验证了第二套全球最领先的工艺，用了八九个月时间，在另一对半球上一次性完成半球赤道缝焊接，实现了焊缝性能和球壳性能的完全一致。”

在“奋斗者”号的研制中，可靠性是贯穿全程和每一个环节的。中国船舶七〇二所“奋斗者”号主驾驶张伟说：“我们的设备前期做了很多模拟测试，压力、温度都可以通过压力桶实验进行模拟，但各种复杂因素集中在一起，我们就需要做成千上万次的可靠性测试、安全性测试。”张伟所负责的液压源等电机驱动器，就经历了几十项的检测，证明具有完备的故障保护功能，保证了潜水器在海底能够安全航行和可靠作业。

探索奥秘，未知的留给深深海底

在波澜壮阔的大海上，探索号两条母船并肩航行，目送着“奋斗者”号勇往直“潜”，看了回顾研究过程的视频画面，不少科研人员心潮澎湃，“整个过程经过了太多人的精心设计，为国家铸造重器的神圣感油然而生”。

挺进万米深海，不仅意味着我国迈向国际深潜设施制造前列，更代表着我国将来在深海地质、环境污染、生命起源等重大课题领域国际话语权的提升。

“‘奋斗者’号使用环境是海水深度超过6000米的区域，大多是海洋板块与其他板块冲击形成的特殊区域，海洋的各种沉积物最终都会慢慢地落到这里。这些地区的地形、生物和地质都很奇特。地形变化很是崎岖，会突然从平地变成90度的悬崖直壁。”叶聪表示，“奋斗者”号的可靠性和反复使用，都是为了探索深渊科学奥秘的使命，让更多人完成海底工作的需求和梦想。

胡震说，深潜器安全地下去，安全地回来是一个基础，未来最难的还是在深海开展相关的作业，发现目标、回收前一天的目标。11月16日的下潜作业中，借助组合导航系统和声呐设备，“奋斗者”号潜航员仅用了半小时便成功取回了此前布放在万米海底的3个水下取样器，成功实现“海底捞针”，并通过水声通信机将取样画面回传至母船。

“那天我们带了三个作业工具，布放在海底，并记录下来具体位置。根据这个位置，我们三天后找到并回收上来，将其取得的样品数据交给科学家。”张伟说，在浩瀚无边的海洋中，要精准快速定位，并且找到和回收，一次性成功还是非常难的。深潜器的视频和观察窗的视野，不过能看到十几米远的距离。如果样品在方圆20米之外，可能得花上好几个小时，甚至会错过。“这需要包括定位导航、抓取设备等各个系统的完美配合。提高的作业效率，将为科学家开展工作提供更大的便利。”

为了让科研人员更轻松舒适的工作，中国船舶七〇二所高级工程师徐伟哲（电气保障岗）介绍，球舱设计做到了“小而精”，“当潜航员坐在最中间驾驶位置上，他伸出左右双手能够同时触摸到左右两边的球臂，在这样空间大小的环境下，还要放置声学、电气、声学支持等各种设备，在考虑结构安全性下的极限空间内，我们利用人机交互进行仿真，让深潜员反馈问题，再进行反复迭代，让内部空间更舒适合理。”过去下海带着干粮，现在深潜员可以吃上蛋炒饭和炒面了。“关于深潜器技术，我们基本上已经是‘已知’，更多的未知，我们会留给了超越想象力的海洋探索。”张伟说。

交汇点记者 杨频萍

视频 王子杰 周天琦（部分视频素材来自央视新闻）

编辑: 谢诗涵