“奮斗者”號上奮斗者的奮斗(“四深”領域這樣創新①)

載人航天、探月探火、深海深地探測、超級計算機……當前，中國科技實力正在從量的積累邁向質的飛躍、從點的突破邁向系統能力提升，在深海、深空、深地、深藍等領域積極搶占科技制高點，科技創新取得新的歷史性成就。近期，本報對中國在深海、深空、深地、深藍等領域的一系列創新性成果進行采訪梳理，向讀者展示中國科技創新的豐碩成果，講述研發生產中的奮斗故事?！幷?/p>

廣闊的海洋蘊含豐富的資源，深邃的海底充滿神秘與未知。近年來，中國深?？萍际聵I加快發展，海洋強國建設不斷取得新成就。創造了10909米中國載人深潛紀錄的全海深載人潛水器“奮斗者”號，正是中國深?？萍继剿鞯缆飞系囊豁椫匾?。

(資料圖)

近日，本報記者采訪了中國船舶集團有限公司第七〇二研究所高級工程師、“中國青年五四獎章”獲得者張偉，他是“奮斗者”號研發團隊中的一員，也曾作為“奮斗者”號主駕潛入過萬米深海。讓我們聽聽張偉伴隨“奮斗者”號筑夢深海的故事。

不斷創新 精益求精

“奮斗者”號的外觀看上去像是一條圓頭圓腦的綠色大魚。這條了不起的“魚”創造了一個又一個激動人心的深潛里程碑。

2016年，“奮斗者”號載人潛水器立項。

2020年11月，“奮斗者”號成功坐底馬里亞納海溝萬米海底，創造了10909米的中國載人深潛新紀錄，標志著中國在大深度載人深潛領域達到世界領先水平。

2021年3月，“奮斗者”號正式入列中國科考重器矩陣；同年8月，“奮斗者”號進行科考應用“首秀”。

今年3月，“探索一號”科考船搭載著“奮斗者”號載人潛水器，圓滿完成國際首次環大洋洲載人深潛科考任務。本航次中，“奮斗者”號總共下潛63次。本航次的成功實施，則標志著“奮斗者”號載人潛水器運維體系走向成熟、穩定，并將中國載人深潛科考由馬里亞納海溝拓展到全球多個深淵海溝，開啟了“奮斗者”號國際合作和萬米載人深潛的新征程。

一項項耀眼成績的背后，離不開技術創新的支撐——新型鈦合金材料制作成抗高壓的載人艙，先進的控制系統實現深淵復雜環境下的高精度航行控制，水聲通信系統助力萬米海底聲像實時傳輸……“奮斗者”號是國際上首次可以同時搭載3人下潛的萬米載人潛水器，它所應用的每項技術都是不斷創新、精益求精的成果。

張偉所參與的是“奮斗者”號電氣系統的研發。

“奮斗者”號由鋰電池供電。張偉告訴記者，潛水器下潛到萬米深度，從布放、到海底作業、再到最后回收，大概需要13個小時。這期間，潛水器內的電氣系統要保證持續工作，電池是核心。所以，“奮斗者”號所用的鋰電池在成組前，都要嚴格進行十幾項安全檢驗，還要進行超過萬米壓力環境下的安全測試。

而萬米深海產生的巨大的水壓，對載人潛水器的供電系統也提出了更高要求。張偉講解說：“在1萬米深處的海底，水壓接近1100個大氣壓。但由于潛水器整體的體積、重量都有嚴格要求，所以我們沒辦法為電池單獨做一個耐壓艙。于是團隊研發了油浸耐壓型鋰電池。上百塊單體鋰電池分若干組排列，模塊間隙充滿了油，以實現壓力平衡?！?/p>

“奮斗者”號上還有幾百根電纜要直接泡在高壓的海水中。在高壓、高鹽的惡劣環境中，電纜很可能會產生短路、絕緣等故障，造成設備功能失效，更嚴重的還可能導致電解腐蝕，危及潛水器耐壓結構的安全。如果是在陸地上，電纜設備的絕緣性能可以很容易地通過各種儀器來測量，但在海底環境工作時，如何檢測設備絕緣性能呢？

張偉和研發團隊成員針對這一難題，建立了一套基于絕緣檢測的在線故障診斷系統，并研制了一套智能化的檢測裝置，實現了載人潛水器的電氣故障診斷。

“這套系統能夠實時監測潛水器上所有用電設備的狀態，如果出現絕緣問題，系統會及時發出預警，提醒潛航員及時進行故障應急處置，實現了潛水器在高壓環境下實時在線供電安全性檢測、故障定位和隔離。”據張偉介紹，從“蛟龍”號研發時，這套診斷系統就已開始應用。此后，系統又不斷升級改進研發?！艾F在，這套設備已經越來越小型化、智能化。比如最開始設計的系統，還需要潛航員自己去操作、判斷信息，對潛航員的技術要求比較高，也會增加他們的工作量。但現在，應用在‘奮斗者’號上的系統已實現了自動在線監測，能更加及時地發出預警，有效提高了‘奮斗者’號的故障診斷能力，縮短了維護時間，在保障潛水器快速故障定位和安全作業中發揮了重要作用?！?/p>

探秘深海 勇擔重任

對普通人來說，萬米深海是一片難以想象的神秘世界。但張偉曾跟隨“奮斗者”號多次潛入其中，這是一種怎樣的體驗？

張偉描述，因為載人艙內是常壓環境，所以人坐在潛水器里下潛，在身體上是沒什么特殊感覺的。但從聽覺和視覺上，潛航員能明顯感受到海中環境的變換。

“坐在潛水器里潛入海底不同的深度，能聽到載人艙殼體因為壓力變化而產生的吱吱呀呀的聲音，還能看到在不同深度的海水中光線的變化?！睆垈フf：“從淺海下到深海，陽光的穿透力會逐漸減弱，到海下200米左右時，基本沒有什么光線了。到了海下1000米，已是完全漆黑一片，這時我們能從窗口觀察到一些會發光的生物。等再下到萬米深海，仍然會有豐富的生物，比如透明的海參，形狀像彎鉤一樣的鉤蝦，還會有一些奇特的、叫不上名字的海洋生物。深海的地形起伏也很大，有的地方平坦，有的地方陡峭，覆蓋著厚厚的沉積物，這里還有很多人類未知的奧秘等待著我們去探索研究?！?/p>

潛入未知的深海，這樣的經歷既很難得，同時也責任重大。每次下海，張偉都心存敬畏。“作為潛水器設計人員，我跟隨‘奮斗者’號深潛，主要是在海試階段，來檢驗設備是否合格，后續是否能順利交付使用，所以責任很重?！?/p>

能肩負這份責任，首先要對潛水器有全面的了解。

在“奮斗者”號陸上聯調和水池試驗階段，張偉就經常加班加點堅守在一線。水池試驗完成后，張偉已對“奮斗者”號每條電纜、每個信號的情況熟記于心，當發生問題時，他總是能快速定位故障點，高效地解決問題。

正式成為“奮斗者”號主駕前，張偉先經過了一段時間的理論培訓，主要是熟悉潛水器各個系統的工作原理、技術細節、操作方法等。特別是要學習在各類故障情況下，如何正確處置。

張偉對自己的要求是無論何時、無論遇到何種情況，一定要準確判斷、精細操作、沉著應對。他記得，有一次在萬米下潛的過程中，“奮斗者”號深度接近9000米時，忽然聽到一聲非常響的聲音，載人艙也感受到了明顯震動。怎么辦，是否需要返航？作為主駕駛，張偉必須對潛水器狀態迅速作出判斷，確保所有人員和設備安全。

張偉立刻對艙內設備進行了檢查，并沒有發現異常；對全系統設備進行了檢測，狀態也都正常。于是他判斷，應該是艙外的浮力材料在壓力作用下產生的聲音，并不影響正常使用，于是“奮斗者”號繼續執行下潛任務。當成功完成此次任務并順利回收潛水器后，大家發現原來是有一塊浮力材料在與框架結構接觸的地方，因高壓擠壓產生了裂紋。

“雖然是浮力材料發生了一點點撕裂，但在深海非常安靜的環境下，那個聲音通過金屬殼體傳導到載人艙內后，人就會感覺是聲音很大。所以當時我們還是非常緊張的，但好在經過冷靜判斷，我們選擇了正確的處理方式?！睆垈セ貞浾f。

除了可能遇到各種突發狀況，潛入深海還是一件十分辛苦并且需要付出極大耐心的“體力活”。

盡管“奮斗者”號是當前全球同類型全海深載人潛水器中載員人數最多的，能夠同時容納3人，但是對于身處球形載人艙中的潛航員來說，艙內的活動空間十分有限。

“‘奮斗者’號海試過程中，一般是一名主駕和兩名負責不同系統的技術研發人員共同下潛?！畩^斗者’號載人艙的內徑是1.8米，里面還有很多儀器設備，所以3個人基本在全程十幾個小時中都要一直坐著，很難去交換位置，也不能站著、躺著。主駕要觀察窗外情況時，只能向前蹲著湊近觀察窗?！睆垈ジ嬖V記者，執行任務時，潛航員一般會在吃完早餐后下潛，然后用保溫飯盒帶一些炒飯、炒面、水果等，在海底吃上一頓午餐，等返回上岸后再吃晚餐。

雖然有苦有累，但對張偉來說，在與“奮斗者”號相伴探海的日子里，更多的還是激動與自豪。

尤其是2020年11月10日，這一天令張偉永遠難以忘懷——當日，他作為主駕駛，與另外兩名潛航員通力協作，讓“奮斗者”號成功坐底馬里亞納海溝，創造了10909米的中國載人深潛新紀錄。

“當時的心情就是很激動、很自豪。中國人乘坐自己研制的載人潛水器達到了萬米深海，這得益于國家對海洋事業的重視和支持，更是綜合國力提升的重要表現，也是載人深潛團隊多年來不懈奮斗的最好回報！”張偉說。

保持奮斗 砥礪前行

從2009年“蛟龍”號出航海試，到4500米級載人潛水器“深海勇士”號誕生，再到“奮斗者”號創下多項紀錄，十幾年來，中國載人潛水器不斷取得豐碩成果?！霸谳d人潛水器方面，我們已經實現了從跟跑，到并跑，再到領跑的跨越?！睆垈フf。

在“蛟龍”號研制時，還有部分技術需要依賴借鑒國外的技術。

但在“深海勇士”號立項后，中國接連突破多項關鍵技術，跟上了國際領先技術的腳步?！吧詈Ｓ率俊碧枌崿F了“核心技術自主化，關鍵設備國產化”，其關鍵零部件的國產化率超過95%，如載人艙、浮力材料、高壓海水泵、低噪聲推力器、鋰電池等全部國產化，并且潛水器整體各項性能也都有了顯著提升。

到了“奮斗者”號，載員人數多、海底作業能力強、上浮下潛速度快等指標，令其真正成為全球同類型全海深載人潛水器中的佼佼者?！皧^斗者”號的研制及海試的成功，標志著中國具有了進入世界海洋最深處開展科學探索和研究的能力，體現了中國在海洋高技術領域的綜合實力。

“奮斗者”號抵達馬里亞納海溝海底，這已是到達了地球海洋的最深處。未來，中國載人深潛團隊的腳步又將邁向何方？

張偉表示：“創新突破始終是中國載人深潛精神的核心，接下來我們還有許多研發工作要做，依舊要不斷突破，取得新的進步?！?/p>

比如，新材料、新概念、新的應用場景的各類潛水器，需要不斷突破更多的關鍵技術。

2021年，中國船舶集團有限公司第七〇二研究所開始研制新型潛水器，該潛水器將采用新型材料，視野更寬廣，可應用于科研、考古、搜救等多個場景。

“未來還可能研制出模塊化的潛水器，可根據不同的任務和目的，選用搭載不同的模塊。另外，‘奮斗者’號現在雖然實現了‘全海深’，但還不能覆蓋‘全海域’。未來我們的潛水器應該具備全海域作業能力，相應的，潛水器上應用的能源系統、導航定位系統等技術都還要繼續進一步突破。”張偉表示：“作為潛水器研發團隊的一員，我也將保持奮斗的狀態，繼續向深海進發！”(人民日報海外版 記者 李 貞)

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