“十二五”開局之年,中國探索開發(fā)國際海底區(qū)的雄心漸露,“蛟龍”號下潛與成功申請到新的多金屬硫化物礦區(qū)專屬勘探權和優(yōu)先開發(fā)權使其步調(diào)更顯清晰。
8月1日,中國“蛟龍”號載人潛水器在東北太平洋海域下潛到最大深度5180米,完成了沉積物取樣、微生物取樣、熱液取樣器ICL功能測試、標志物布放、6971通信測距等作業(yè),進一步驗證了載人潛水器在大深度條件下的作業(yè)性能及穩(wěn)定性。
值得注意的是,“蛟龍”號下潛位置正在中國大洋礦產(chǎn)資源研究開發(fā)協(xié)會(下稱中國大洋協(xié)會)多金屬結核勘探合同區(qū)內(nèi)。該海域不但深度適合,更重要的是,早在2001年中國大洋協(xié)會和國際海底管理局曾簽訂合同,中國獲得在東北太平洋7.5萬平方公里范圍內(nèi)可進行多金屬結核專屬勘探權和優(yōu)先開發(fā)權,該合同簽訂之后,“蛟龍”號隨之立項研制,此次下潛亦可算對該區(qū)域的勘探行動之一。
而恰在7月20日,國際海底管理局理事會又審議通過了中國去年提交的西南印度洋多金屬硫化物勘探區(qū)申請,這是一塊約1萬平方公里的具有專屬勘探權和優(yōu)先開采權的多金屬硫化物勘探區(qū)。預計“蛟龍”號也將成為此海域礦藏勘探的主力之一。
中國大洋協(xié)會秘書長、載人海試領導小組副組長金建才告訴《財經(jīng)》記者,長遠來說,勘探區(qū)申請是基礎性工作,這些礦區(qū)為“蛟龍”號應用提供了場所。
“集大成者”
“蛟龍”號載人潛水器成功下潛5000米級水深,意味著中國有能力到達占全球面積70%的海洋深處進行探索。
此前深海技術遠非中國強項,在“蛟龍”號立項之初,中國曾經(jīng)研制過的最深載人潛水器只有600米。
2002年,科技部將“蛟龍”號深海載人潛水器研制列為“863”計劃重大專項,項目由國家海洋局組織,中國大洋協(xié)會作為業(yè)主,會同中船重工集團公司七二所、中科院沈陽自動化所、中科院聲學所等國內(nèi)約100家科研機構和企業(yè)聯(lián)合攻關,技術以引進消化吸收為基礎。
“蛟龍”號長為8.2米,寬3米,高3.4米,型似鯊魚,穩(wěn)定翼呈X狀布置,推進器提供不同方向的推力矢量。空氣中重量約22噸,有效負載220公斤(不包括乘員重量)。其功能有沉積物和浮游生物定點取樣、富鈷結殼區(qū)域小型鉆芯取樣、測量水溫、獲取水樣、繪制高精度測深側(cè)掃地形地貌圖、特定目標(如沉船等)的照相和攝像、深海裝置的定點布放與回收、海洋結構物(如管道和電纜等)的維護與檢查等諸多方面。對于其是否涉及軍事用途,相關人員未提及。
“蛟龍”號是一個極為復雜的系統(tǒng)集成,僅聲學系統(tǒng)就包括:水聲通信機、高分辨率測深側(cè)掃聲納、避碰聲納、成像聲納、聲學多普勒測速儀等,這些就像“蛟龍”號的眼睛、嘴巴、耳朵等器官,為其提供通信、測速、障礙物探測和地形地貌探測等功能??刂葡到y(tǒng)相當于“蛟龍”號的“大腦和中樞神經(jīng)”,以采集載人駕駛員的操作指令及各種傳感器的反饋信息,通過控制系統(tǒng)的分析和判斷,輸出指令控制各種執(zhí)行機構,使?jié)撍魍瓿筛鞣N動作,同時又將全部信息進行存儲,重要信息在人機界面上進行顯示,為潛航員駕駛和指揮員決策提供參考依據(jù)。
此次,“蛟龍”號配置的水聲通信機和高分辨率測深側(cè)掃聲納的核心技術皆為中國科學院聲學所研發(fā),已獲得多項中國和美國發(fā)明專利。據(jù)“蛟龍”號的第一副總設計師、中船重工第七二研究所副所長崔維成向媒體透露,從“蛟龍”號部件數(shù)量比例而言,目前的國產(chǎn)化率達到58.6%,只有非核心零部件進口。
不過,在研究人員的表述中還是強調(diào)了“自行設計、自主集成”,這表明該潛水器是一個集大成者。
崔維成和“蛟龍”號總設計師徐芑南等人在2008年曾撰文表示,對于潛水器來說,無論是載人的還是無人的,最核心的技術實際上是總體設計和集成技術。國外很多潛水器設計公司把設計和集成技術當做他們的技術秘密,而所用設備均用采購方式或委托他人研制。
崔維成等人坦承,盡管該深潛器是中國自己設計,但主要關鍵設備借助國際合作。中國通過該項目購買和調(diào)試引進的設備,基本上掌握了其原理,如水下電機、水下推進系統(tǒng)、液壓源、高壓海水泵等。另外,在鈦合金超塑成形加工和深海浮力材料加工等關鍵技術方面也進行了配套的國產(chǎn)化研究。
水下裝備研發(fā)并非易事,其挑戰(zhàn)主要來自水下惡劣的環(huán)境,如低溫高壓。水下5000米的壓力相當于500個大氣壓,這就要求裝備體積小、質(zhì)量輕、耐海水高壓和腐蝕,還要配備完善的生命保障系統(tǒng)。
“蛟龍”號副總設計師劉濤告訴《財經(jīng)》記者,每次下水,都要分階段試驗,需要根據(jù)現(xiàn)場感受來完善。如高清視頻攝像機和燈光都曾遇到不同程度的障礙,均需在實際摸索中解決。
劉濤分析,相比國際上現(xiàn)有的大深度載人潛水器,“蛟龍”號獨特之處在于:其一,近底自動航行功能和懸停定位功能,比如海底有火山噴口,就需要懸停進行目標搜索和定位;其二,具有高速水下通訊功能,可以將潛水器在水下的語音、圖像、文字等各種信息,實時傳輸?shù)侥复希复闹噶钜部梢詫崟r地傳給潛水器;其三,高效能源,其所配置的充油銀鋅蓄電池容量很大。一個重要特征就是,能夠在懸停狀態(tài)下工作15分鐘,而水下懸停耗費電能很多。
深海壁壘
當前,法國、俄羅斯、日本、美國等已研制成功世界僅有的七艘6000米級深海載人潛水器。國家海洋局第一海洋研究所研究員丁永耀分析,日本在載人潛水器方面是領先的,其在上世紀90年代初發(fā)展的載人深潛器SHINKAI 6500就達到6500米深度,主要因為日本島的生存環(huán)境所致,需要進行地震帶的觀測以及資源勘測。
國家海洋局前局長孫志輝接受新華社記者采訪時曾表示,盡管中國已相繼研制出6000米無人無纜自治潛水器、3500米無人纜控潛水器、電視抓斗取樣器、深海側(cè)掃聲吶和淺地層剖面儀等設備,但中國深海技術領域面臨著許多困難和不足,特別是調(diào)查船舶和裝備能力嚴重不足。這刻畫的正是“蛟龍”號遇到的問題。
“蛟龍”號的支持母船是由地質(zhì)考察船改裝而成的“向陽紅09”船。劉濤對《財經(jīng)》記者表示,這只是臨時性的試驗用船,專業(yè)母船還待立項建造。
“向陽紅09”船齡已經(jīng)超過30年,其噪音問題致使水聲通信質(zhì)量受到干擾。為了確?!膀札垺碧柡湍复g指令、數(shù)據(jù)和圖像通