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海战深渊
世界上有37条深度超过6000米的海沟,这些海沟所在的地区被称为海战的深渊。海底10000米的深渊可以说是科学研究的“无人之地”。然而,随着对深渊的科学调查,一些理解正在被颠覆。
世界上有37条深度超过6000米的海沟,这些海沟所在的地区被称为海战的深渊。到目前为止,它们是全球海洋中人类无法到达且知之甚少的地方。九个最深的海沟,包括马里亚纳海沟,分布在西太平洋,其中五个超过10,000米深。
整个深海载人潜水器也被称为10000米载人潜水器。2020年,中国的10000米载人潜水器将很快造访马里亚纳海沟最深的“挑战者深渊”,一场“戏剧”将在深海“舞台”上演。
从陆地到游泳池
2020年3月,10000米载人潜水器在中国船舶重工集团公司第702研究所完成总装,并开始全过程水池试验。
水池试验在江苏无锡的一个人工水池中进行。水池试验是潜水器从陆地移动到水中的第一步。如果将10,000米载人潜水器与一辆新车相比较,经过测试的水池相当于潜水器和未来操作潜水器的潜艇的“测试跑道”。
所谓全过程水池试验要求潜水器在水池环境中模拟和进行试验,潜水器和潜水器调试人员也需要参加联合培训,熟悉相关作业计划,使潜水器和潜水器都能满足出海条件。
深入海底并不容易。第一个问题是海水带来的高压。7000米载人潜水器“蛟龙”在7000米处的压力为700个大气压。对于10,000米的载人潜水器,如果它下沉超过4,000米,它将增加400多个大气压,这相当于在一平方米的面积上运载10,000多吨重的物体。潜水器上如此巨大的压力对潜水器的材料和结构设计提出了巨大的挑战。
除了承受巨大的水压外,潜水器还必须携带相关人员和一系列科学设施来完成水中科学研究,这进一步增加了10000米载人潜水器的制造难度。
中国船舶工业总公司第702研究所副所长、万米载人潜水器总设计师叶聪告诉记者,万米载人潜水器具有覆盖全球100%海洋的作业能力,由载人潜水器球壳和浮力材料等9项关键技术支撑。
例如,载人潜水器的主要结构之一——球壳,可以说是最终的设计和制造。钛合金不仅被选作10000米载人潜水器的载人球壳,而且研究人员还大胆推翻了原来的设计,改变了以前使用的瓜瓣焊接方法。所谓的西瓜瓣焊接法是先制作西瓜瓣,然后焊接成一个完整的球体,但这种方法焊缝多,施工周期长。万米载人潜水器采用半球形焊接,减少了焊接数量,增加了工艺难度,但可靠性显著提高。
两艘母船护卫着潜水器
泳池测试预计将持续到今年6月。之后,10,000米载人潜水器将走出实验室,进入海上试验阶段。叶聪说,在尝试10000米潜水的最终目标之前,该潜水器有望首先进行浅海试验。
然而,10,000米载人潜水器无法到达马里亚纳海沟并自行潜水,因此它需要一次乘坐。
为了保证试航的顺利进行,除了“勘探一号”母船外,还需要一个试航支援来支援母船。2018年12月20日,海南省出资在福建马尾造船厂购买了一艘在建的海洋工程船,该船后来被命名为“勘探二号”。与新造船相比,中国科学院深海科学与工程研究所以不到50%的低价获得了一艘性能优异的船舶,大大缩短了船舶建造周期,满足了万米载人潜水器试航时间窗的要求。
2019年1月13日,“探索二号”在福建马尾成功发射。该船由电力推进提供动力,配有两个全回转主螺旋桨,一个通道侧推和一个伸缩螺旋桨试验推,其续航能力超过15000海里。该船配备了一个近10,000马力的主机单元,具有两级动态定位能力。优异的动态性能可以提高船舶在恶劣海况下的适用性和航行速度。
同时,两级动态定位系统能够在单一故障的情况下自动保持船舶的位置和航向,使船舶具有灵活准确的操纵性能,提高船舶的作业效率。两艘船上共设立了20个“深海移动实验室”,涵盖地质学、化学和生物学等多个专业方向。科学家可以利用潜水器从10000米深海采集到的数据和采集到的地质和生物样品,在野外实验室进行样品分析和数据处理,然后通过船舶配置的低温和超低温样品库保存样品,待接近码头后运至陆地进行进一步研究。
一般来说,在马里亚纳海沟挑战者深渊进行海上试航至少需要提前6个月向外交部报告,并获得海上试航许可。因此,根据正常的取证程序,发现号2可能无法在今年下半年参加10,000米深的潜水测试。中国船级社广州审图中心和中国船级社福州分会了解相关情况后,在满足规范要求的前提下,提前做好准备,加班加点,仅用3个工作日就完成了30份CCS证书的取证工作。在获得CCS证书后,你还需要获得海事局的国籍证书。海南海事局以“探索二号”为试点,在一天之内启动了中国第一个船舶登记“一专办”,完成了外交部要求的国籍证书的办理。
中国科学院深海科学与工程研究所海洋装备与运行管理中心主任唐古拉山告诉记者,获得船舶证书标志着船舶建造的完成。因此,在10000米载人潜水器的海上试验期间,将有两艘配备有“发现一号”母船和“发现二号”母船的船只,总共有120名科学考察成员。
用深海设备探索“无人区”
2016年7月,国家重点R&D计划“深海载人潜水器总体设计、集成及海上试验”正式启动。
总有人问叶聪为什么要越陷越深。他已经多次回答了这个问题:海底资源丰富。探索海洋、保护海洋、管理海洋、建设海上力量都与深海潜水密切相关。高科技深海潜水设备可以帮助我们更好地绘制深海“宝藏图”。
海底10000米的深渊可以说是科学研究的“无人区”,而深海载人潜水器则是“无人无我”的科学研究设备。以深海进入技术和深海探测技术为代表的深海技术代表了国际深海工程技术的最高水平。放眼世界,只有少数几艘深潜器到过10000米的深渊。
过去,人们认为由于超高的流体静压力、缺乏阳光和食物供应、特殊的海底地形、强烈的构造活动和其他极端环境因素,6000米以下的海洋应该是一个死气沉沉、孤立无援的世界。然而,随着对深渊的科学研究,这些理解正在被颠覆。以深渊科学和深渊生命科学为代表的深渊科学研究代表了国际深海科学研究的最新前沿。
深海设备是深海调查的有力保障。随着深海调查技术的发展,近年来世界范围内开展了许多大规模的深渊调查活动,发现了更多新的深渊种类,深渊的生物量和生命力远远超出人们的预期。
“中国载人潜水器是中国深海科学技术的集中体现。以前投入使用的“深海勇士”号和“真龙”号为中国制造全深海载人潜水器奠定了基础。整个深海载人潜水器建成并投入使用后,将创造一个新的“中国深度”,进一步提高中国的海洋勘探能力和研究水平。”叶聪说道。
叶聪也有一个小目标。他希望今年用自己设计的潜水器来参观10,000米的深渊。(陈瑜)
责任:张静文
31798194,海底10000米!中国载人深潜将去“无人地带”进行科学研究。张静文
标题:水下一万米!中国载人深潜将走向科学研究“无人之地”
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