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2009年,1000米級;2010年,3000米級;2011年,5000米級……“蛟龍”號步步深潛。昨天7:00,“蛟龍”號載人潛水器在西太平洋試驗區成功開展第一次下潛試驗,最大深度達6671米。從5000米到6671米,再到此次7000米的下潛目標,深度的增加將帶給“蛟龍”號怎樣的挑戰?一次次地衝擊紀錄,對於中國載人深潛乃至世界載人深潛究竟有着怎樣的意義?未來的“蛟龍”號,將爲我們呈現出怎樣的海底世界?透過一串枯燥的數字,我們又可以看到怎樣的深海“潛”規則?
衝擊紀錄7000米足夠了
翻開人類載人深潛的歷史,“曲斯特II”號是個值得記住的名字。早在1960年,英國人D·華爾頓和深潛器發明者之子丁·畢卡第,就曾乘坐“曲斯特II”號,在太平洋馬裏亞納海溝下潛到10916米,這創造了迄今爲止人類最大的下潛深度。人們更沒有忘記,在不久前的3月,詹姆斯·卡梅隆曾乘坐“深海挑戰者”號深潛器,成功下潛至馬裏亞納海溝的最深處,他下潛的深度約合10898米,非常接近當年“曲斯特II”號創下的深度紀錄。
相比之下,“蛟龍”號此次衝擊的是7000米,深度方面爲何存在如此明顯的差距?
事實上很多人都不清楚的是,“曲斯特II”號屬於帶有浮力艙的第一代潛水器。其特點是具有很大的浮力艙,又要在海上裝載大量的汽油,建造與使用都很不便,且操控難度大,活動範圍有限,並未成爲主流。此後各國紛紛將視線轉向了自由自航式潛水器的研製,也就是第二代潛水器。目前世界上所說的載人潛水器,一般都是指第二代的自由自航式潛水器。
目前全世界共有各類載人深潛器13艘,其中11艘由日本、法國、俄羅斯和美國的不同組織使用。這些潛水器的下潛深度主要在5000米以內,最大的下潛深度在6000-6500米之間,其中,日本的“深海6500”號潛水器曾經下潛到6527米的海底,曾經創造了同一類型載人潛水器的深潛紀錄。從這個角度來說,“蛟龍”號昨天完成的6671米深度,實際上已經是第二代潛水器的深度紀錄了。至於卡梅隆的“深海挑戰者”號爲何與“蛟龍”號的下潛深度有如此大的差別,“蛟龍”號的總設計師徐芑南解釋,“蛟龍”號是一個深海科考作業平臺,目標是載3人進行深海調查和科學研究,潛水器要有巡航和懸停能力,實現深海極端環境下的海底作業,需要搭載更多科學儀器,這就要求“蛟龍”號載人球艙有較大的空間。在潛水器關鍵技術中,難度最大的是載人球艙的設計和加工製造。載人球艙直徑越大,對材料的要求就越高,加工製造難度就越大。目前用於深海科學考察的幾種型號載人潛水器的載人球艙直徑都在2米左右,以保證3個下潛人員的生存活動空間,相比之下,“深海挑戰者”號的直徑爲1.09米,卡梅隆只能蜷縮在裏面,安全性也大爲下降。像“蛟龍”號這樣的潛水器,都具備幾千次的下潛壽命,而“深海挑戰者”號的設計壽命,也許只要幾次就可以。
跨越難關從零到5000米
從2009年8月開始,我國載人深潛實驗完成了一次次的挑戰。從零開始,到昨天的6671米,每個深度數字的背後,都是一次嚴峻的挑戰,都是一個需要攻克的難關。
據介紹,“蛟龍”號每次下水,內徑爲2.1米的球體艙都載有3人,水下各種問題經常考驗着他們:比如絕緣電池面臨短路的危險、電池在上浮過程中發熱、電池外殼損壞,此外還有海試過程中的天氣變化……
深海的環境不適於人類生存。那裏沒有氧氣,沒有陽光,非常寒冷,而且越深,壓力越大,因此“蛟龍”號潛水器的科技含量要求很高,內部必須擁有一個生命保障系統。擔任過下潛任務的潛航員曾介紹過艙內的情況,“第一感覺就是載人艙空間太小,剛剛能容下3個人,但3個人很難同時站立起來。在下水過程中潛水器搖晃得厲害,艙內會非常熱,揮汗如雨。隨着深度增大,潛水器周圍會逐步變暗,直至漆黑一片,溫度很低,作業時間長了會比較寒冷。”
“蛟龍”號總設計師徐芑南在接受採訪時解釋說,“蛟龍”號內部必須保持氧氣、二氧化碳達到一定濃度,同時也要保持艙內擁有正常的艙壓、溫度、溼度,還要保證不能出現異味。爲此,“蛟龍”號潛水器中
裝配了生命保障系統和兩套氧氣供給系統,力求萬無一失。
技術難度如此之大,爲什麼一定要用“載人深潛”技術?央視特約評論員尹卓曾在接受採訪時表示:“因爲載人潛水可以發揮人的智能,比如操作一些非常細小的動作,人在裏頭,他就能一邊觀察一邊做,這個動作是沒有間歇的,而且之間的時差非常小。但如果換成一個無人艇,信號輸送到上面去,在母船上進行操作,母船信號在往返時會有時差,動作就不會那麼精細。”中國科學院廣州能源所副所長吳能友在接受媒體採訪時也表示,現在科學家尋找深海礦產、生物無異於“海底撈針”,而“載人深潛器最大的好處就是帶給科學家身臨其境的感覺”。吳能友說,科學家潛入深海,能更直觀地瞭解海底環境,發現研究目標物。
拜訪深海執行6項任務
1869年,法國科幻小說家凡爾納發表了《海底兩萬裏》,在海底航行的“鸚鵡螺”號激發了人們對於海底世界的無限想象。
但深海潛水器的作用不僅僅是航行,現在它已經成爲海洋技術開發的前沿與制高點之一,體現着一個國家的綜合技術力量。目前美國、法國、俄羅斯、日本擁有世界上僅有的五艘6000米級深海載人潛水器。這些裝備到達的範圍遍及海洋的大陸坡、海山頂、火山口、洋脊以及6000米的洋底,在地質、地球化學、地球物理和海洋生物等方面取得了大量的重要發現。1985年,美國的“阿爾文”號找到泰坦尼克號沉船的殘骸,如今它已經進行過近5000次下潛,是當今世界上下潛次數最多的載人潛水器。法國的“鸚鵡螺”號完成過多金屬結合區域,深海海底生態等調查,以及沉船、有害廢料等搜索任務。俄羅斯的“和平一號”和“和平二號”,帶有12套檢測深海環境參數和海底地貌設備,電影《泰坦尼克號》裏很多鏡頭就是這兩艘潛水器探測的鏡頭。而作爲前載人潛水器深潛紀錄保持者的日本6500潛水器,已對6500米深的海洋斜坡和大斷層進行了調查,並對地震、海嘯等進行了研究。
對於中國載人深海潛水器進行深潛實驗的目的,中國大洋協會公開資料上顯示,“蛟龍”號可執行6項科學考察任務,包括:沉積物、浮游生物定點取樣,礦產鑽芯取樣,海水溫度測量,繪製高精度地形地貌圖,沉船照相和攝像,以及深海管道和電纜等維護與檢查等。
所謂深海,是指大陸架或大陸邊緣以外的海域,佔海洋麪積的92.4%和地球面積的65.4%。在陸地上的礦產資源日益枯竭,礦產資源越來越緊張的情況下,深海無疑是人類擴大生存空間和儲備生存資源的重要途徑。有關專家介紹,深海礦產資源主要包括多金屬結核礦、富鈷結殼礦、深海磷鈣土和海底多金屬硫化物礦等。深海里還有豐富的能源資源。當前,全球深海石油資源還遠未開發,甚至說還沒完全弄清楚。據各種權威機構的數據顯示,海洋石油資源將是未來原油產量增長的重要來源,全球50%以上的油氣產量和儲量將來自海洋。
據中國工程院院士、中海油總公司副總工程師曾恆一介紹,海洋能源開發主要瞄準四大戰略領域:第一是海洋石油的深水領域。全球海洋石油資源量44%在深水。第二個領域是LNG(液化天然氣)領域。進入21世紀,世界油氣12項重大發現中有8項在海洋,其中7項是天然氣。第三個領域是天然氣水合物。這是一種新興能源,是天然氣的甲烷,在低溫高壓下以固體狀態存在海底。據估計,全球天然氣水合物資源量相當於煤、天然氣、石油三者資源量總和的5倍。第四個領域是海洋能,這是取之不盡的低碳能源,開發潛力巨大。新報記者王吟鳴王雪菁
本版圖片新華社發
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