中國海洋科技裝備突飛猛進 形成「三龍」探海格局

「三龍」探海 中國挺進深藍

本報記者 張保淑

近日，大洋一號科考船從廈門起航，奔赴南海，執行綜合海試B航段科考任務。隨同「遠征」南海的有一位眾所矚目的「明星」：潛龍三號。作為目前中國最先進的自主無人潛水器，潛龍三號是「潛龍家族」的最新成員，南海之行是其首次出海接受大考。而在此前西太平洋進行的A航段海試中，海龍Ⅲ無人纜控潛水器即「海龍家族」最新成員也首次出海告捷。在中國海洋科考領域，為人們所熟知的還有另一個「豪門」即載人潛水器「蛟龍家族」。

經過多年努力，中國業已形成了由「潛龍」「海龍」「蛟龍」構建的「三龍」探海格局，並且不斷提升到新水平，折射出中國海洋科技裝備領域突飛猛進的發展，為人類認識海洋，開發、利用海洋作出了重大貢獻。

「潛龍」縱橫海底平原和山川

長3.5米、高1.5米、重1.5噸，外形像一條橘黃色的胖魚，顯得憨萌可愛。這是「潛龍三號」給人們的直觀印象。 這條「胖黃魚」 主要應用於深海資源環境勘查，從類別上來說屬於「自主無人潛水器」，具備強大的探測功能。它除了能夠進行海底微地貌成圖、溫鹽深探測、甲烷探測等之外，還具備濁度探測、氧化還原電位探測、海底照相以及磁力探測等諸多探測功能。

作為「自主無人潛水器」，潛龍三號是名副其實的水下智能機器人，不僅可以靈活自如地暢行水下，而且憑藉其先進的探測裝備，完成多樣複雜的科考任務。中國科學院瀋陽自動化研究所總工、潛龍三號總設計師劉健介紹說，這條「胖黃魚」有4個「鰭」，它們其實是4個可旋轉舵推進器，以完成前進後退、上浮下沉等動作。「魚嘴」上安裝的是前視聲吶，可以將潛水器採集的聲學數據轉化為圖像，用以識別障礙物和周邊環境，隨後在主控計算機的控制下通過自主轉動和躲避，保障自身安全和正常作業。「魚尾」上安裝的是磁力探測儀，可對探測目標進行準確分析研判。

劉健是中國無人潛水器領域的資深科學家，曾擔任早期「CR-02 6000米自治水下機器人」總設計師，在「潛龍三兄弟」研製過程中更是立下汗馬功勞。作為「潛龍一號」課題負責人，潛龍二號、潛龍三號的總設計師，他可以說全程見證和參與了「潛龍家族」發展演變，甚至對其中任何一個細節的改進都了如指掌。在外人看來，潛龍二號和潛龍三號就是一對「雙胞胎」，外形、體重等一模一樣。對此，劉健解釋說，雖然兩者有很多共同之處，比如均可在複雜的海底地形環境運行，但潛龍三號是潛龍二號的優化升級版，簡單來說，前者能耗更低、續航更大、國產化程度更高、雜訊更低、抗流能力更加強、聲學成像質量更高。相對於兩個「弟弟」，潛龍一號從外觀上來看無疑顯得「另類」。它不是「魚」造型，而是長4.6米、直徑0.8米的橘紅色圓柱體。劉健解釋說，潛龍一號的設計適宜在海底五六千米地勢較平坦的深海中作業，而兩個「弟弟」適宜在海底翻山越嶺，不是為了取代「大哥」。

「海龍」海底取樣手到擒來

在大洋一號綜合海試A航段任務中，大放光彩的是海龍系列潛水器。它們是一種遙控水下機器人，擅長局部作業、定點精細探測，可以進行大功率、長時間的水下工作，在海底硫化物礦區勘查中被廣泛使用，典型應用包括礦區調查、礦區成圖、勘查取樣。

海龍Ⅲ和海龍11000均出自上海交通大學，前者是6000米勘查取樣型無人纜控潛水器，最大作業水深6000米，作業功率170馬力，具備海底自主巡線能力以及更強的推力、高速和重型設備搭載能力，以支持搭載多種調查設備和重型取樣工具，達到了世界先進水平，在深海探測領域具有廣闊的應用前景，可成為海洋觀測、深海取樣、獲取並傳遞深海信息的良好作業平台。後者為萬米級深海無人遙控潛水器，設計最大工作深度1.1萬米。隨之開發的萬米深水電池、可加工浮力材料、陶瓷浮力球、光纖微細纜、多芯貫穿件等，均為中國首創成果的部件。

「海龍家族」的深潛傳奇故事開始引起公眾注意是在2009年。中國深潛技術專家、上海交通大學教授朱繼懋帶領團隊，歷時9年艱苦攻關，終於研製成功3500米級無人纜控潛水器海龍號。在2009年執行的中國大洋第21航次科考中，海龍號首次成功進行了試用。在東太平洋海隆觀察到了罕見的巨大硫化物「黑煙囪」，並用機械手準確抓獲了多金屬硫化物樣品。在之後航次的大洋科考中，海龍號完成了對南大西洋多金屬硫化物新區的探測，成功採集到海底多金屬硫化物和生物樣品，還同步拍攝了高清晰的海底照片和作業全程視頻影像。海龍號實現了從粗獷取樣觀測到精細取樣觀測的跨越，使中國海底勘探技術提高了一個層次，標誌著中國大洋科考進入機器人時代。

對海龍Ⅲ和海龍11000的海試情況和在海試中的表現，A航段首席科學家初鳳友介紹說，在本航段，「海龍」共計完成8次下潛，其中海龍Ⅲ潛水器共下潛5次，完成4500米級深潛試驗；海龍11000潛水器下潛3次，完成3000米級下潛試驗，均取得重要突破，潛水器運行狀態良好。

中新社記者 阮煜琳 攝

「蛟龍」志在載人全海深無禁區

在中國深潛器「三龍」中，最引人矚目的莫過於「蛟龍」了，不僅在於其體積顯得更大，外形與眾不同，更在於其有「載人」功能，需要潛航員深海駕駛，可以給科學家群體等提供進入深海開展科考活動的難得機遇。

「蛟龍家族」中最耀眼的「明星」無疑是蛟龍號，它是一艘由中國自行設計、自主集成研製的載人潛水器，也是「863」計劃中的一個重大研究專項，其設計最大下潛深度為7000米級，是目前世界上下潛能力最深的作業型載人潛水器。

從上世紀90年代初開始，中國有關部門就針對大深度載人潛水器的研製展開深入調研論證。2002年蛟龍號正式立項，中國深海裝備領域的技術帶頭人徐芑南院士擔任總設計師，組建了蛟龍號研製團隊，攻克一系列關鍵技術難題，取得了眾多科技創新成果，最終歷時10年完成研製和海試工作。研製團隊創建了7000米級載人潛水器安全性設計技術體系，蛟龍號作業能力覆蓋99.8%的全球海洋面積；攻克了深海複雜環境下精準操控、精確定位與精細作業的關鍵技術，其懸停作業功能為國際同類潛水器首創；突破了複雜水聲信道條件下大深度、遠距離、高速率水聲通信技術，可傳輸圖像、數據、文字和語音等信息；創建了我國載人潛水器陸上測試、海上試驗、潛航員培訓、水面支持等深潛作業和檢測技術體系；突破了超大潛深關重件設計製造技術，推動了深海裝備產業的發展。

在蛟龍號取得成功之後，有關方面於2015年底順勢推出了世界最大型全通透載客潛水器寰島蛟龍1，服務于海洋科普和觀光，並在海南三亞亞龍灣投入運營。該潛器成功應用了蛟龍號載人潛水器的創新成果，成為中國觀光潛水器產業的里程碑。

在載人潛器中，最讓人期待的「明星」無疑是萬米級載人潛器。根據目前傳出的信息，在此方面形成了中船重工702研究所葉聰領銜和上海海洋大學崔維成領銜的兩個並行研製團隊。在相關核心部件的研製中，兩個團隊都已取得重大突破。值得一提的是，葉聰和崔維成都全程參與了蛟龍號研製和海試歷程，都是名副其實的「蛟龍英雄」，而「嚴謹求實、團結協作、拼搏奉獻、勇攀高峰」的中國載人深潛精神將激勵他們攻克萬米載人深潛難關，開創中國科考全海深時代。

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