新華社海口11月10日報導,10日8時12分,我國全海深載人潛水器“奮鬥者”號在馬裡亞納海溝深度10909米處成功坐底,並停留瞭6個小時,進行一系列的深海探測科考活動,帶回瞭礦物、沉積層、深海生物及深海水樣等珍貴樣本,並在深海中完成瞭和水上的通話。馬裡亞納海溝被稱為“地球第四極”,是地球上環境最惡劣的地方之一,我國的載人潛水器究竟擁有什麼樣的本事,能載三人下潛萬米海底從事科考任務,來一探究竟!

一、 何為“奮鬥者”號?

“奮鬥者”號是中國自主研發的萬米載人潛水器,由蛟龍號、深海勇士號載人潛水器的科研團隊承擔主要的研發任務。它融合瞭蛟龍號、深海勇士之前兩代深潛裝備的優良血統,除瞭擁有安全穩定、動力強勁的能源系統,還擁有更加先進的控制系統和定位系統,以及更加耐壓的載人球艙等。今年4月22日,萬米載人潛水器征名活動在央視新聞客戶端、微博、微信正式推出。6月19日,專項總體專傢組、業主單位、科研團隊代表組成的評議組對征名十強名單評議後,潛水器名字最終定為 “奮鬥者”號。

二、深海環境惡劣,必須“奮鬥”抵禦

馬裡亞納海溝是世界上最深的海溝,海溝底部有著高達1100個大氣壓的巨大水壓,相當於2000頭非洲象踩在一個人的背上,同時完全黑暗,溫度低,可謂是地球上環境最惡劣的區域之一。不同於八年前卡梅隆使用的“皮厚餡小”型潛水器,“奮鬥者”號要搭載三人下潛到地球最深處進行科考工作。這是對“奮鬥者”號設計的最全面驗證與挑戰,讓我們看看“奮鬥者”號如何抵禦深海惡劣環境。

為瞭保證載客量,潛水器載人艙要足夠大;而為瞭減輕潛水器的負擔,球艙又不能太重。2016年立項後,經過多年的不斷優化和上千次的測試,研制團隊在國際上首次提出一種新的增強增韌合金設計方案,可以在去應力退火溫度范圍內消除有害亞穩相、而且下潛保載疲勞性能滿足長期應用要求。同時設計實現瞭具有獨創性的復合片層微觀組織,發明瞭一種具有良好熱加工成形和焊接成形工藝性能的高強高韌鈦合金新材料。此外,研究團隊在載人球艙材料微觀組織和力學性能、焊縫質量和強韌性能上也做出大量工作,才建成國際上首個容納3人的深海潛水器球艙。

深海高壓下,除瞭要設計能夠撐得住的材料。還要有能避免因溫度過高引發的自燃隱患的電池系統。“奮鬥者”號的上百塊單體鋰電池為若幹組排列,模塊之間的間隙中充滿瞭油。當某個電池的溫度升高時,熱量會先傳遞給周圍的油,然後油再通過電池箱體將熱量傳遞給外部的海水,來緩解電池發熱的狀況。此外,每批鋰電池在成組前,都嚴格進行撞擊、針刺、海水浸泡、短路、過充、過放等十幾項安全抽檢以及超過萬米壓力環境下的安全測試,這樣才能成為“奮鬥者”號合格的能量包。

完成潛水工作後,“奮鬥者”號又是如何安全返回水面的呢?這主要是浮力材料的功勞。浮力材料是成千上萬個納米級大小的玻璃微珠,它們不僅能為潛水器提供足夠的浮力,自身也非常結實,經得起海底水壓的考驗。

三、“奮鬥者”號成功的意義

回顧我國載人潛水器的發展史,從1971年開始研制,到第一艘載人潛水器7103救生艇於1986年研制成功。此後,自主研發載人潛水器的腳步就越邁越大,下潛深度也從最初的300米,達到本次“奮鬥者”號的10909米。

正如“奮鬥者”號深海載人潛水器的名字,“奮鬥者”號的成功反映瞭當代科技工作者接續奮鬥、勇攀高峰的精神風貌,而且,每一位為中國探索星辰大海、保衛國泰民安、創造繁榮富強的工作者,都是這個時代最美的“奮鬥者”。

參考資料:

[1]“奮鬥者”號坐底馬裡亞納海溝,人類如何一步步潛入深海.澎湃新聞.2020.11.10

[2]定瞭!中國萬米載人潛水器命名為:“奮鬥者”號!.央視新聞客戶端.2020.06.19

[3]張忠著,地球的奧秘,武漢大學出版社,2013.06,第160頁

[4]金屬所負責研制的全海深載人潛水器鈦合金載人艙通過驗收.中國科學院金屬研究所.2019.10.28

[5]名列“潛”茅!“奮鬥者”號如何承受萬米深潛重壓?.央視新聞客戶端.2020.11.10

[6]熱評丨比萬米海底更妙不可言的,是“奮鬥者”號的國產標簽.央視新聞客戶端.2020.11.11