“驭龙者”披露“蛟龙”深海5000米远行历程

2011年08月22日15:03 | 中国发展门户网 www.chinagate.cn | 给编辑写信 字号:T|T
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下潜“蛟龙”承压能力已没问题

每次入水前,“蛟龙”要做两次体检,在海下5000米这个能将人瞬间挤碎的压力下,它显得格外硬朗,载人舱内3名下潜人员在下潜过程中除了调式设备和参数外,还能一起来看“流星雨”。

漆黑的“夜空”,“流星”逆向飞逝,这不是坐在宇宙飞船里看到的夜景,而是叶聪等下潜队员们在深海下沉过程中看到的海底风景,这“流星”是深海的自发光生物。

叶聪向记者描述了他们下潜的过程。每次下潜前,海试指挥部会根据海底作业的不同任务选择1名驾驶员和2名乘客(试航员),并向3人描述下潜任务和可能遇到的困难以及相应的对策。驾驶员负责“开车”,试航员负责检测设备参数和做研究。随后在舱内装好文件、工具、食物等,并对“蛟龙号”做一个全面的检查。

在母船把“蛟龙”号放到海面后,下潜人员还要对“蛟龙”号进行一次检查,确保电力、通信正常。一切无误的情况下,“蛟龙”号便会被“松绑”,脱离母船。

这艘重达22吨的大家伙,其重力超过海水的浮力,一旦被“松绑”,便会一路下沉。

下潜中,3名下潜人员会集中精力测试“蛟龙号”各个设备的参数变化,包括承压力。

深海环境高压低温,具有高腐蚀性,水中每增加10米深度就相当于增加了约1个大气压,5000米也就是500个大气压,人在这种气压下顷刻间便会被挤碎。但这是“蛟龙”号所要承受的压力。

“蛟龙”号总设计师徐芑南告诉记者,“蛟龙”号所有的设备都单个地在实验室里通过了相当于海下7000米压力和强腐蚀性的检测,但是组装到一起之后的承压情况、抗腐蚀情况怎样,需要在海试的过程中检测,就目前来看,这方面的问题不大。

就在下潜人员忙碌检测设备的同时,“蛟龙”外的环境开始变冷、变黑。叶聪说:“一般到达海下二三百米就没有太阳光了,变得漆黑一片,温度也会逐渐下降。”

如果设备一切正常,下潜人员也会相互拍照,聊天缓解心理压力。窗外,海下自发光的浮游生物在游动,有的发白光、有的发蓝光、有的发红光,加上“蛟龙”的下潜速度比较快,下潜人员经常能看一道道光点逆向飞逝,就像夜空的流行星划过一样。

快到海底的时候,下潜人员会抛掉一组压铁,之后“蛟龙号”便会悬浮在海底,就像直升机的悬停一样。随后在海底巡航,了解海底的环境,找符合任务目标的作业地点进行作业。

作业完成后,下潜人员会抛弃第二组压铁。由于浮力大过了重力,“蛟龙”号会慢慢地浮上水面。母船人员发现后,便会派出小艇,工作人员用绳索挂住“蛟龙”,将其收回上船。上船后,科研人员开始处理“蛟龙”从海底带来的相关数据和一些样品进行分析。

按照技术设计,潜航员正常的下潜时间是12个小时,下去、上来各3个小时,在海底工作6小时。“但在现实作业中,我们还要考虑到潜水器的情况,以及海域的天气、温度等情况,所以时间会稍短。”叶聪说。

记者在海试情况统计表上看到,刚结束的5次海试中,“蛟龙号”在水中停留最长时间的一次,时间长达9小时14分,其中水下时间8小时15分,海底时间3小时37分,坐底取样时间为58分钟。

探宝海底录像分辨出多种深海巨型原生物

去年海试后,“蛟龙”被配上了高清摄像机和10台LED灯,让“蛟龙”之眼变得格外明亮,得益于此,“蛟龙”号首次带回了清晰的海底录像,并采集了21颗锰结核,尝试了它找矿的任务。

702所的海试活动事迹汇报会播放了一段今年第5次海试时下潜人员拍摄的录像。

“蛟龙”驾驶员付文韬发现前方的海底正趴着一只海参,于是他在舱内操控“蛟龙”的右机械手,伸过去,张开手,收拢,抓住,虽然海参挣扎了几下,但还是被成功地装进了位于“蛟龙”前方的采样篮中。

记者了解到,此次海试,“蛟龙”号带回了很多这样清晰的录像和照片。“这是从3000米级到5000米级,‘蛟龙’号改进取得的重大进步之一。”702所所长翁震平说。在这一技术突破的帮助下,海试队员首次在海底照片中分辨出多种深海生物,包括鼠尾鳕鱼、海参、水螅等;也首次录制了高清的海底录像,为研究提供了方便。

海试队员们还根据微地貌勘测形成了地貌图,在海下5180米海底取回了21颗共0.8kg多的锰结核和海底沉积物样品。

科学研究发现,锰结核中50%以上是氧化铁和氧化锰,还含有镍、铜、钴、钼、钛等20多种元素。仅太平洋底的锰结核中便含锰4000亿吨、镍164亿吨、铜88亿吨、钴98亿吨,其金属资源相当于陆地上总储量的几百倍甚至上千倍。

“不过,中国目前还没有开采锰结核的技术,‘蛟龙’号可以负责勘探、找矿,但不负责开矿。”徐芑南说。

潜水人员还首次采集到了1个巨型单细胞原生动物,形象扁平,像灵芝的样子。

下潜人员怎么选择作业目标?又如何抓取目标?

叶聪告诉记者,在目前的试验阶段,指挥部会在下潜前告知下潜人员需要完成采集的任务;另外,通过水声通信系统,母船上的指挥部能看到“蛟龙”在海底找到的东西,如需抓取即可下令。

为了看得清、看得远,“蛟龙”配有石英卤素灯、HID和HIM等8个水下灯源,今年还加装了10台LED灯,灯光能照射的距离为7—9米。它还装有2台高清摄像机、1台照相机等。

“具体抓捕,则需要靠驾驶员的视觉判断。”叶聪说。“蛟龙”号的载人舱有3个圆形窗口。3名下潜人员的座位前各有一个,其中主驾正对面的窗口直径为200毫米,另外两个窗口直径只有120毫米。考虑到海底压力的问题,这些窗口被设计成锥形,从里到外直径不断增大。

除了明亮的眼睛,“蛟龙”还有一双敏捷、轻巧的手。右手被称为绣花手,很精细,可以伸出,轻巧地张合手掌;左手是开关控制,肩、肘、腕各关节操控起来动作都很明显,力量大,可以用来抓住大块头的东西,包括起到锚定的作用。

不过叶聪坦言,目前机械手抓取生物的成功率不太高,“像海参,我们抓了六七次,跑了4次。”

对于机械手的问题,徐芑南说,温度、压力的变化对于机械手在海底的性能有一定的影响,接下来会具体研究。

3年来,中国深海载人潜水技术的每一次进步都来自这样的试验。入海的深度在不断加深,但“蛟龙”号的性能却通过不断试验和改进而变得更加稳定,潜次的执行率大幅提升,海底录像及照相能获得高清图像。

“5000米后,我们还有大量的工作需要改进,包括如何防止取样器里的样品跑掉、改进潜水器的定位系统、提升保存样品的技术、增强应对海上大风浪的能力等。”702所所长翁震平说。

为了取得最后的胜利——突破海下7000米,科研人员们的硬仗还将继续,但这也只是中国深海战略的开篇。

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