“蛟龙号”载人深潜器是我国首台自主设计、自主集成研制的作业型深海载人潜水器,设计最大下潜深度为7000米级,也是目前世界上下潜能力最深的作业型载人潜水器。“蛟龙号”可在占世界海洋面积99.8%的广阔海域中使用,对于我国开发利用深海的资源有着重要的意义。
中国是继美、法、俄、日之后世界上第五个掌握大深度载人深潜技术的国家。在全球载人潜水器中,“蛟龙号”属于第一梯队。目前全世界投入使用的各类载人潜水器约90艘,其中下潜深度超过1000米的仅有12艘,更深的潜水器数量更少,目前拥有6000米以上深度载人潜水器的国家包括中国、美国、日本、法国和俄罗斯。除中国外,其他4国的作业型载人潜水器最大工作深度为日本深潜器的6527米,因此“蛟龙号”载人潜水器在西太平洋的马里亚纳海沟海试成功到达7020米海底,创造了作业类载人潜水器新的世界纪录。
北京时间6月27日11时47分,中国“蛟龙”再次刷新“中国深度”——下潜7062米。6月3日,“蛟龙”出征以来,已经连续书写了5个“中国深度”新纪录:6月15日,6671米;6月19日,6965米;6月22日,6963米;6月24日,7020米;6月27日,7062米。
2012年5月3日,“向阳红09”船自江阴起航奔赴太平洋马里亚纳海沟执行“蛟龙号”载人潜水器7000米级海试任务。期间,“蛟龙号”共完成6次下潜试验,其中3次超越7000米,最大下潜深度达到7062米;对潜水器289项、水面支持系统24项功能和性能指标进行了逐一验证,开展了坐底、定深定高航行、近底巡航和海底微地形地貌精细测算作业内容,取得了地质、生物、沉积物样品和水样,并记录了大量珍贵的海底影像资料。
下潜至7000米,标志着我国具备了载人到达全球99%以上海洋深处进行作业的能力,标志着“蛟龙”载人潜水器集成技术的成熟,标志着我国深海潜水器成为海洋科学考察的前沿与制高点之一,标志着中国海底载人科学研究和资源勘探能力达到国际领先水平。
“蛟龙号”潜航员由叶聪、唐嘉陵、付文韬、崔维成、杨波等人组成。
三大尖端技术
近底自动航行和悬停定位、高速水声通信、充油银锌蓄电池容量被誉为“蛟龙”号的三大技术突破:
1、“蛟龙号”可稳稳“定住”
如同开车一样,驾驶员的脚总放在油门上,难免产生疲劳感。“蛟龙”号驾驶员是幸运的,它具备自动航行功能,驾驶员设定好方向后,可以放心进行观察和科研。
王晓辉介绍说,“蛟龙号”现在可以完成三种自动航行:自动定向航行,驾驶员设定方向后,“蛟龙号”可以自动航行,而不用担心跑偏;自动定高航行,这 一功能可以让潜水器与海底保持一定高度,尽管海底山形起伏,自动定高功能可以让“蛟龙号”轻而易举地在复杂环境中航行,避免出现碰撞;自动定深功能,可以 让“蛟龙号”保持与海面固定距离。
2、更为令人称奇的是,“蛟龙号”还能悬停定位
一旦在海底发现目标,“蛟龙号”不需要像大部分国外深潜器那样坐底作业,而是由驾驶员行驶到相应位置, “定住”位置,与目标保持固定的距离,方便机械手进行操作。在海底洋流等导致“蛟龙号”摇摆不定,机械手运动带动整个潜水器晃动等内外干扰下,能够做到精 确地“悬停”令人称道。在已公开的消息中,尚未有国外深潜器具备类似功能。
3、深海通信靠“声”不靠“电磁”
陆地通信主要靠电磁波,速度可以达到光速。但这一利器到了水中却没了用武之地,电磁波在海水中只能深入几米。“蛟龙号”潜入深海数千米,如何与母船保持联系?
科学家们研发了具有世界先进水平的高速水声通信技术,采用声纳通信。这一技术需要解决多项难题,比如水声传播速度只有每秒1500米左右,如果是 7000米深度的话,喊一句话往来需要近10秒,声音延迟很大;声学传输的带宽也极其有限,传输速率很低;此外,声音在不均匀物体中的传播效果不理想,而 海水密度大小不同,温度高低不同,海底回波条件也不同,加上母船和深潜器上的噪音,如何在复杂环境中有效提取信号难上加难。
五大技术“亮点” 让“蛟龙”畅游海底
控制系统相当于“蛟龙”号的神经系统,每条神经末梢都连着其他的系统,“蛟龙”号在海底的每一个动作都必须得到“大脑”的“命令”。
航行控制系统是“龙脑”的核心,具备自动定向、定深、定高以及悬停定位功能,使“蛟龙”号能全自动航行,免去潜航员长时间驾驶之累。
综合显控系统相当于“仪表盘”,能够分析水面母船传来的信息,显示出“蛟龙”和母船的位置以及潜水器各系统的运行状态,实现母船与“蛟龙”间的互动。
水面监控系统显示母船信息与“蛟龙”信息的集合,使指挥员能对母船的位置和“蛟龙”的位置进行正确判断,进而做出相应调整,保证“蛟龙”安全回家。
数据分析平台可以对综合显控系统所采集的数据如深度、温度及报警信息等进行分析,使之自动生成图形。这一平台还可查看历次下潜的时间、地点以及潜航员的操作流程。
半物理仿真平台的主要用途是验证“蛟龙”控制系统设计的准确性。科研人员通过输入相关参数,模拟水下环境,测试控制系统运行状况,可以节约人力、物力,降低风险缩短研制周期,提高系统可靠性和安全性,还能为潜航员训练提供“虚拟环境”。