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深潜7062米:探寻“蛟龙”号四年海试的背后
2012-8-8 10:40:06 来源:中国船舶与海洋工程网信息中心

“蛟龙”试水
“前些天我去邮局,想买些‘蛟龙’号的明信片,结果说早就卖光了。”刘心成说,虽然没有买到想要的东西,但他发自内心地感到骄傲与自豪。“那说明人们认可中国的载人深潜,为‘蛟龙’号骄傲,同时也就是为我们的工作骄傲。”
身为北海分局副局长的刘心成,在2009到2012年期间被人常常提及的职务,是海试临时党委书记。从1000米、3000米、5000米到7062米,中国载人深潜事业从白手起家发展到世界领先,他全程目睹并亲身参与其中。
虽然离7000米级海试成功已过去一段时间,但四年多的经历并不是一次就能说完。告别了波澜壮阔,在一个个激动人心的下潜数字背后,其实埋藏着更多的动人故事:“在第一次海试前,没有人知道海试的结果是什么,我们连水下援助的经验和设备都没有。”
“你知道吗?后来,即使隔着7000米我们与潜航员通话都没问题,而一开始下潜到50米,我们之间就没联系了。”
“5000米海试的时候,有一次我们差一点找不着已浮上来的‘蛟龙’号。”
    ……

 

备战海试
母船改造先行
除了外壳,“向阳红09”船该换的全换了
在海试之前,除了“蛟龙”号载人深潜器的设计与建造,潜器母船“向阳红09”船的改装,可以说是保证海试成功的另一大关键因素。
早在 2005年,“向阳红09”船就接受了专家的考察。虽然这条船已是30岁高龄,却通过了层层考验而获得了认可,被认为是“承担深潜试验母船的合适之选”。
“‘向阳红09’船是国家海洋局三艘功勋海洋科考船之一,是我国自行设计、自行建造的第一艘4500吨级远洋科学考察船,隶属国家海洋局北海分局。”刘心成说,在“向阳红09”三十年的历程中,有过辉煌,也历经了劫难,成为“蛟龙”号的母船,则是它最为华丽的一段乐章。
不过, 30岁高龄的“向阳红09”要想成为合格的潜水器母船,必须进行大修。
“那可是场‘大手术’––除了外壳没换,该换的全换了。”刘心成告诉记者,船尾部分全部割除,重新建造,更换发电装置,调整主发动机,建造大型液压机、A型架、平台移动小车及轨道、6000米电动地质绞车等。同时,增设全船网络系统,加装潜器水下定位、声呐和通讯系统等,并对驾驶室、集控室、舱室等进行了改造、恢复性修理和特检修理。
科考设备方面则装备了浅地层剖面仪、声学多普勒海流剖面仪、温盐深剖面仪、超短基线定位系统和若干水听设施。
船员的房间以及餐厅按三星级宾馆要求改装,内部设施与原有的完全不同。改造中采用了模块化施工,船员室的样板房在船下就造好了,不仅添置了独立的卫生设施,还把过去的钢窗全部换成了铝合金窗。
不过,作为一艘改造的母船也不是没有遗憾,由于舰船结构的限制,主甲板无法改造,致使“向阳红09”船与水面的距离高达4米,而国外母船仅2米。过高的干舷距离,使得多次海试中,潜水器的布放、回收成为一项不轻松的工作。“现在国家已着手准备建造新的潜水器母船,从而能更好地为潜水器日常业务化运行提供支持。”刘心成说。

 

1000米海试
遭遇两道难题
一是通讯如何建立;二是发生意外如何自救
2009年,对于海试队伍注定是不平静的一年––1000米海试开始了充满曲折的艰难路途。
三个阶段:50米、300米和1000米。每一个阶段对海试团队来说都是一座大山。“每一个参加海试的人都知道,如果没有50米,就不会有后来的 1000米、3000米、5000米乃至7000米。一旦失败,项目就无法再走下去。”
刘心成说:“当时的我们只能以八个字来表述:没有经验、无章可循。”
海试第一个难题出现在50米下潜时。潜水器入水后,水声通信和超短基线出现了问题,近在咫尺的母船和潜水器无论如何都无法建立通讯。“当时,现场指挥部认为主要原因是噪声干扰。”刘心成说,这个判断在几经测试后证明是正确的。“于是,我们在下潜期间关掉了一台主机,采用低转速,以减小噪音。声学部门也配合更换了可能影响通讯的电缆,并采用发莫尔斯码的方法联系潜水器与母船。”刘心成解释说,莫尔斯码法,就是潜水器进入海里后,会发给母船“滴–滴–滴”三声响,十分钟发送一次,证明其仍然安全。与母船无联系超过15分钟,潜水器就要无条件抛载上浮。通信问题这才算是完全解决了。
第二道难题堪称更为棘手的“拦路虎”:海试一旦出现意外,如何进行迅速有效的救援?
“当时,国内只有一家石油公司有1000米水下机器人的救援能力,不过该公司不可能影响自己的工作来援助我们。”刘心成说,海试队还联系到了国外专门的水下机器人救援公司,但租用设备的费用高达每天50万美元。最后,海试团队研究出了一套自救方案:给潜水器装上应急浮标,万一有闪失,将其释放出水面,再通过连接潜水器与浮标的绳索把潜水器从海里救出。“直到现在,这仍然是‘蛟龙’号最后的保命手段。”
两道难题解决后,海试团队在50米、300米完成了所有的预定任务。2009年10月3日,“蛟龙”号成功下潜到1109米。“我记得最清楚的是,科技部原部长徐冠华说:‘当年两弹一星的精神,我在你们团队身上看到了。’”刘心成说。
载人潜水器1000米级海试结束后,中科院声学所马上改进了水声通信系统。接下来三年的海试,“蛟龙”号水声通信系统实施了“双保险”,由水声通信机和6971水声电话两套系统构成。通过水声通信机,可以将水下拍摄到的图片实时传输到母船;而6971水声电话就是海试团队的备用通信手段。

 

3000米海试
首次挑战深海
线路腐蚀、海水渗入造成短路等难题接踵而来
2010年5月,在通信系统上有了“双保险”的海试团队再赴南海。
“海试总指挥刘峰同志曾说过,1000米级海试解决的不算是深海的问题,那是中国载人深潜队伍交了以前没有交过的学费。3000米级海试是中国载人深潜队伍第一次挑战深海,所遇到的问题才是真正的深海问题。”刘心成说,他很赞同这句话。
在刘心成看来,下潜到3000米后,诸如线路腐蚀、海水渗入造成短路的问题就全都涌现出来了。“3000米左右的深度需要下潜的时间长,如果出现海水渗入造成短路,线路插件很容易造成电化学腐蚀。比如,穿舱件如果有一根被腐蚀,海水就会像一把利刃刺进载人球舱,在很短的时间舱内就会灌满水,人就没了。”刘心成说,此时不仅需要科学判断,勇气也是潜航员必须具备的素质。在生死关头,潜航员既要下潜到一定深度,使问题充分暴露出来,又不能持续太长时间,将潜水器置于危险之中。
刘心成清楚地记着,2010年6月20日,“蛟龙”号在1800米深处时发生了接地检测数值升高的突发情况。“潜水器只有超过1800米深时才出现接地检测值超标,一旦上浮,故障就无法复现。接地值长时间超标,海水对电路的腐蚀将会急剧累加,从而严重腐蚀线路,潜存着灌进海水的危险。这对潜航员的身心素质是一个很大的考验。舱内的三名潜航员沉着冷静,果断做出分阶段排查的方案,直到下潜深度达到2400米,几乎把潜水器上的设备全部断电一次,才初步找出了出现绝缘故障的设备。”
“当时,船上指挥部的气氛,还是很紧张的。”他说。

 

5000米海试
“天天都要和天斗”
风天、雨天交加,使深潜经受一次次考验
转过年来的5000米海试,刘心成说,印象中天天都要和老天斗。
“每年七八月份,都是东北太平洋天气最好的时候,但2011年一反常态,5000米级海试区天气变得异常恶劣,五六级大风常刮不止。”刘心成说,当时下潜共进行了5次,有4次下潜时的海况在4级–5级。“第一次下潜就一拖再拖,船上人的意见分成两种,无法统一,后来我们决定选择介于临界的海况下潜。”
临时党委的决定也面临着考验。刘心成还记得7月27日那天,“蛟龙”号顺利入水并潜至5188米深度,但回来时却出了问题。“当时是下午五点多,‘蛟龙’号报告已经浮出水面。由于天太暗,大雨倾盆,船上队员找不到潜水器,整个指挥部焦急万分。”刘心成说,当时如果再拖延半小时,天黑下来,寻找潜水器就更加困难。“现场指挥部办公室主任李向阳操作着最高的桅杆摄像头,用大海捞针的办法一点一点地继续搜寻了近20分钟,终于发现了‘蛟龙’号。”
正是这一次遭遇的特殊天气,研制人员后来为潜水器增装了一套GPS系统,使潜水器一出水,母船就能准确知道其方位和距离。

 

7000米海试
可谓“波澜不惊”
团队配合日益默契,潜水器性能日趋稳定
经过了1000米、3000米和5000米海试,团队的配合已越来越默契,“蛟龙”号潜水器性能也越来越稳定。以至于7000米的海试,可以用“波澜不惊”来形容。
“也不能说没有问题,今年的7000米海试,我们团队现场解决了液压系统、推力器、高压注排水系统、高清视频等系列问题,这都是些国际性难题。”不过,在刘心成看来,比起前几次,最后的7000米海试,所有人都对解决问题充满信心,能够迅速准确地找到问题原因并排除。
如果说唯一能算得上惊险的事情,就是一次海试过程中母船指挥系统和潜航员失去联系近1个小时。当时,海试指挥部的判断是:潜水器内肯定没有问题,因为各项数据显示其设备运转正常。最后原因查明,原来是操作不慎,按到了一个开启另一种通信方式的按钮,这种通信方式是最优先的,其它方式在它开启的情况下都要关闭。当时,操作人员按到了这个按钮却没说话,所以造成了通讯异常。发现问题后,指挥部马上重新建立通讯,潜航员也顺利地完成了剩下的作业。
“在海试设备及人员选拔上,我们选择了一条折中的自主设计、集成创新之路。”刘心成说,这条路既能研制出载人潜水器,也能培养和锻炼一批人才,还能辐射带动一大批与之相关的技术。“但这条路注定了海试过程是充满艰辛的,我们白手起家,一路上遇到了各式各样的坎儿,但现在可以自豪地说,多艰难的关口,我们都挺过来了。”
让刘心成感慨的事有很多,“完成7000米海试返航途中,接到消息说,海试现场副总指挥窦永林的父亲,在他到达海试区域当天晚上去世了,家里要求保密,怕他分心。”从2009年到2012年,四次海试期间,共有九位队员的亲人去世,他们都没有来得及送亲人最后一程。
中国载人深潜成功的背后,离不开海试团队成员亲人们的默默奉献。

从点到线
“蛟龙”引领深海科研
深海基地有望年内开建,潜航员明年起扩招
明年4月到5月,“蛟龙”号很可能开赴南海,到水深4000多米的南海盆地底部进行勘测。
刘心成介绍,南海试验完毕,“蛟龙”号可能在明年晚些时候到西南印度洋热液硫化物区开展作业,也可能奔赴东太平洋开展多金属结核区详查,为日后的开采圈划采矿小区,然后去东太平洋热液硫化物矿区下潜。
“蛟龙”号研制与海试的历程,也是中国深海潜水器技术与装备不断发展的过程。目前,这一内容已列入国家863计划“十二五”重大项目,已支持了包括ROV (遥控潜水器)、AUV(自主潜水器)、深海钻机、水下滑翔机等大型深海装备研发,从点到线,未来还将实现谱系化。
在总结“蛟龙”号已有经验的基础上,吸收国外先进设计理念,中国已展开了4500米载人潜水器的研制,其载人球舱、高压海水泵、锂电池和推进器均在研制当中。
除此之外,今年5月底,正在研制的中国深海空间工作站系统也首次向公众展示。这种深海空间站形状像一艘小潜艇,可以让12人的团队在1500米以下的深海待上至少十几天。
与此同时,位于青岛的为“蛟龙”号提供保障的国家深海基地有望年内开工,一期工程计划用两年时间建成。届时,试验母船和“蛟龙”号将在深海基地安家落户。我国将成为继俄罗斯、美国、法国和日本之后,世界上第五个拥有深海技术支撑基地的国家。
不仅如此,国家深海基地还计划从明年起招收4–6名潜航员。
“蛟龙”号的故事,并没有结束,它的传奇,还将从大海深处,不断地传递开来。

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