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11月10日，由中國(guó)船舶集團(tuán)有限公司牽頭研制的“奮斗者”號(hào)載人潛水器在馬里亞納海溝成功坐底，坐底深度10909米，刷新了我國(guó)載人深潛的最大潛深紀(jì)錄。11月13日，“奮斗者”號(hào)再度實(shí)現(xiàn)萬(wàn)米深潛，并與“滄海”號(hào)視頻著陸器開展聯(lián)合作業(yè)，實(shí)現(xiàn)全球首次萬(wàn)米深海的電視直播。

截至11月19日，“奮斗者”號(hào)已完成8次萬(wàn)米載人深潛，已經(jīng)成為世界上在馬里亞納海溝萬(wàn)米深潛人次最多、累計(jì)作業(yè)時(shí)間最長(zhǎng)的載人潛水器。“奮斗者”號(hào)的成功研制，標(biāo)志著我國(guó)已成為同類型載人深潛裝備領(lǐng)域的領(lǐng)軍國(guó)家。

“奮斗者”號(hào)的多項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新

“奮斗者”號(hào)載人潛水器重量約36噸，載人艙內(nèi)徑1.8米，載員3人，海底作業(yè)時(shí)間6小時(shí)，生命支持時(shí)間15小時(shí)（正常）+72小時(shí)（應(yīng)急），是我國(guó)首臺(tái)具備全球海域載人進(jìn)入能力的重要裝備，也是當(dāng)前全球同類型載人潛水器中載員人數(shù)最多、海底作業(yè)時(shí)間最長(zhǎng)、作業(yè)能力最強(qiáng)的裝備。

為實(shí)現(xiàn)載人潛水器在萬(wàn)米深海攜帶多人長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行作業(yè)的功能要求，僅僅在原有技術(shù)上進(jìn)行升級(jí)改造是不可能實(shí)現(xiàn)的，必須要在設(shè)計(jì)、材料、工藝、配套等方面開展自主技術(shù)創(chuàng)新。中國(guó)船舶集團(tuán)通過(guò)開展極致設(shè)計(jì)、極限制造和配套設(shè)備應(yīng)用與升級(jí)，使“奮斗者”號(hào)成為諸多新技術(shù)首次綜合運(yùn)用的載體。

在研制期間，中國(guó)船舶集團(tuán)始終堅(jiān)持自主設(shè)計(jì)、自主制造，關(guān)鍵核心技術(shù)自主可控，在設(shè)計(jì)計(jì)算方法、基礎(chǔ)材料、建造工藝、通訊控制、能源動(dòng)力等技術(shù)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)重大突破。根據(jù)國(guó)家相關(guān)規(guī)定測(cè)算，“奮斗者”號(hào)國(guó)產(chǎn)化率超過(guò)96.5%。

在“奮斗者”號(hào)的設(shè)計(jì)和總裝集成過(guò)程中，七〇二所綜合運(yùn)用人機(jī)工程、可靠性、噪聲控制、系統(tǒng)仿真等方法，首次形成了覆蓋全海深環(huán)境的全系統(tǒng)技術(shù)解決方案，具備了載人潛水器譜系化設(shè)計(jì)能力。相比“蛟龍”號(hào)和“深海勇士”號(hào)，“奮斗者”號(hào)潛浮速度分別提高了76%和20%，總裝集成周期相比“蛟龍”號(hào)縮短了62%，相比“深海勇士”號(hào)縮短了25%。通過(guò)深海超高壓環(huán)境下的載人艙中厚殼設(shè)計(jì)計(jì)算方法、載人艙實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及安全性評(píng)估方法、大型深海耐壓結(jié)構(gòu)安全性綜合檢測(cè)方法等研究，為潛水器安全保駕護(hù)航。

同時(shí)，萬(wàn)米深海超高壓（標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的1100多倍）、低溫（0℃~2℃）的環(huán)境特點(diǎn)，對(duì)載人艙球殼的選材提出了嚴(yán)苛要求，當(dāng)時(shí)所有的鈦合金材料均無(wú)法滿足要求。

中國(guó)科學(xué)院金屬研究所研發(fā)出一種國(guó)產(chǎn)新型高強(qiáng)、高韌鈦合金材料，由寶鈦集團(tuán)完成了寬幅超厚板軋制和半球整體沖壓。載人艙的選材決定了其焊接工藝要求極高、難度極大。中國(guó)船舶集團(tuán)七二五所勇挑重?fù)?dān)、攻堅(jiān)克難，突破了高強(qiáng)高韌鈦合金材料的特殊焊接工藝，在世界上首次應(yīng)用此類技術(shù)一次性成功完成半球赤道縫焊接，焊接質(zhì)量滿足技術(shù)指標(biāo)要求，達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。

萬(wàn)米載人潛水器不僅要潛得深，還要能安全上得來(lái)，但在超高壓環(huán)境下，只能采用可抵抗萬(wàn)米海深壓力的新型固體浮力材料。中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所研制了滿足萬(wàn)米深海超高壓條件下高強(qiáng)度、低密度的固體浮力材料標(biāo)準(zhǔn)塊。在此基礎(chǔ)上，中國(guó)船舶集團(tuán)七一〇所系統(tǒng)性解決了浮力材料粘接過(guò)程中的特殊控制工藝等難題，為“奮斗者”號(hào)增大有效載荷、減少外型尺寸設(shè)計(jì)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)作出了重要貢獻(xiàn)。

在配套設(shè)備方面，針對(duì)潛水器在萬(wàn)米海深環(huán)境長(zhǎng)時(shí)間工作對(duì)電池系統(tǒng)提出的要求，中國(guó)船舶集團(tuán)七一二所突破了全海深電池關(guān)鍵材料、電池單體、成組適配等關(guān)鍵技術(shù)，研制出百千瓦時(shí)級(jí)的全海深承壓鋰電池組，具有國(guó)際領(lǐng)先的工作耐壓深度，大幅度提高了潛水器的水下作業(yè)時(shí)間。

針對(duì)潛水器有限艙容要為3名潛航員提供72小時(shí)應(yīng)急供氧的苛刻要求，中國(guó)船舶集團(tuán)七一八所解決了氧燭小型化導(dǎo)致的內(nèi)部化學(xué)物質(zhì)反應(yīng)可控性降低等問(wèn)題，試驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)了點(diǎn)燃的100根氧燭無(wú)一出現(xiàn)故障的高可靠性。

針對(duì)“探索一號(hào)”“探索二號(hào)”母船對(duì)潛水器的水面支持系統(tǒng)的升級(jí)需求，中國(guó)船舶集團(tuán)七〇八所、七〇四所、中船綠洲、中船澄西聯(lián)合研制了包括100噸門架式載人潛水器布放回收系統(tǒng)等設(shè)備在內(nèi)的整套科考作業(yè)水面支持系統(tǒng)，打破國(guó)外廠商的技術(shù)壟斷。

我國(guó)載人深潛裝備研發(fā)歷程

作為我國(guó)深海領(lǐng)域少有的全球領(lǐng)先的裝備，“奮斗者”號(hào)的成功不是一蹴而就的，其背后是中國(guó)船舶集團(tuán)在科技部的大力支持下，近20年對(duì)載人深潛技術(shù)矢志不渝的持續(xù)攻關(guān)，歷經(jīng)了三個(gè)“里程碑”式跨越：“蛟龍”號(hào)首次實(shí)現(xiàn)了我國(guó)載人深潛裝備自行設(shè)計(jì)、自主集成總體方案的閉環(huán)；“深海勇士”號(hào)在裝備關(guān)鍵技術(shù)自主可控和配套設(shè)備國(guó)產(chǎn)化上取得重大突破；“奮斗者”號(hào)則瞄準(zhǔn)全球海洋最深處，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)同類型載人深潛裝備的全球引領(lǐng)、全面超越。

自20世紀(jì)60年代起，隨著海洋科學(xué)研究和資源開發(fā)利用逐步成為熱點(diǎn)，國(guó)際上很多國(guó)家相繼研發(fā)了大深度載人潛水器，這些潛水器發(fā)揮了不可替代的作用，對(duì)深海裝備的科技引領(lǐng)作用也愈發(fā)凸顯。然而直到21世紀(jì)初，我國(guó)載人深潛技術(shù)幾近空白，大深度載人潛水器的研發(fā)迫在眉睫。

“蛟龍”號(hào)

2002年，7000米級(jí)“蛟龍”號(hào)載人潛水器正式立項(xiàng)。中國(guó)船舶集團(tuán)七○二所作為項(xiàng)目牽頭單位，聯(lián)合國(guó)內(nèi)100余家單位，歷經(jīng)十年技術(shù)攻關(guān)，解決了大深度耐壓、密封、安全技術(shù)，可靠水聲通信技術(shù)，深海復(fù)雜環(huán)境下精細(xì)作業(yè)技術(shù)等世界性難題，成功研發(fā)了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的“蛟龍”號(hào)載人潛水器。2012年7月，“蛟龍”號(hào)在馬里亞納海溝成功完成7062米下潛，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)載人深潛技術(shù)的重大跨越。“蛟龍”號(hào)的成功研制，在國(guó)內(nèi)外產(chǎn)生了巨大反響，我國(guó)深海進(jìn)入能力大幅躍升，使中國(guó)成為繼美國(guó)、俄羅斯、日本、法國(guó)之后，第五個(gè)掌握大深度載人深潛技術(shù)的國(guó)家。

“蛟龍”號(hào)的成功值得慶祝，但另一個(gè)問(wèn)題也擺在我們的面前，即“蛟龍”號(hào)的載人艙、浮力材料、推進(jìn)器等核心的部件是在國(guó)外加工或者測(cè)試的，當(dāng)時(shí)我國(guó)既不掌握制造能力，也不具備測(cè)試條件，我國(guó)載人潛水器關(guān)鍵核心設(shè)備存在著“卡脖子”問(wèn)題。

“深海勇士”號(hào)

2009年，4500米級(jí)“深海勇士”號(hào)載人潛水器立項(xiàng)。七○二所作為項(xiàng)目牽頭單位，組織國(guó)內(nèi)更多的優(yōu)勢(shì)企業(yè)，歷經(jīng)八年持續(xù)艱苦攻關(guān)，實(shí)現(xiàn)了載人艙、浮力材料等十大關(guān)鍵部件的國(guó)產(chǎn)化，國(guó)產(chǎn)化率達(dá)到95%，并于2017年10月海試成功，為深海載人深潛高端裝備實(shí)現(xiàn)“中國(guó)制造”探索了一條切實(shí)可行的路徑。“深海勇士”號(hào)交付至今，已累計(jì)下潛超過(guò)300次，創(chuàng)造了我國(guó)載人深潛作業(yè)的一系列新紀(jì)錄。“深海勇士”號(hào)的成功，極大拓展了中國(guó)企業(yè)相關(guān)領(lǐng)域的制造能力，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)載人潛水器由集成創(chuàng)新向自主創(chuàng)新的歷史性跨越。

“奮斗者”號(hào)的目標(biāo)是在載人深潛若干技術(shù)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)全球領(lǐng)先，更是在若干技術(shù)“無(wú)人區(qū)”開展艱難探索與攻關(guān)。“蛟龍”號(hào)的成功研制，意味著我國(guó)已經(jīng)具備了可到達(dá)全球99.8%海洋開展作業(yè)的能力，但0.2%的極限深淵，是全球深海裝備和技術(shù)的制高點(diǎn)，到達(dá)過(guò)這里的人比到達(dá)過(guò)月球的人還要少。

“奮斗者”號(hào)

2016年，“奮斗者”號(hào)作為國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“深海關(guān)鍵技術(shù)與裝備”重點(diǎn)專項(xiàng)核心任務(wù)正式立項(xiàng)。七〇二所繼續(xù)作為項(xiàng)目牽頭單位，聯(lián)合帶領(lǐng)更加強(qiáng)大的深潛技術(shù)“國(guó)家隊(duì)”，開啟了歷時(shí)五年的集智攻關(guān)工作。研究過(guò)程中，針對(duì)我國(guó)深淵科學(xué)考察的任務(wù)使命，七〇二所堅(jiān)持以形成世界領(lǐng)先水平的全海深載人探測(cè)作業(yè)能力為目標(biāo)，開展了全海深載人潛水器系統(tǒng)設(shè)計(jì)、總裝集成、試驗(yàn)驗(yàn)證等工作，攻克并掌握了總體、結(jié)構(gòu)、機(jī)械、電氣、控制和聲學(xué)等關(guān)鍵技術(shù)，集成國(guó)內(nèi)深海裝備技術(shù)研究成果，成功研制出我國(guó)第一臺(tái)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的全海深載人潛水器，使我國(guó)到達(dá)萬(wàn)米深海探索的人次、累計(jì)作業(yè)時(shí)間躍居世界第一。

“奮斗者”號(hào)取得的成績(jī)是我國(guó)在深海科研領(lǐng)取的一個(gè)全新開端，面向我國(guó)在深海領(lǐng)域的重大戰(zhàn)略需求，必須把科技自立自強(qiáng)作為發(fā)展的戰(zhàn)略支撐，通過(guò)自主創(chuàng)新掌握關(guān)鍵核心技術(shù)，推動(dòng)我國(guó)海洋科技的全面發(fā)展。

【責(zé)任編輯：趙藝涵】