专访“深海勇士”总设计师:明年下潜万米深马里亚纳海沟

西录新闻2019-10-31 18:28:03

10月16日,胡铮接受了《新京报》记者的采访。由《新京报》记者王佳宁拍摄

10月14日至17日,“中国第一届海洋展览会”在深圳举行,许多海洋文物揭幕。其中包括曾经深入海底4500米的“深海勇士”。

近日,《深海勇士》的首席设计师胡铮接受了《新京报》记者的独家采访。作为首席设计师,他清楚地记得“深海勇士”的每一个细节,从项目研发、潜水试验到潜入深海。

在将“深海战士”号送入4500米深的海洋后,胡铮现在有了一项新的任务——开发一种能到达海洋最深处的11000米载人潜水器。他透露,11000米载人潜水器现已达到安装和调试阶段,明年将进行测试,以到达马里亚纳海沟的最深处。

“蛟龙”设备有一半是从国外购买的。

新京报:中国第一艘载人潜水器蛟龙是如何形成的?

胡铮:“蛟龙”是我接触到的第一个重大国家项目。事实上,“蛟龙”项目自1992年以来已经得到批准和论证。当时的目标是开发海底矿产资源。这些资源大多位于6000米深处的深海,这需要大量的调查和科学研究。这要求我们开发自己的深海载人潜水设备。

由于当时国内的材料和技术不符合相关要求,直到2002年“蛟龙”才得到正式批准。所有海上试验都在2012年完成,并于2013年正式投入使用。

新京报:“蛟龙”经历了从项目启动和开发到交付和使用的十年。它经历了什么困难?

胡铮:蛟龙的发展在当时对我们来说是一个巨大的挑战。没有参考模型,没有了解相关技术和工艺的数据,也没有找到制造材料的方法。即使是非常小的部件,如电缆、插头或水箱,当时在中国也没有研究和开发。因此,蛟龙的许多技术都是从国外进口或与国际国家合作的,其设备中约有一半是从国外购买的。

在这个过程中,我们也认识到,只有通过自主研发和生产,我们才能引领国家生产设备技术的发展。事实上,蛟龙的最终成功确实带来了技术创新,具有里程碑意义。可以说,从2005年到2015年,我国的生产技术和设备发展速度是十年来最快的。

海博会议上展出的“蛟龙”模型。由《新京报》记者王佳宁拍摄

“深海勇士”花了五六年时间来解决关键的技术问题。

新京报:一般来说,你潜得越深,发展就越困难。蛟龙号成功潜入7000米后,为什么它转向开发深度为4500米的深海战士?

胡铮:蛟龙50%的技术来自国外。蛟龙还在进行海上试验时,有人提议开发一种自己设计和生产的载人潜水器。当时还提出了4500米的深度。该设计深度还结合了国内科研目标和应用要求,如中国南海科学考察和国际海底热硫化物开采。

可以说,潜水7000米的“蛟龙”让我们在深海装备领域“站起来”,而潜水4500米的“深海勇士”让我们“蹲下来”。“蹲下”是为了积累技术和突破技术,跳得更高,为开发10000米载人潜水器做准备。

新京报:深水勇士在R&D进程中遇到了什么困难?

胡铮:从2009年到2014年,“深海勇士”将解决关键技术问题。例如,载人舱壳、浮力材料和潜水器上的推进器都是独立开发的。我们最初认为需要三到四年的时间来解决关键技术,但实际上需要五到六年的时间,在这个过程中有许多困难和挑战。

例如,当时中国没有这种规格的材料和生产工艺。最初的想法是学习蛟龙的工艺路线,花了三年时间才形成一个工艺方案。经过验证,发现工艺路线相对落后,无法实施。它也改变了想法,向最先进的国际技术路线靠拢。这个过程中的每一步都非常困难。经过反复验证,已经制作了数千个测试样品。

另一个例子是载人潜水器的超高压海水泵技术,该技术在材料和结构设计方面花费了大量精力。为了实现深海密封,有必要对其进行有效加压。随着深度的增加,结构不能变形,这种精细控制非常困难。我们来回测试了数百种配方,包括陶瓷、金属、聚合物和其他材料,花了5年多的时间才解决它们。

通过对《深海勇士》的研究和开发,我们发现许多关键技术问题根源于解决基础材料和技术问题。深海设备制造的特点是数量少,难度大,所以很少有单位愿意研发基础材料,很难找到可以使用的东西。

胡铮参加“深海勇士”海上潜水试验。受访者提供了照片。

4500米的深海是一个荒芜的世界。

新京报:当你和深海战士一起去测试的时候,你感觉如何?

胡铮:深海勇士号降落得非常顺利。我们预计海试需要大约三个月,实际上在50天内完成,30天内进行28次潜水,每次持续8到10个小时。测试的目的是检查所有设备是否都在深海中,技术和性能指标是否满足要求,取样和检测的目标是否能够实现。此外,成功的潜水器需要配备成熟的操作和维护团队,测试也是为了培训相关人员。

我和深海战士一起去过三次。我第一次潜水时非常好奇。我觉得水下世界和我想象的不一样。4500米深的海底是一个相对贫瘠的世界,生物分布稀少,但有许多事情值得注意,例如分布在那里的一些沉积物和深海生态系统。

新京报:自投入使用以来,深海勇士执行了哪些任务?

胡铮:“深海勇士”于2018年3月首次在中国南海的一次冷泉探险中正式下水。所谓的冷泉是由水底部可燃冰挥发的气体形成的喷泉,由海水携带。潜水的主要目的是检测冷泉的挥发机理和物质含量。从2018年3月到6月,深海战士潜水62次。除了冷泉探险,它还进行深海考古和打捞。

给我印象最深的是深海勇士号还在南海西沙海槽发现了一个深海塑料垃圾区。一个1000到3000米的海槽里怎么会有大量的塑料垃圾?今年6月,“深海勇士”(Deep Sea Warrior)再次前往那里对垃圾进行分类调查,以了解垃圾是如何到达几公里外的深海海底,以及塑料污染带是如何形成的。

去年底,深海勇士号(Deep Sea Warrior)还前往西南太平洋进行多金属硫化物矿区的勘探和开采。今年上半年它一直在南中国海,目前正在西北太平洋马里亚纳海沟附近执行科学研究任务。

胡铮在车间检查相关设备部件。受访者提供了照片。

10,000米载人潜水器正在安装和调试。

新京报:2016年,11000米载人潜水器宣布开始研发。目前进展如何?

胡铮:我们的11000米载人潜水器现已达到安装和调试阶段。众所周知,地球上已知最深的海洋是马里亚纳海沟,深度超过10900米。明年,11000米载人潜水器将进行潜水测试,马里亚纳海沟号肯定会下水。

新京报:与“深海勇士”相比,潜水深度增加了一倍多。11000米载人潜水器开发的新难点是什么?

胡铮:11000米载人潜水器项目成立时,“深海战士”还没有真正完成,但相关核心技术已经成熟,所以我们决定在“深海战士”的基础上继续深入推进。在11000米的深度,水压会更大,潜水器的相关部分需要使用更好的材料。例如,它的载人太空舱使用了一套完全重新设计的材料,在国际上已经达到非常先进的水平。

新的深度也对密封和结构技术提出了新的要求。原有的密封方式和结构可能达不到10,000米的标准,通信和安全控制等深度变化也会影响其他设备的功能。高压和低温可能会导致材料性能发生变化。如何克服这些变化的影响是需要解决的一个问题。

新京报:11000米载人潜水器将如何帮助科学研究?

胡铮:在整个地球的进化过程中,10,000米深的海底是一个人类很久没有接触过的区域。有许多化学物质、沉积物、岩石等等,还有许多未知的信息需要探索。此外,世界上还有20多条深达6000米的战壕。这些海沟都位于两块板块俯冲形成的地震带上。参观这些地区将有助于理解地球的结构演变。

科学家对这些机制的形成和那里的生态系统非常感兴趣。我们的载人潜水器将带科学家去这些地方。

未来,载人潜水器将会专业化发展。

新京报:从蛟龙到深水勇士再到11000米载人潜水器,你为什么不能停下来?

胡铮:海洋占地球面积的70%,其中90%以上是深海。深海是人类发展的资源宝库,是科学发展的重要领域,是维护国家海洋权益的主战场。深海设备是我们深海战略发展的基础和支柱。

“蛟龙”诞生是为了推动国家深海装备生产技术的发展。它的成功将国内技术设备的发展引向深海,并首次将我们引向深海。“深海勇士”(Deep Sea Warrior)是真正形成独立的生产研发系统和团队,实现生产设备的本地化。万米载人潜水器必须达到世界上最先进的水平,并引领国际潜水器的发展。

新京报:如何评价近年来中国深潜的发展?

胡铮:在10,000米的深海中,每平方厘米的面积相当于1,000公斤的重量。在这样的高压环境下,很难进行载人导航和操作。如果你想用什么来描述载人潜水器开发的难度,我想说的是,“在下五海抓海龟”的难度不亚于“在上九天登上月球”的难度。当然,深度潜水不同于太空探索。

在20世纪90年代,我们很难开发水下设备。2000年以后,国家越来越重视海洋,越来越多的机构、企业、学院和大学开始涉足海洋领域。在过去30年的职业生涯中,我亲身经历了我国深海设备从无到有、从弱到强的过程。我确实在20到30年间取得了巨大的进步。

新京报:中国深海设备未来将在哪些方面创新和突破?

胡铮:载人潜水器的发展依赖于基础材料和技术。从20世纪60年代到现在,可以说过去60年的所有进步都来自于其他领域的科技进步,包括材料、电子技术、控制技术和通信技术,它们共同推动了深潜设备的发展。

未来,我们将结合新材料和新技术的发展,开发具有更高定制性和更明确应用目标的载人潜水器。目前,现有载人潜水器用途更广,专业化程度略低,未来将在专业化方面进一步提高,如军事、民用、紧急救助、海底考古、勘探、资源开发等。专业潜水器也将变得越来越便宜,并与人工智能等新领域相结合,以降低劳动强度和提高安全性能。

新京报记者吴交英王佳宁

编辑陈思校对言和

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