为推动中国深海运载技术发展,为中国大洋国际海底资源调查和科学研究提供重要高技术装备,同时为中国深海勘探、海底作业研发共性技术,2002年中国科技部将深海载人潜水器研制列为国家高技术研究发展计划(863计划)重大专项,启动“蛟龙号”载人深潜器的自行设计、自主集成研制工作。“蛟龙号”载人潜水器是中国第一台自行设计、自主集成研制的深海载人潜水器,设计深度为7000米。

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    1研制机构

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    在国家海洋局组织安排下,中国大洋协会作为业主具体负责“蛟龙号”载人潜水器项目的组织实施,并会同中船重工集团公司七〇二所、中科院沈阳自动化所和声学所等约100家中国国内科研机构与企业联合攻关,攻克了中国在深海技术领域的一系列技术难关,经过6年努力,完成了载人潜水器本体研水面支持系统的研制和试验母船的改造以及潜航员的选拔和培训,从而使“蛟龙号”具备了开展海上试验的技术条件。

    2技术

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    技术特点

    一是在世界上同类型的载人潜水器中具有最大下潜深度7000米,这意味着该潜水器可在占世界海洋面积99.8%的广阔海域使用;

    二是具有针对作业目标稳定的悬停定位能力,这为该潜水器完成高精度作业任务提供了可靠保障;

    三是具有先进的水声通信和海底微地形地貌探测能力,可以高速传输图象和语音,探测海底的小目标;

    四是配备多种高性能作业工具,确保载人潜水器在特殊的海洋环境或海底地质条件下完成保真取样和潜钻取芯等复杂任务。

    技术指标

    长宽高为8.2米×3.0米×3.4米;

    空气中重量不超过22吨;

    有效负载220公斤(不包括乘员重量);

    最大下潜深度7000米;

    速度为最大2.5节,巡航1节;载员3人;

    生命支持,正常:3×12人时,应急:3×84人时;

    正常水下工作时间12小时。

    三大突破

    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.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”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.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”

    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,为保持与母船保持联系,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。

    中国“龙脑”

    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”。

    这颗睿智的“龙脑”流着纯正的“中国血统”——由中科院沈阳自动化研究所自主研制,它的创造者既有院士,也有工人,既有70后,也有50后老教授。

    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”。

    3实验

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    3000米级海试

    从2009年8月开始,“蛟龙号”载人深潜器先后组织开展1000米级和3000米级海试工作。

    2010年5月31日-7月18日,“蛟龙号”载人潜水器在中国南海3000米级海上试验中取得巨大成功,共完成17次下潜,其中7次穿越2000米深度,4次突破3000米,最大下潜深度达到3759米,超过全球海洋平均深度3682米,并创造水下和海底作业9小时零3分的记录,验证了“蛟龙号”载人潜水器在3000米级水深的各项性能和功能指标。

    5000米级海试

    5000米级海试是国家高技术研究发展计划(863计划)海洋技术领域的重点任务,由科技部委托、国家海洋局组织、中国大洋协会具体实施,旨在检验和考核“蛟龙号”载人潜水器3000米级海试后技术改进的效果,以及其在5000米级深度的安全性能和作业能力,为开展更大深度海试和未来实际应用奠定基础。

    共有来自13家单位的96名科研人员参加了海试任务。海试期间,全体队员在位于东太平洋的E1、E2、E3三个试验海区共完成5次下潜作业,共有8人完成15人次下潜,下潜深度分别为4027、5057、5188、5184和5180米。潜水器在海底完成多次坐底试验,并在中国大洋协会多金属结核勘探合同区开展海底照相、摄像、海底地形地貌测量、海洋环境参数测量、海底定点取样等作业试验与应用,完成了各项实验任务。

    第一次试潜

    2011年7月21日凌晨3点,中国载人深潜进行5000米海试,“蛟龙号”成功下潜。经过5个多小时的水下作业,2011年7月21日8点,“蛟龙号”首次深潜圆满成功。此次乘坐“蛟龙号”潜水器下潜的三名试航员是崔维成、叶聪和杨波。

    第二次试潜

    2011年7月26日3点38分,第二次下潜试验任务正式开始。参加下潜任务的潜航员为叶聪、杨波、付文韬。

    2011年7月26日4点46分,下潜深度达到2000米;

    2011年7月26日5点40分,达到4072米;

    2011年7月26日6点07分,成功突破5000米级水深大关;

    2011年7月26日6点17分,下潜至5057米水深;

    2011年7月26日6点48分,潜器抛弃压载铁后开始上浮;

    2011年7月26日9点30分,浮出水面,在第二次下潜试验中成功突破5000米水深大关;

    2011年7月26日10点,回收至向阳红09船,整个过程各项仪器指标及通讯正常。

    此次下潜试验完成了既定目标,最大下潜深度达到5057米,创造了中国载人深潜新的历史。

    整个过程历时近6个小时,潜航员在5000米水深时对潜器水下各项功能进行了验证,多次进行坐底试验,同时拍摄到海底生物照片。此次下潜成功,为后续第三次下潜——开展海底观测和取样等水下作业奠定了良好基础。

    第三次试潜

    2011年7月28日历经9小时14分,中国7000米蛟龙号载人潜水器顺利完成5000米级海上试验第三次下水任务,此次最大下潜深度5188米,再次创造中国载人深潜新纪录,并进行了坐底、海底照相、声学测量、取样等多项科学考察任务,也创造了蛟龙号水中作业最长时间纪录。此次下水,蛟龙号验证了大深度环境下的技术功能和性能指标,圆满完成了科考和科学试验任务。

    第四次试潜

    2011年7月30日4时26分,“蛟龙号”载人潜水器第四次“入水”;

    2011年7月30日7时29分,“蛟龙号”在深度为5182米的位置坐底,成功安放了中国大洋协会的标志和一个木雕的中国龙。

    2011年7月30日13时2分,蛟龙号在完成第四次下潜并在海底布放木雕的中国龙后顺利返回到“向阳红09”母船,全程历时8小时57分。

    在这次下潜试验中,它还完成了海水、海底生物的提取以及锰结核的采样。在“蛟龙号”带回的记录资料里,5000米深的大洋海底的锰结核画面首度曝光。这些锰结核覆盖在海底表面,含有锰、铜、钴、镍等30多种元素,100万年时间才能形成几毫米的大小。

    第五次试潜

    2011年8月1日在东北太平洋海域完成了5000米级海试第五次下潜科学考察和试验任务,全程历时8小时32分。完成了沉积物取样、微生物取样、标志物布放等作业内容,进一步验证了载人潜水器在大深度条件下的作业性能及稳定性。

    此次下潜位于中国大洋协会多金属结核勘探合同区内。“蛟龙号”载人潜水器于2011年8月1日3点准备,2011年8月1日3点28分开始下潜,2011年8月1日12点潜航员顺利出舱,全程历时8小时32分。此次下潜最大深度5180米,完成了沉积物取样、微生物取样、热液取样器ICL功能测试、标志物布放、6971通信测距等作业内容,进一步验证了潜水器在大深度条件下的作业性能及稳定性。

    返航仪式

    2011年8月18日,“蛟龙号”5000米级海试团队在完成历时49天,航程1万余海里的海试任务后,8月18日顺利返回江苏江阴苏南国际码头。5000米级海试返航欢迎仪式在江苏江阴举行。

    海试意义

    全国政协副主席、科技部部长万钢表示,深海是国际海洋科学技术的热点领域,也是人类解决资源短缺、拓展生存发展空间的战略必争之地。无论是探索深海科学奥秘,还是开发海洋战略资源,都离不开海洋高技术的支撑。“蛟龙号”载人潜水器5000米级海试成功,是中国海洋科技发展的又一个里程碑,是各有关部门、参试单位通力合作的典范。

    国家海洋局表示,通过本次海试,“蛟龙号”载人潜水器各项指标得到进一步检验,实现了中国载人深潜新的突破,标志着中国具备了到达全球70%以上海洋深处进行作业的能力,极大增强了中国科技工作者进军深海大洋、探索海洋奥秘的信心和决心。

    7000米级海试

    准备阶段

    2012年6月1日上午,中国载人深潜7000米级海试全体参试人员在江苏江阴的苏南码头开展首次集结演练。

    2012年6月1日9时30分,停靠在江苏江阴苏南码头的“向阳红09”船上所有参试人员抵达各自岗位,做好演练前的各项准备工作。

    2012年6月1日10时30分,三名潜航员着统一蓝色潜航服站在潜器上端,舱门打开后,叶聪、付文韬和唐嘉陵依次进入潜器,开始舱内操作检查。

    工作人员利用L型架将已经准备好的声学吊阵装备放入水中,检测其功能。潜器下潜之后与船上的通讯就要依靠声学吊阵装备,它类似于“水中天线”。

    第一次试潜

    2012年6月15日7时,“蛟龙号”7000米级海试现场指挥部宣布下潜试验开始,3名试航员叶聪、崔维成、杨波乘蛟龙号”载人潜水器开始进行7000米级海试第一次下潜试验。

    2012年6月15日7时12分,“蛟龙号”被布放入水;

    2012年6月15日7时22分,开始注水下潜。

    2012年6月15日7时37分,“蛟龙号”下潜深度超过3000米;

    2012年6月15日9时40分,潜水器打破2011年5000米级海试时创造的5188米纪录;

    2012年6月15日10时整,潜水器下潜深度超过6000米并继续下潜,最终成功潜入水下6671米。

    第二次试潜

    由于潜水器液压系统出现故障,推至2012年6月19日5时进行,并最终成功深潜至水下6965米。

    第二次下潜试验的主要任务是复核潜水器故障排除的效果,继续验证潜水器在6000米深度的各项功能和安全性,并在潜水器状态良好的前提下进行海底作业。

    这次试验中科学家首次从6900米深海底取回一系列海水和沉积物样品。

    第三次试潜

    2012年6月22日,“蛟龙号”载人潜水器完成7000米级海试第三次下潜试验,并安全返回。这次试验最大下潜深度达到6963米,并获得了一个生物样品。

    第四次试潜

    2012年6月24日,“蛟龙号”载人潜水器7000米海试在西太平洋马里亚纳海沟进行了第四次下潜试验。

    2012年6月24日5点29分,潜水器开始注水下潜;

    2012年6月24日6点44分,“蛟龙号”下潜深度超过3000米;

    2012年6月24日7点40分,“蛟龙号”下潜深度超过5100米;

    2012年6月24日8点54分,下潜深度7005米;

    2012年6月24日9点15分,潜水器已经坐底,最大下潜深度7020米。

    试潜意义

    在此之前,世界上只有美国、日本、法国、俄罗斯四个国家拥有载人深潜器。这些国家的深潜器最大工作深度为6500米,而“蛟龙号”的最大工作设计深度为7000米,具备深海探矿、海底高精度地形测量、可疑物探测与捕获、深海生物考察等功能,理论上它的工作范围可覆盖全球99.8%的海洋区域。

    此次“蛟龙号”成功突破7000米深度,意味着它将可以在全球99.8%的海底实现较长时间的海底航行、海底照相和摄像、沉积物和矿物取样、生物和微生物取样、标志物布放、海底地形地貌测量等作业。

    第五次试潜

    2012年6月27日5时29分开始的7000米级海试第5次下潜中,蛟龙号再次刷新同类型潜水器下潜深度纪录;

    2012年6月27日11时47分左右,蛟龙号下潜深度达7062.68米;

    2012年6月27日12时左右,抛载开始上浮;

    2012年6月27日15时30分左右返回水面。

    第六次试潜

    此次试潜由叶聪、崔维成和张东升担任试航员,刘峰担任海试现场总指挥。本次下潜试验主要任务是在对前五次下潜试验的结果进行综合分析的基础上“查缺补漏”地进行检验,安排相应试验内容。

    2012年6月30日5时23分,“蛟龙号”载人潜水器被布防入水,开始进行7000米级海试第六次也是全部海试中的最后一次下潜试验。

    2012年6月30日9时56分,“蛟龙号”到达最大深度7035米,并坐底。随后,“蛟龙号”在完成海底两个小时的作业后开始上浮。

    2012年6月30日14时33分,“蛟龙号”浮出水面,完成了中国“蛟龙号”7000米级海试的全部试验。

    试潜凯旋

    2012年7月16日上午,随着“向阳红09”船顺利返抵青岛,为期44天的蛟龙号载人潜水器7000米级海试任务圆满完成,同时也标志着在国家高技术研究发展计划(863计划)的持续支持下,蛟龙号历时10年的研制和海试工作圆满结束。

    4通过验收

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    蛟龙号载人潜水器研制与海试于2013年4月27日在江苏无锡通过科技部组织的专家验收。

    验收专家组认为:蛟龙号载人潜水器不仅具有国际上同类型潜水器的最大下潜深度,而且在其最大设计深度安全可靠,并拥有投入应用所需要的实际作业能力,在声学通讯、自动控制以及大深度作业等性能方面拥有明显的领先优势;蛟龙号载人潜水器研制及海试项目已经全部完成了科技部批复的各项任务,全面达到了合同规定的考核目标和技术指标。验收专家组一致同意蛟龙号研制及海试项目通过验收。

    蛟龙号载人潜水器研制和海试成功,标志着中国系统地掌握了大深度载人潜水器设计、建造和试验技术,实现了从跟踪模仿向自主集成、自主创新的转变,跻身世界载人深潜先进国家行列。蛟龙号通过验收后,即正式由科技部863计划海洋技术领域移交其用户中国大洋矿产资源勘探开发协会,在未来深海矿产资源勘探和深海科学研究中发挥开拓者的作用。

    蛟龙号载人潜水器研制与海试是国家高技术研究发展(863)计划先进制造技术领域和海洋技术领域立项支持的国家重大科研任务,历时10年,863专项经费累计投入3.5亿元。该任务由中国大洋矿产资源勘探开发协会办公室牵头,会同中国船舶重工集团公司、中国科学院、国土资源部、国家海洋局、教育部等系统共100余家科研院所和企业完成。

    验收专家组由来自清华大学、上海交通大学、中国造船工程学会、中国海洋石油总公司等单位的15位专家组成,徐冠华院士担任专家组组长。

    5试验性应用

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    从2013年起,“蛟龙”号载人潜水器将进入试验性应用阶段。据悉,“蛟龙”号2013年试验性应用航次分为3个航段,计划6月初起航。“蛟龙”号载人潜水器本体、船舶与水面支持系统准备工作正在按计划进行:

    第一航段43天,2013年6月初从青岛起航,主要在南海特定海域开展定位系统的试验,同时兼顾南海深部科学计划开展科学研究。

    第二航段42天,7月中旬于厦门起航,主要在中国大洋协会多金属结核合同区进行海底视像剖面调查和取样,为底栖生物多样性和结核覆盖率估算提供视像资料和样品,同时开展常规环境调查,收集环境基线数据,履行与国际海底管理局签订的《多金属结核勘探合同》义务。

    第三航段28天,在西北太平洋富钴结壳资源勘探区开展近底测量和取样,为参与海山区环境管理计划提供技术支撑。

    第一航段

    “蛟龙”号试验性应用航次南海航段自2013年6月10日从江苏江阴起航,到2013年7月10日完成最后一次下潜,共进行了10次下潜,完成了对超短基线定位系统的标定、长基线系统的试验、冷泉区科学考察、海山区科学考察等相关任务,进一步验证了“蛟龙”号的其他各项技术性能,取得了丰硕的生物、地质样品和数据资料,锻炼了载人深潜队伍,为二三航段打下了坚实基础。

    2013年6月18日9时执行首个试验性应用航次的“蛟龙”号载人潜水器搭载首位“乘客”下潜,这位“乘客”是同济大学教授周怀阳,下潜区域仍然是2013年6月17日“蛟龙”号下潜的南海冷泉区。

    这个潜次由国家深海基地管理中心潜航员唐嘉陵担任主驾驶,中国科学院声学研究所张东升下潜继续进行定位系统测试,周怀阳搭乘潜水器在海底观测。

    航次现场指挥部表示,这个潜次是工程和科学应用相结合,下潜任务是以长基线定位系统性能验证为主,首次搭载科学家下潜,采集冷泉区样品,获得海底相关环境参数。

    2013年6月18日14时左右潜水器回收至母船,水下作业约4小时。

    2013年6月20日16时11分左右,搭载了首位女科学家的“蛟龙”号浮出海面,顺利完成下潜任务。这是“蛟龙”号第56次下潜,首个试验性应用航次连续第4次下潜作业,创造了“蛟龙”号4天连续下潜的纪录。此次下潜最大深度1350米,水中作业时间6小时53分。

    2013年7月12日“蛟龙”号返回厦门停泊,首次试验性应用航次的第一航段圆满完成。在南海的10次下潜后,“向阳红09”船满载而归。

    第二航段

    2013年8月8日1时许,“蛟龙”号在位于东北太平洋的中国多金属结核勘探合同区详细勘查区,进行试验性应用航次第二航段首次下潜——工程下潜,最大深度5268米。主要任务是状态确认、土工力学原位测量,以及拍摄海底结核和生物照片兼顾大型底栖生物诱捕。下潜人员为叶聪、杨波、张同伟。

    2013年8月8日7时12分,全体人员各就各位;

    2013年8月8日7时45分,“蛟龙”号被布放入水;

    2013年8月8日8时02分,潜水器开始下潜;

    2013年8月8日12时许,“蛟龙”号下潜至5200多米。叶聪等3人分别进行了载人潜水器的功能和性能的检测,开展沉积物土工力学原位测量,兼顾进行生物诱捕,开展近底航行拍摄;

    2013年8月8日14时30分,“蛟龙”号抛弃压载返航,3个多小时后,被回收至甲板;

    本次下潜确认载人潜水器的技术状态良好,进行了近底航行拍摄,发现了多种海底生物,并测算出结核覆盖率约为50%。

    2013年8月8日—2013年8月12日的天气状况和海况符合下潜作业要求,科考队2013年8月8日对“蛟龙”号进行检查维修,8月9日—12日或将进行2—3次应用下潜。

    随着第二航段任务的完成,母船“向阳红09”搭载“蛟龙”号马不停蹄地赶赴密克罗尼西亚联邦的波纳佩港进行补给。

    看点一:考察时间有讲究

    夏季风浪这么大,为什么“蛟龙”号载人潜水器海试和2013年的试验性应用航次都安排在这个时节?现场副总指挥李向阳介绍说,太平洋上3至4级风、2至3米浪很常见,长时间风平浪静几乎不可能。往往坏天气后有几个好天气,这就是潜水器下潜作业的最佳时间窗口。

    在茫茫大海上漂了半个月,行驶了5000海里,全体科考人员都“憋”着一股劲。迎接他们的,是一场将载入中国海洋科考和资源勘探史册的“追击战”。

    看点二:目标区域有“探”点

    第二航段的目标区域是位于东北太平洋的中国多金属结核勘探合同区。多金属结核有重要经济价值的化学成分主要为锰、铜、钴、镍,品位高的结核主要分布在水深范围4000米到6000米的大洋海盆区。中国多金属结核合同区西区是结核富集区,结核的平均丰度较高,干结核资源量约有380亿吨。

    现场总指挥刘峰介绍说,在这个7.5万平方公里的合同区里,中国享有专属勘探权和优先开采权。计划中的几次下潜会兼顾平坦海底、海丘、海山、迎流面和背流面多种地形地貌条件下结核、沉积物和海底生物的详细勘察,以期获得更丰富的科考成果。

    看点三:海底勘探有“利器”

    对这一海底“聚宝盆”的精细勘探离不开深海利器——载人潜水器。现场首席科学家、国家海洋局第二研究所王春生研究员说:“深海就是海洋科研的第一线。”

    2009年至2012年,“蛟龙”号接连取得1000米级、3000米级、5000米级和7000米级海试成功。2012年7月,“蛟龙”号在马里亚纳海沟试验海区创造了下潜7062米的中国载人深潜纪录,同时也创造了世界同类作业型潜水器的最大下潜深度纪录。这意味着中国具备了载人到达全球99.8%以上海洋深处进行作业的能力。

    2013年,“蛟龙”号从冲击大深度转入试验性应用航次,开始了服务科考和资源勘探的业务化探索之旅。

    看点四:科研人员有重任

    按计划,“蛟龙”号在第二航段要预定下潜5次、机动下潜2次,下潜深度5200米左右。除首次下潜由潜航员测试潜水器性能外,其余潜次科学家均有机会参与。

    科学家们此行重任在肩,任务包括使用“蛟龙”号近底航行,为结核覆盖率估算提供高清视像资料;采集海底巨型底栖生物样品,为深海生物多样性研究提供第一手资料;采集微生物、水样和沉积物样,提取和保藏生物基因资源样品……借助“蛟龙”,中国的大洋科考将彻底告别“取样基本靠拖网、人在水面干等”的粗放阶段。

    第三航段

    2013年8月31日下午,“向阳红09”船搭载“蛟龙”号载人潜水器驶离密克罗尼西亚波纳佩港,赶赴西北太平洋中国富钴结壳勘探区进行第三航段资源环境调查任务。这是“蛟龙”号2013年试验性应用航次最后一个航段任务。

    2013年9月2日下午“蛟龙”号于到达第三航段作业海区——位于麦哲伦海山链的采薇海山区。采薇海山基底水深5000多米,山麓与山顶高差约4000米。

    2013年9月4号,“蛟龙”号在西北太平洋采薇海山区成功完成第三航段的首次载人下潜,并在海底进行了底栖生物、海山岩石等采集工作。

    第三航段计划用10天时间完成“4+1”次下潜任务,即4次预定下潜和1次机动下潜,具体分为2次5000米级深度、2次3000米级深度和1次1000米级深度作业。该航段下潜的主要工作内容包括:确认载人潜水器的工作状态,对采薇海山区不同深度底栖生物分布结构特征、结壳分布特征等进行对比研究,拍摄海底高清生物视像以及继续锻炼潜航员的实际操作能力等。

    2013年9月19日,“蛟龙”号载人潜水器完成百余日的科考任务后返回江阴苏南国际码头。

    2014至2015年

    2014年7月16日,“蛟龙”号载人潜水器开展2014至2015年试验性应用航次第一次下潜作业,主要目的是检验潜水器在不同深度的水下作业技术状态。本次下潜将采集海底沉积物和近底水样,拍摄海底富钴结壳和巨型底栖生物高清视像资料,并验证“蛟龙”号搭载的微型缆控机器人(ROV)“龙珠”的各项功能。

    2016年

    2016518日,“蛟龙”号载人潜水器在西北太平洋雅浦海沟西侧沟壁完成该海域的第三次科学应用下潜,最大下潜深度达6796米。这是“蛟龙”号自2013年试验性应用以来最深的一次下潜。

    据主驾驶唐嘉陵介绍,“蛟龙”号在此次大深度下潜作业中总体状态良好,各设备在深海的巨大压力下均运转正常,上一个潜次出现故障的机械手经维修调试后,在本潜次顺利完成了作业。

    这次下潜开展了约3公里远的近底航行,拍摄了大量海底高清视频和照片资料;获取短柱状沉积物插管6管、栉水母1只、大型底栖生物石鳖2只,提取近底水样16升;取得了近底环境参数;开展了潜航员学员海上实艇主驾驶培训。

    此次随“蛟龙”号下潜的中国国家深海基地管理中心副研究员杨耀民说:“此次下潜点周围以沉积物为主,大型底栖生物不多。表层沉积物是灰白色的,我们还看到灰黑色沉积物,表明此处可能有火山活动,这有利于我们进一步认识雅浦海沟的构造演化。”

    据现场指挥部介绍,“蛟龙”号于当地时间18718分布放入水,1749分回收至甲板。其在水中的时间为10小时31分钟,海底作业时间达3小时11分钟。

    “这次下潜是‘蛟龙’号本航次最深的一次下潜,对下一阶段合理科学地安排下潜作业具有指导意义,”航次总指挥邬长斌说。

    62017年南海第一潜

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    2017年4月26日7时,“蛟龙”号载人潜水器从“向阳红09”科学考察船上离开,缓缓进入水中,向南海深处潜去。这是中国大洋38航次第二航段首潜,也是“蛟龙”号南海今年第一潜。本航段主要科学目标,是利用“蛟龙”号载人深潜优势,在南海北部开展1000米级多金属结核采集系统海试区的选址,获取多金属结核采矿试验工程所需海底地质、深海环境参数。同时,“蛟龙”号将在南海海山链区和陆坡区进行载人深潜,以海洋地质学调查为主,兼顾海洋生物学调查。

    7应用领域

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    一方面,运载科学家和工程技术人员进入深海,在海山、洋脊、盆地和海底热液喷口等复杂海底进行机动、悬停、正确就位和定点坐坡,有效执行海洋地质、海洋地球物理、海洋地球化学、海洋地球环境和海洋生物等科学考察。

    另一方面,“蛟龙号”具备深海探矿、海底高精度地形测量、可疑物探测与捕获、深海生物考察等功能,可以开展:对多金属结核资源进行勘查,可对小区地形地貌进行精细测量,可定点获取结核样品、水样、沉积物样、生物样,可通过摄像、照相对多金属结核覆盖率、丰度等进行评价等;对多金属硫化物热液喷口进行温度测量,采集热液喷口周围的水样,并能保真储存热液水样等;对钴结壳资源的勘查,利用潜钻进行钻芯取样作业,测量钴结壳矿床的覆盖率和厚度等;可执行水下设备定点布放、海底电缆和管道的检测,完成其他深海探询及打捞等各种复杂作业。

    8意义

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    深海潜水器是海洋技术开发的前沿与制高点之一,体现着一个国家的综合技术力量。截止到2010年8月,美国、法国、俄罗斯、日本拥有世界上仅有的5艘6000米级深海载人潜水器。这些装备到达的范围遍及海洋的大陆坡、海山顶、火山口、洋脊以及6000米的洋底,在地质、地球化学、地球物理和海洋生物等方面取得了大量的重要发现。“蛟龙号”载人深潜器在世界上同类型的载人潜水器中具有最大设计下潜深度——7000米,可在占世界海洋面积99.8%的广阔海域使用。

    中国载人深潜试验完成了从零到5000米水深的重大跨越。“蛟龙号”海试成功实现了中国深海装备技术的跨越式发展,标志着中国继美、法、俄、日之后成为世界上第五个掌握3500米以上大深度载人深潜技术的国家。 “蛟龙号”海上试验还充分验证了潜水器的功能和各项技术指标,为资源调查和科学研究的实际应用以及更大深度试验奠定坚实基础。

    9潜水器类型

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    载人探险型

    下潜能力强,可深入11千米的海底,但活动范围有限,这种类型的深潜器不能灵活运行,它如同“深水电梯”,观察人员潜到指定地点后就返回。下潜时间较短,每次下潜只能持续4-5个小时。不能在水下进行操作和科学研究,达到深度以后很快就要上浮,且下潜次数有限(仅能下潜几次)安全性能低,缺乏经济回报,仅能作为探险、摄影和打破深潜纪录等用途。

    例:

    1. 首例挑战太平洋马里亚纳海沟,美国“曲斯特II号”,下潜深度达10916米的。

    2. 著名导演卡梅隆使用的”深海挑战者”号深潜器,下潜深度10898米。

    载人作业型

    世界各国自主研发制造,用于深海探测科考项目。具有水下观察和作业能力的活动深潜水装置。主要用来执行水下考察、海底勘探、海底开发和打捞、救生等任务,并可以作为潜水员活动的水下作业基地。其下潜可带来较大经济回报。自航式潜水器,设计寿命长,具备几千次的下潜寿命。

    例:

    1.美国是较早开展载人深潜的国家之一,1964年建造“艾尔文”号载人潜水器,最大下潜深度4500米,在1985年,它找到泰坦尼克号沉船的残骸,如今已经进行过近5000次下潜,是当今世界上下潜次数最多的载人潜水器。不过“艾尔文”号曾经发生过一次事故而沉入了海底,幸好没有人员伤亡。过了整整一年之后,它才被打捞上来。

    2.俄罗斯是当前世界上拥有载人潜水器最多的国家,比较著名的是1987年建成的“和平一号”和“和平二号”两艘潜水器,最大下潜深度6000米级,带有十二套检测深海环境参数和海底地貌设备,它们最大的特点是能源比较充足,可以在水下停留17小时至20小时。

    3.中国“蛟龙号载人深潜器”,最大下潜深度7000米级,2002年建造,已完成热液取样、生物采集、海底布放等多项深海科考项目。2012年6月24日,蛟龙号在西太平洋的马里亚纳海沟试验海域成功创造了载人深潜新的历史记录,首次突破7000米,最深达到7020米海底。这意味着蛟龙号已经成为世界上下潜能力最深的作业型载人潜水器,可在占世界海洋面积99.8%的广阔海域自由行动。

    10各国深潜器

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    美国“的里雅斯特”号

    建造时间:1960年

    下潜深度:10916米(近11公里)

    水下时长:20分钟

    1960年1月23日,皮卡德和美国海军军官唐·沃尔什乘坐一艘名叫“的里雅斯特号”的深海潜水器前往南太平洋最深处的马里亚纳海沟探险,并抵达了海平面以下近11公里处(10916米)的地方。这是人类有史以来首次抵达海底最深之处。不过,由于海底压力,深海潜水器一块19厘米厚舷窗玻璃出现轻微裂痕,皮卡德在海底呆了20分钟后不得不匆匆上浮,没有拍过照片。由于当时的材料科学技术发展所限,潜水器重达150吨,活动能力非常差,上下花了8个小时。

    2012年3月,美国著名导演詹姆斯·卡梅隆独自乘坐潜艇“深海挑战者”号,下潜至马里亚纳海沟10898米深海底。但由于此类潜水器是直上直下,缺乏较好的海底活动能力,卡梅隆只呆了3个小时就上来了,甚至连深海生物都没拍摄到。

    日本“深海6500”号

    建造时间:1989年

    下潜深度:6527米

    水下时长:8小时

    日本1989年建成了下潜深度为6500米的深海6500潜水器,水下作业时间8小时,曾下潜到6527米深的海底,创造了作业型载人潜水器深潜的新纪录。它已对6500米深的海洋斜坡和大断层进行了调查,并对地震、海啸等进行了研究,已经下潜了1000多次。影片《日本沉没》中曾多次出现该艇。

    俄国“和平一号”

    建造时间:1987年

    潜水深度:6000米

    水下时长:17至20小时

    俄罗斯是当前世界上拥有载人潜水器最多的国家,比较著名的是1987年建成的“和平一号”和“和平二号”两艘6000米级潜水器。带有十二套检测深海环境参数和海底地貌设备,最大的特点就是能源比较充足,它可以在水下呆17至20个小时,《泰坦尼克》的电影里面很多镜头就是“和平一号”和“和平二号”探测的镜头。

    法国“鹦鹉螺”号

    建造时间:1985年

    下潜深度:6000米

    水下时长:暂缺

    法国1985年研制成的“鹦鹉螺”号潜水器最大下潜深度可达6000米,累计下潜了1500多次,完成过多金属结合区域,深海海底生态等调查,以及沉船、有害废料等搜索任务。

    11潜水任务

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    2017228日“蛟龙”号载人潜水器在西北印度洋完成中国大洋38航次首次下潜。这是“蛟龙”号今年开展的“第一潜”,也是我国首次对西北印度洋开展深潜调查。

    蛟龙”号此次最大下潜深度为3117,水中时间9小时48分钟,海底作业时间6小时5分钟。

    本次下潜对潜水器的航行控制、均衡调节、水声通信与定位、取样作业等功能进行了系统的全面测试,完成了潜水器技术状态确认,并开展了实习潜航员主驾驶实艇训练。”中国大洋38航次第一航段现场总指挥于洪军说,潜水器按计划开展抵近勘查和取样作业,共获取硫化物样品4,共计4.2公斤;玄武岩1,18.7公斤;短柱状沉积物插管3,其中热液沉积物1;近底海水16升。

    12挑战世界最深处

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    2017年5月23日15时59分,蛟龙号载人潜水器成功完成大洋38航次第三航段的首次下潜(总第143潜次)。本次下潜为工程下潜,调查区域为马里亚纳海沟北侧,潜航员唐嘉陵、刘晓辉在水下停留近9小时,海底作业时间3小时11分钟,最大下潜深度4811米。


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    蛟龙号载人潜水器 图册

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    • 更新时间:2017-05-24
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