哈尔滨工程大学船舶工程学院「哈尔滨工程大学
在江苏无锡的某个夜晚,故事在灯火通明的中国船舶集团第702研究所内展开。那晚,叶聪,一位水下工程研究室的高级工程师接到所长何春荣的电话,声音中带着难以掩饰的欣喜:“小叶,来我的办公室,有个大事要和你谈。”叶聪心中一阵激动,跟随何所长来到办公室,得知了一个振奋人心的消息全海深万米载人潜水器的研制任务将由702所牵头进行,而他,年仅37岁的叶聪,将被任命为总设计师。
叶聪,一个名字与荣耀相伴。早在2001年,他便加入了702所,跟随前辈投入到我国首台大载人潜水器“蛟龙”号的研制中。作为总布置主任设计师和试航员,他参与了多次深潜任务,驾驶“蛟龙”号创造了同类型潜水器的深潜纪录。他和他的团队被赋予了“载人深潜英雄”的荣誉称号。
光荣属于过去,未来的路还很长。之后,“蛟龙”号研制团队开始了新的征程,致力于设计制造潜深定为4500米的“深海勇士”号。全海深万米载人潜水器的研制任务启动后,科技部启动了总体设计、集成与海试项目。经过层层选拔,中国船舶集团第702研究所成为了牵头单位。在这场攻坚战中,众多单位集结在一起,准备同心协力攻克难关。
那么,什么是全海深?为何要研制全海深万米载人潜水器?深海中蕴藏着丰富的油气、矿产和生物资源,是人类尚未充分开发的宝藏。全海深万米载人潜水器,是人类深海的最前沿工具。它的研制涉及众多技术挑战,其中最关键的是载人舱的设计。在万米深海,水的压强是巨大的挑战。为了应对这一挑战,载人舱的安全性至关重要。
在之前的“蛟龙”号研制过程中,载人舱的设计借鉴了国际经验,采用球形结构并用“钛64”合金作为外壳。由于当时国内缺乏相关材料和工艺技术,只能依赖国外机构进行生产。在后续的“深海勇士”号国产化过程中,团队认识到这一工艺存在风险。于是,在科技部的协调下,团队与中科院金属研究所等合作,研发了新的工艺路线,将板材直接成型为两个半球,然后焊接在一起。这一研发降低了载人舱的风险系数,但面对全海深的挑战仍显不足。
全海深万米载人潜水器的研制不仅仅是一项技术挑战,更是一项对人类未知领域的和挑战。它的成功意味着人类将有能力在全球海洋的任何地方进行科学考察,为人类认识深海、开发深海贡献中国力量。这是一个充满挑战和机遇的时代,叶聪和他的团队正站在这个时代的最前沿,为人类的深海贡献着智慧和力量。载人舱的挑战与奋斗
载人舱无疑是载人潜水器的核心部分,其制造难度之高、要求之严,堪称工艺之巅。就连通常用于制造潜水器的钛64合金也难以满足其需求。为了满足这一挑战,我们必须研发出一种更高强度的新型钛合金。
早在全海深万米载人潜水器立项的两年前,也就是2014年,中国科学院的金属研究所就已开始为此展开深入研究。面对三大难题耐压材料、压制成型以及无缝焊接,研究员杨锐、马英杰、雷家峰等人毫不犹豫地承担了这一重任。
总设计师叶聪的心始终牵挂着载人舱的进展。他频繁穿梭于各地,与专家团队一起协调研究事项,把控工期进度。那段日子,他几乎没有节假日,甚至无法区分季节的更迭,只看见窗外的树叶由绿变黄,再由黄变绿。
经过无数次的试验,沈阳金属研究所终于找到了成功的路径。他们混合海绵钛、铝和钒等材料,通过特殊工艺,炼成了符合要求的钛合金铸锭,命名为“Ti62A”。随后,他们用这种材料进行了大量的冲压试验,形成了一套先进的载人球舱制造检测方法。为了确保无懈可击,他们还设计了两种焊接方案,并成功实施了试制。
这种百折不挠、勇攀高峰的精神正是深潜科研工作者们的真实写照。经过近半年的不懈努力,第二种焊接方案终于成功实施。随后,我们自主创新的钛合金新材料和焊接工艺被用于建造世界最大、潜海最深、搭载人数最多的潜水器载人舱。
科研之路犹如怒海行船,一波未平,一波又起。载人舱建成后,能否承受万米海水压力的挑战又摆在了科研团队面前。潜水器将要抵达的是世界第四极马里亚纳海沟,那里的水压极其巨大,黑暗寒冷。为了确保潜水器能在实际海域中安全作业,必须在陆地上进行完备的抗压检测。
为了满足这一需求,“深海超高压模拟试验装置”的研制任务落在了其他科研单位肩上。这是一个巨大的模拟装置,可以模拟最大作业为1.1万米的深潜项目,满足万米背景下大容积、超高压力的测试需求。装置的运输和维修成为了一大难题。为此,中科院深海科学与工程研究所决定在三亚就地建一个临时车间,进行现场制造和安装。
深海下潜所需的固体浮力材料全部依赖进口,欧美国家在关键部位实行禁运。中科院理化研究所的女科学家张敬杰勇挑重担,带领团队一边科研一边生产,攻克了技术难关,成功实现了固体浮力材料的深海化、国产化。
经过4年的艰苦努力,全海深万米载人潜水器各项指标终于全部合格。在2020年春天经历了总装联调、水池试验后,已经具备了海试条件。最终,它被正式命名为“奋斗者”号,开始了它的海试征程。这是一次充满挑战与奋斗的历程,也是中国深海科技的一次重要突破。在深海的壮丽历程中,我们有幸采访到了叶聪这位深潜科研领域的佼佼者。他以一种既豪迈又谦逊的态度分享了他的感受,当被问及深潜的收获时,他认为这不仅仅是五年的成果,而是二十年甚至更长时间的努力和积累。他的声音里充满了对老一辈科学家的敬意和感激。
叶聪的话语中,我们听到了历史的回声,也感受到了对未来的热切期待。从毫无深海装备,到拥有先进的深海装备,从无人深潜到载人深潜,从简单的海底作业到复杂的深海,这是老一辈科学家用他们的智慧和汗水为我们铺就的道路。他们像愚公移山那样,用坚韧不拔的精神,为我们打开了一扇通往深海的门。
这扇门的开启,不仅仅是技术进步的象征,更是人类勇气和梦想的见证。叶聪表示,我们既要铭记传统,又要开拓创新。他的话让我们深感,“奋斗者”号深潜器的成就,仅仅是一个开始,一个引领我们走向更深海洋的起点。
是的,深海的门缝已经打开,一个充满神秘、挑战和希望的全新世界正展现在我们面前。这是一个需要我们用勇气、智慧和汗水去的世界,去追寻更多的光荣与梦想。
作者许晨和臧思佳以他们敏锐的洞察力和优美的文字,为我们呈现了这一深潜科研的壮丽画卷。感谢他们的努力,为我们带来了这篇充满启发和鼓舞的文章。也要感谢为我们提供了这个宝贵的交流平台。我们希望这篇文章能对大家有所帮助,激发我们去未知的世界,去实现更多的梦想。