2020年11月10日,一条“绿色胖头鱼”下潜到太平洋底部的“地球第四极”——马里亚纳海沟“挑战者深渊”,这里深度达10909米,相当于“珠峰叠加华山”的高度。这条“鱼”就是“奋斗者”号,也是我国首艘全海深载人潜水器。万米深渊曾经被认为是海洋科考的“禁区”,“奋斗者”号的成功坐底,创造了中国载人潜水器的新纪录,使中国成为世界上第二个实现万米载人深潜的国家,让人类探索万米深渊拥有了一个强大的新平台。
为打造这一“国之重器”,中国科学院组织10余家院属单位全面参与研制,通过跨系统、跨单位、跨部门的大团队合作,艰苦攻关,突破了一系列关键核心技术。在通信方面,中国科学院声学研究所创建的水声通信系统,突破全海深难关,搭建起“奋斗者”号与母船“探索一号”之间沟通的唯一桥梁,它可以像“千里耳”一样,实现万米海底文字、语音及图像实时传输。
在抗高压方面,中国科学院金属研究所的科学家们破解材料强度、韧性和可焊性等难题,独创新型钛合金材料Ti62A,为世界上第一个可搭载3人的全海深载人球形舱提供了安全屏障。
在操控系统方面,中国科学院沈阳自动化研究所的科学家们打造了灵活的机械臂,持重能力超过60千克,填补我国全海深液压机械手万米作业的空白,还有智能化控制系统和电动观测云台,实现在线智能故障诊断、海底自主避碰等功能,提高了潜水器的智能程度和安全性。在浮力方面,中国科学院理化技术研究所的科学家们打破国际封锁,制备出万米级固体浮力材料并实现批量生产,为潜水器顺利下潜和安全上浮提供了保障。
此外,锂电池、深海高清摄像机、照明装备……一项项关键技术的突破,让“奋斗者”号部件的国产化率超过96.5%,更让中国的科学“信使”在万米深渊勇往直“潜”。
中国科学院深海研究所研究员贺丽生是我国首位到达“地球第四极”的女科学家。2020年11月19日,她在闹铃声中早早起床,钻进了“奋斗者”号载人舱。
“奋斗者”号采用无动力下潜,下潜速度约为每秒1米,到达万米深海底要用3个多小时,就像坐在一趟小电梯里不断下降。随着下潜深度增加,贺丽生看到舷窗外的颜色逐渐加深,下潜到200米,“白昼”渐渐进入“暮色”。
舱内空间有限,只能小幅度活动身体,整个万米深潜过程中至少有14个小时都在潜水器里,长时间跪坐工作,贺丽生腿脚有些发麻,但她仍乐此不疲:“再高清的照相机、再高清的录像机,也无法代替我们到海底去看、去体会、去观察。”
深海所研究员杜梦然已经随载人潜水器下潜深海20余次,她形容每次下潜时就像是“坐着时光机打开未知世界的大门”。人迹罕至的深渊海底是宁静的,但宁静的深渊并不寂寞,反而是生命繁荣生长的乐园。各类物种在深渊高压、寒冷、黑暗的环境里,适者生存,各显神通。水下8000米左右的深渊狮子鱼,皮肤透明、失去视觉能力,鱼骨从硬骨变成软骨,薄且具有弯曲能力,头颅也是半封闭的,以实现内外压平衡。
地球上70%以上的面积是海洋,海洋面积达陆地面积2.4倍。“目前,人类对海底深渊的了解非常有限,深渊之下存在的许多谜题仍然等待我们去破解。”贺丽生说。截至2024年5月,“奋斗者”号投入使用4年多来,累计下潜244次,万米深渊潜次达25次,成功让32人到达万米海底,其乘客不乏国际友人。“奋斗者”号的首位国际乘客新西兰研究员卡琳·施纳贝尔说:“‘奋斗者’号是一台了不起的装备,给世界带来了科研机遇。
”2022年,深海所牵头发起实施“全球深渊深潜探索计划”,开启了以中国为主导的深渊科考国际合作新模式。如今,深海所已与新西兰、日本、印尼、智利等国家的研究机构建立了合作意向,创纪录地完成了万米级深渊海沟的载人深潜科考,让我国深渊深潜科考新疆域不断拓宽。在杜梦然看来,“做海洋研究一定要有海纳百川的胸怀和理念。
”她希望未来有更多国家的科学家加入“全球深渊计划”,形成一个小核心、大网络的深渊科学团队,共同构建人类命运共同体。