"奋斗者"号载人潜水器下潜万米,创造纪录/潜水器发展前世今生

导读：“可上九天揽月，可下五洋捉鳖”，曾是千百年来中国人的夙愿。随着科技的发展，这些夙愿一一得以实现。中国不仅有大飞机、航天器、登月飞船，还有向深海潜水的最新科技。继10月27日中国载人潜水器“奋斗者”号，在太平洋马里亚纳海沟成功下潜突破1万米，创造中国载人深潜新纪录后，11月10日“奋斗者”号再次挑战全球海洋最深处，在马里亚纳海沟成功坐底，深度10909米。实现了中国人“五洋捉鳖”的伟大梦想，也实现了中国深海装备和深海技术的重大突破。

一、中国载人潜水器创纪录下潜破万米

2020-11-11 海南日报等

这可能是人类历史上第一次在万米海底看着海参，吃着煎蛋和炒面等丰盛午餐。11月10日，中国"奋斗者"号载人潜水器在西太平洋的马里亚纳海沟成功坐底，意味着中国深海载人潜水更进一步，10909米这一数字造就了中国载人深潜新纪录，成功挑战"世界第四极"。

10月27日，“奋斗者”号在西马里亚纳海沟成功下潜突破1万米，达10058米，创造了中国载人深潜新纪录。中央广播电视总台央视新闻频道、央视新闻新媒体进行了全程直播报道。

马里亚纳海沟（MarianaTrench）即菲律宾东北、马里亚纳群岛附近的太平洋底，海沟最深处达6000~11000米，是全球已知的海洋最深处，这里水压高、完全黑暗、温度低、含氧量低，而且食物资源匮乏，是地球上环境最恶劣的区域之一。

中共海南省委、海南省人民政府为“奋斗者”号载人潜水器成功实现万米载人深潜发了贺信：欣闻“奋斗者”号载人潜水器在马里亚纳海沟10909米深处成功坐底并顺利返回，海南省委、海南省政府向参加“奋斗者”号潜航员、保障人员和研制人员表示热烈祝贺！

据悉，  “奋斗者”号载人潜水器是中国自主设计、自主集成的载人潜水器，由海南省政府、三亚市政府和中国科学院共建的中国科学院深海科学与工程研究所具体组织实施，实现了中国人“五洋捉鳖”的伟大梦想，实现了中国深海装备和深海技术的重大突破。

深海是人类探索未知世界的前沿阵地，事关实现人类命运共同体等现实和长远利益。6000米以下的深海区域是解决重大科学问题（如生命起源和地球演化）的前沿领域。从世界各地的深渊获得的科学研究样本极为宝贵，能为深海海床深渊的科学研究做出原始和基础性的贡献。

二、回眸世界载人潜水器发展的前世今生

2020-11-11 ZAKER生活

1. 中国载人潜水器发展历程 

从百米浅海到万米深海，中国载人深潜事业劈波斩浪的几十年，中国先后突破多项核心深潜技术。做为中国万米载人深潜的重大突破，“奋斗者”号凝聚了中国深潜人的巨大智慧。让我们回顾历史，感受中国一代代深潜人的“深蓝梦”。

1986年，中国第一艘载人潜水器——7103救生艇研制成功。虽然它只能下潜300米，航速也只有4节，但也是那个年代最先进的救援型载人潜水器。而从百米到千米中国用了十年时间。

2010年7月，中国第一台自主设计和集成研制的载人潜水器“蛟龙”号下潜深度达到3759米，中国成为继美、法、俄、日之后，世界上第五个掌握3500米深度载人深潜技术的国家。其实7000米深度所对应的海洋面积已占整个海洋99.8%，剩下0.2%为什么还要去？原因在于海洋真正的奥秘就在这7000以下，尤其是万米以下的"世界第四极"。

2016年，国家"十三五"重点研发计划"深海关键技术与装备"专项支持的深海重大科技装备成功立项，全海深载人潜水器项目作为重中之重，"蛟龙"号、"深海勇士"号相继入水。“蛟龙”号7000米级载人潜水器完成了终极挑战，将纪录保持在7062米。中国第二代载人潜水器“深海勇士”号，从研制立项到海试交付只用了短短8年，国产化程度更高，实用性更强。

在前辈优良"血统"基础上，加上经验的积累，"奋斗者"号载人潜水器应运而生。2020年2月，“奋斗者”号完成总装和陆上联调，3月水池试验。“奋斗者”号载人潜水器融合前两代深潜装备优良血统，采用安全稳定、动力强劲能源系统，拥有更先进控制定位系统，更耐压的载人球舱和浮力材料。材料、装备、工艺不断突破，造就了潜海神器，同时为其他装备提供了技术积累。

"奋斗者"号下潜的马里亚纳海沟10000米处，水压超110兆帕，相当于2000头非洲象踩在一个人背上。为保证载客量，载人舱要足够大；而为减轻潜水器负担，球舱又不能太重。为承受万米海压，又大又轻又坚固载人舱至关重要。壳体材料、动力系统、控制系统等都需重新研究，在科学家不懈努力下一一实现。而国产新型钛合金材料是解决这一问题的关键。

强度高、韧性好，可容纳最多3名乘客安全的"奋斗者"研制成功。耐压能力强、高安全、长续航，是载人深潜器理想动力。国产深载人潜水器用锂电池，最大耐压深度达15000米，"奋斗者"号可放心下潜。在深海远洋探测方面，中国造就了"奋斗者"一次次新纪录，同时有许多的如"海斗"号、"海燕"号、"海翼"号无人潜水器，在大洋深处探测地球海洋的奥秘。

中国有首艘全数配备国产化科考作业设备的载人潜水器支持保障母船“探索一号”。保障母船像母亲一样为深海潜水器提供支持保障。哪里有深海潜水器，哪里就有支持保障母船的身影。为万米载人潜水器提供支持的保障母船“探索二号”，6月底正式入列，和“深海勇士号”等潜水器相互配合，为中国深远海科学考察提供强大的技术支持。

虽然科技在不断发展，但人们对海洋的了解也在逐渐加深，人类探索海洋的步伐永不止步。

2. 世界深海潜水器百年发展史

除了中国"奋斗者"号外，美国 “深海挑战者”号、日本“深海6500”号、俄罗斯“和平一号”、法国“鹦鹉螺”号载人深潜器的名号在业内也是响当当的！

法国“鹦鹉螺”号载人深潜器
但别看现在载人深潜器的研发如火如荼，早些年深海潜水器的研发可是举步维艰。潜水球的设想曾风靡一时，海底那么深，大家都想去看看。自古以来，有这样想法的人不在少数。在中国神幻小说《西游记》里，就有很多海底龙宫的描写，代表着古人对海底世界的向往和想象......

1871年，法国作家儒勒·凡尔纳出版《海底两万里》一书，将深海描述成充满怪物的世界，有足以杀死潜水者的巨大乌贼和章鱼。《海底两万里》一出版，就受到很多读者追捧。

《海底两万里》中“鹦鹉螺”号潜艇
在凡尔纳的时代，潜艇研制还处于起步阶段，但毕竟已有了一些尝试。但海底两万里，显然是个难以企及的目标，光是海水的巨大压力，就无法克服。地球上最深的海，也没有两万里那么深，但凡尔纳不知道这一点。不过，通过不久后英国“挑战者号”测量船的海洋测量，凡尔纳也了解了。
1894年，意大利有位叫波左的工程师，在认真思考潜入深海的问题，他想克服深海几百甚至上千个大气压，把潜艇做成圆球是最理想的，因为圆形，任何一个方向上承受的压强都相等，是物体受挤压时最理想的形状。

波左为自己的理论进行了实践，他造出了一个空心金属球，成功地沉到165米深海底，在近18个大气压作用下，空心金属球没有被压碎。这个深度在当时潜艇制造者看来，已经是个梦想了。

波左的设计思想引来许多潜艇制造者的追随，他们提出各种各样的建造方案，将这种耐高压圆形容器称为“潜水球”或“深潜球”。在许多研究潜水球的人中，意大利工程师皮诺的成绩最为卓著。

1903年，皮诺把自己设计的勘探洋底和打捞深海沉宝新装置，进行实地测验并取得了成功。皮诺的潜水球并不完全是圆的，近似于椭圆球，可容纳两人。皮诺驾着新装置，在意大利多次潜入130米深海底，没发生过意外事故。130米现在潜艇可以轻松达到，算不上是深海。但真正称得上深海潜水器的，要算贝比和巴顿制造的东西了。

贝比(左)和巴顿
1877年出生于纽约的威廉·贝比，在上世纪20年代已是有名的探险家和生物学家了。成名后他的兴趣转向深海探险和深海生物，他和美国前总统西奥多·罗斯福讨论过深海潜艇制造可能。贝比认为这样的航海器应是圆柱体，而罗斯福更推荐球体。
1928年11月，贝比发表文章描述自己深海探险梦想。此后，各类发明家不断给他提供各种潜艇设计构想。然而，这些设计要么不实际，要么太复杂。而奥蒂斯·巴顿是个富有的年轻设计师，和贝比一样毕业于哥伦比亚大学。巴顿也认为最合适的深海潜艇应是球体，他本想用自己设计的潜水器独立完成深海潜水，但、又希望借助贝比的声望及与科学界的交情，来获得海底探险的资助。

巴顿潜水球剖面图
贝比被这个简洁实用的设计打动了，他们决定把这件事情做下去。巴顿自费制造潜水球，贝比则负责说服纽约动物学协会和国家地理学协会为探险提供资助。
巴顿的潜水球由铸铁造成，直径1.37米，壁厚32毫米。里面备有氧气筒，而人呼吸出来的湿气和二氧化碳，由氯化钙和碱石灰吸收。潜水球上有3个圆柱体窗台，像小型炮一样从球面凸出来。潜水球悬挂在一根1,068米长2厘米粗的铁索上，用滑轮索具将其慢慢放入水中。铁索上包裹着电话线电线，为潜水者提供通讯和电源。上来的时候也要靠铁索把潜水球吊上来。

贝比(左)和巴顿在舱中准备下潜
1930年6月6日，深海潜水球进行了第一次试潜。当下潜到90多米深处时他们惊恐发现，海水从密封盖缝隙中渗了进来。但他们冷静地想到，如果更深下潜，密封圈会被压实，海水就不会再渗进来。他们打电话给上面母船，要求快速下降。2分钟后潜水球进入183米，海水果然不再渗漏进了。潜水球首次试潜达到244米深处，这已是当时人类到达的海洋最深处了。

潜水球入水时情形
此后几年共进行16次深海潜水。每一次贝比都要把在海底看到那些奇妙生物用电话描述出来。1932年9月22日通过无线电转播，向美国、英国广大听众展示了他们的潜水探险。那时很多人并不相信贝比海底那些描述，认为他是想象甚至在撒谎。然而，后来的事实证明，贝比每一句话都所言不虚。

当时的报纸配图
1934年8月15日，贝比和巴顿再一次乘坐深海潜水球，在大西洋百慕大海域潜到923米深处，他们的潜水要承受90多个大气压。悬挂潜水球的铁索一旦断裂，会使它永远葬身海底。随着下沉深度增加，悬挂潜水球铁索将不断加长。沉重而粗大的铁索，在长度增加到一定限度，会因自身重量而断裂，还要拉着一个沉重铁球，断裂的危险更大。所有这些，限制了潜水球向更深海洋迈进。
当贝比和巴顿创造潜水世界纪录时，1884年出生在瑞士的奥古斯特·皮卡德，正在另一个方向创造世界纪录。1932年8月18日，奥古斯特和他的助手，利用氢气球和封闭舱，达到了创纪录的1.62万米高空。

在1933年芝加哥世界博览会上，奥古斯特看到了贝比和巴顿深海潜水球。他发现，这个深海潜水球的瓶颈是悬挂铁索，如下潜到已知的海洋最深处，就需一万多米铁索，这在当时是不可想象的。那为什么不利用“上天”的热气球经验，用浮力让潜水球回到海面上呢？
奥古斯特想用汽油做浮力舱和潜水球连在一起，提供返回海面的足够浮力。下沉时用压载物沉入海底，浮回海面时，抛掉压载物，潜水器就可自动回到海面，不再需要累赘的铁索了。奥古斯特毫不动摇地投入设计工作，但第二次世界大战爆发，使深潜器的建造未能进行。直到1945年，奥古斯特才获得重新工作的机会。在比利时科研基金资助下，1948年真正的深潜器建成，名叫“FNRS 2”号。
 
奥古斯特第一只深潜器球形直径2米，壁厚9厘米，玻璃窗用厚15厘米有机玻璃做的。据计算，深潜器可承受1,600个大气压，相当于16,000米深处水压，实际上海洋并没有这么深。1951年，苏联“勇士”号海洋调查船在马里亚纳海沟记录到11,034米深度，这是海洋最深的地方。
奥古斯特的这艘深潜器还带了30立方米汽油的浮箱。漂浮物下面桶框中，磁力强劲的电磁体吸附着两斗铁球，重好几吨。如潜水者想回到海面，只需切断控制磁体作用的电流，铁球从桶中漏出，深海潜水器重量减轻，漂浮物把潜水器提升到海面。
 
1948年10月26日，“FNRS 2”号潜水试验开始，奥古斯特和另一位教授参加了下潜。下潜只进行了25米，证明深潜器原理完全可行。很快，记者们向全世界报道：“奥古斯特·皮卡德教授的深潜器，一种可控的深潜装置，完全不受水面操纵的潜水装置表现良好。”这时的奥古斯特·皮卡德，已是一位64岁的老人了。
后来，法国人收购了“FNRS 2”号潜水器，但奥古斯特和法国人的合作并不顺畅，于是，奥古斯特前往意大利指导筹建另一只深潜器“的里雅斯特”号。
 

“的里雅斯特”赴大西洋下潜
“的里雅斯特”号设计思路和“FNRS”差不多。这时奥古斯特有了个得力帮手，就是他的儿子雅克·皮卡德。1953年8月28日，奥古斯特同儿子一起去创造深潜纪录。父子俩坐在“的里雅斯特”号深潜器里，毫不费力下潜到了1,080米海底。两天后，父子俩再次下潜，创造了3,150米的深潜纪录。

这时，美国人看上了奥古斯特的深潜器，与他们签订协议，邀请父子俩到美国合作建造更大的深潜器。经几年努力，他们和美国海军合建的深潜器诞生，仍然被命名为“的里雅斯特”号，工作原理一样，但材料、性能有了巨大的改进。

1959年11月15日，雅克·皮卡德和另一位动物学家，在新“的里雅斯特”号里第一次下潜，创造了5,500米深潜纪录。1960年1月23日，“的里雅斯特”号深潜器在马里亚纳海沟，又创造了10,916米深潜纪录！
不过，由于海底压力，深海潜水器一块19厘米厚舷窗玻璃轻微裂痕，雅克在海底呆了20分钟后不得不上浮，没有拍照片。由于当时材料技术所限，潜水器重150吨，活动能力差，上下花了8个小时。这也算是一个不可打破的纪录了，因为这里是世界上海洋最深的地方。
当年皮卡德父子的深潜器，主要目的是潜得更深，看看最深的海底是什么样，而后来的深海潜水器，则要在深海完成各种科学考察任务，和当时深潜器已完全不可同日而语了。  

美国 “深海挑战者”号

现代载人潜水器有坚固的耐压壳，外面还有可减少航行阻力的外壳。蓄电池、高压气瓶等装在非耐压结构外壳中，以提供一部分浮力。潜水器动力一般用蓄电池，系缆潜水器则通过电缆由母船提供电能。潜水器装有多个推进器，可朝不同方向运动。利用主压载舱、重量调整或纵倾调整装置控制潜水器稳定，还有氧气供给与二氧化碳吸收的装置。

潜水器根据需要装有罗经、深度计、障碍物探测声呐、高度深度声呐、方位探测听音机和各种通讯设备，供水下作业用机械手、水下电视和照明设备。潜水器具有海底采样、水中观察测定及拍摄录象、照相、打捞等功用，广泛应用于海洋基础学科研究和海洋资源调查开发，对这些领域发展起到重大作用。

 

中国“奋斗者”号载人潜水器在下潜

 (改写编辑：未平) 

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