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“彩虹鱼”:中国深潜新利器

科普小知识2022-07-01 23:39:54
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“彩虹鱼”:中国深潜新利器

“张謇”效应图

“彩虹鱼”:中国深潜新利器

“彩虹鱼”载人深潜器

“九天可以登上月球,五海可以捉鳖”原本是一种诗意的豪情和浪漫的理想,但今天科技的发展和实践却奇迹般地将这些天马行空的想象变成了现实。深海世界的发现和探索将对21世纪人类与海洋的关系产生重大影响。“中国梦百年,海洋风云百年”。随着“张謇”号研究船的建成,它将很快成为中国11000米载人深海船“彩虹鱼”及其系列产品的研究母船。它将起航到全球海洋深处进行科学考察,为实现中国“强大海洋”的梦想谱写奋斗和创新的澎湃篇章。

(1)母船建成,“张謇”是中国第四个“第一”。

春江温暖,大海湿润。在三月中旬和春天,科学研究船“张謇”,在其早期发展阶段,欢迎其第一次水测试。这艘船是浙江石天造船有限公司一年多精心建造的,总投资2亿元。在建造的时候,它在中国创造了四个第一:第一艘专门设计用于探测深海海沟的船,第一艘装备有10000米深的潜水器和全深海探测设备的母船,第一艘完全由私人资金支持并承担国家使命的研究船,以及第一艘以现代名人命名的旨在弘扬“张謇精神”的科学研究船。

将母船命名为“张健”是其总设计师、中国第一个深海科学技术研究中心负责人崔伟成的长期愿望。张謇是一位伟大的爱国者、教育家和实业家。他也是中国近代史上最早研究海洋、开发海洋、维护国家海洋权益的先驱者。崔维成坦言,今天,当他致力于建设强大的海洋力量时,用家乡的前辈张健的名字命名载人深潜母船,是为了继承和发扬我们这个时代所需要的“张健精神”,建设一个坚实的国家,实现中国深潜的梦想。

据彩虹鱼海洋科技有限公司董事长吴欣介绍,未来“张謇”的功能设计不仅能满足11000米载人潜水器试航的需要,还能拓展更灵活的实际应用。换句话说,除了进行一般的海洋科学调查研究和各种深海工程作业之外,“张謇”号还将具有海上事故救援和打捞、水下考古和电影拍摄、深海探险和观光等功能。这不仅可以为石油公司和航运公司提供轻型海洋工程服务,还可以支持社会组织组织各种海洋科学考察和青少年海洋科普教育活动。

通过深海科学探索与海洋工程服务的有机结合,“张謇”也开创了商业化经营管理模式的先河。经过调查,吴欣发现目前国内海洋研究需求很大,但并不是每个研究小组都有经济实力独立租船出海。所以他想,“将来,不同领域的科学家可以联合组织‘集体购买’形式的海洋试验,并联合把‘张健’带到一个特定的海域。你会做你的,我会做我的。”这个想法一付诸实践,就在科研市场上流行起来。在建设中期,“张謇”已经开始承担海上任务。当它完成的时候,它未来两年的时间表将几乎是满的,显示出一种未来“改变金刚”的势头。

然而,研究母船“张健”只是10000米载人深海船“彩虹鱼”总体设计的第一个成果。母船建成后,崔维成领导的海洋大学深海中心也计划申请国家相关载人潜水器项目,力争开发世界上第一艘全深度载人潜水器。

(2)一万米深的潜水,“彩虹鱼”游不再是梦

根据崔维成的假设,探索深渊将是一场团队战斗。这是一个巨大的系统工程。整个团队将由一艘4800吨的科研母船“张謇”、一艘10000米级的全海载人潜水器(HOV)、一艘10000米级的全海无人潜水器(ARV)和三艘全海深海登陆器组成。这些科学设备将形成四位一体的协同运作,共同构筑我国海洋“深海科技移动实验室”的宏伟蓝图。崔维成的“深厚的科技梦想”是把中国科学家送到世界海洋的战壕和深海,让他们能够在现场进行科学研究。实现这一蓝图的关键在于10,000米载人潜水器彩虹鱼的开发。

然而,探索10000米以下的海底世界并不容易。想象一下下降到11000米的深度会是什么样子。如果珠穆朗玛峰位于沟底,山顶将不会暴露在水中。那里的海洋寒冷而黑暗,它必须承受1000个大气压的压力——足以摧毁大多数科学研究设备。因此,即使是拥有最先进技术的万米级载人潜水器,也需要克服载人舱室面临的巨大压力和深海低温及深海供氧的难题。

为此,崔伟成的团队专门去芬兰寻找一种新材料,马氏体镍钢,它优于目前使用的高强度钛合金。这种超高强度材料的屈服强度为1700兆帕,能够承受11000米水深的巨大压力。在与生产“马氏体镍钢”的芬兰企业谈判后,他们很快就达成了载人深舱载人国际开发项目。同时,为了利用这一机遇提升我国深海装备研发所需的高强度钢的制造水平,促进我国深海装备材料和制造技术的发展和进步,崔伟成还同时牵头深海中心开展载人航天器项目的国产化研发。据了解,除水下摄像机、水下灯和部分进口电缆外,“彩虹鱼”系列无人潜水器的部署和回收系统、中继站系统、光纤电缆和水面控制系统已全部国产化,潜水器本体系统的国产化率达到95%。

2015年底,团队的艰苦研发和公司的艰苦经营迎来了收获季节:万米无人潜水器模型和真机先后亮相米兰世博会和2015中国国际工业博览会,并获得“创新奖”;从9月到10月,首艘10,000米无人潜水器和登陆器“彩虹鱼”在南中国海成功完成了4,000米的潜水测试,朝着探索“10,000米深”迈出了实质性的第一步。12月28日,科技创新局成立,“彩虹鱼”成为首批27家上市企业之一,进入融资发展新阶段。“彩虹鱼”就像是深层科学技术系统研究的第一道曙光。探索世界最深海沟的宏伟目标离我们越来越近了。

从崔维成的角度来看,彩虹鱼项目在短短的一年时间里取得了前所未有的巨大进步。为什么彩虹鱼游得这么快?这离不开对科学研究体系的创新探索,也得益于人民与*、科学研究与市场之间的良好合作和相互促进。

(3)政民结合,抓住“黄金十年”的发展

十年内将建成一个深度科技移动实验室,同时将中国的深度科技推向世界领先水平。这是崔维成正在努力实现的“深厚的科技梦想”。崔伟成为这个梦想设定了一个非常紧凑的时间表——在2014年完成第一个全深度着陆器的开发。2015年,无人潜水器的开发和科研母船的建造将完成。2016年,无人潜水器和登陆器将使用新的研究母船撞击马里亚纳海沟。2018年,载人潜水器的开发将完成。2019年,将努力允许中国科学家在马里亚纳海沟进行研究。

与目前国际发展状况相比,“彩虹鱼”10,000米深海科技移动实验室建成后,将具备目前美国、欧洲和日本深海载人潜水器所不具备的10,000米深海作业功能。它可以填补中国深海科学技术的先进技术领域的空白,提高中国开展远洋和深海科学研究的综合能力,占据世界深海科学技术研究的制高点。这是中国深海科学界领导前沿领域的千载难逢的机会。

然而,在国家一级,任何重大科技项目都必须经过仔细而复杂的论证过程。“‘蛟龙’就是一个例子。这个项目花了10年时间建立,又花了10年时间开发。我们不能再等20年了!”时间不等人。崔伟成表示,两家美国公司分别完成了3座11000米潜水器的设计。如果有资金,它可以在两到三年内建成。日本*还在2013年建立了一个开发“深海12000”载人潜水器的项目,并计划在2023年进行一次海上试验。在科学研究领域,许多国家相继启动了针对深渊的研究计划,并正在加紧实施,如日本和英国资助的哈迪斯计划和美国基金会资助的哈迪斯计划。

对此,“蛟龙”号试航技术咨询专家组组长丁·警告说,“如果我们不尽快继续深入海洋,我们在科技方面的独特深海潜在优势很可能在3至5年内丧失。”崔维成自己也没有浪费时间。“当今世界,深渊领域的勘探竞争白热化,一刻也不能耽搁”,“我们应该赶上‘黄金十年’,赶上国际领先水平”。20多年的深海项目研发经验,赋予了崔维成开拓新领域、开辟新科研领域的决心和信心。崔维成认为,改变现状不仅需要在国家层面推进科技*改革,还需要培养科研人员的主人翁意识。与其抱怨和等待,不如展示以赢得国家项目的支持。因此,崔伟成毅然决定辞去行政职务,选择依靠上海海洋大学招聘新团队来开展深层次的科技项目。他还开始探索制度创新的方式,吸引民营企业投资尖端科技项目,并与*项目挂钩。

为加快移动实验室建设,崔伟成设立的深渊中心采用“科学家+企业家”和“国家支持+民间投资”的创新模式,开展深海科技研发和集成。深渊科学家采用海洋科学家和工程技术人员紧密结合的模式,提出了调查设备的能力要求,工程技术人员开发了深渊科技移动实验室,使上海海洋大学的“深渊科技研究中心”成为产学研一体化的研究机构。此外,上海海洋大学还负责着陆器、无人潜水器和载人潜水器的研发。彩虹鱼公司负责母船的配置和深海技术的市场化、产业化和国际化。这是同步的技术开发和市场转化的研究成果。

从这个角度来看,在推进重大科研项目的过程中,改变思维和模式可能是一种有益的尝试。毕竟,建设创新型国家不仅需要“国家队”和“地方队”,还需要全社会的参与。实施创新驱动发展战略,就是要“打破一切制约创新的意识形态壁垒和制度壁垒”,激发全社会的创新活力和创造潜力,使企业成为创新的主体。“聚沙成塔,积少成多”,“深梦”在多方努力下逐渐清晰,“彩虹鱼”就在眼前,可以在海洋深处畅游。(原标题:“彩虹鱼”:中国潜在深度开发的新利器)