蛟龍號載人潛水器

為推動中國深海運載技術發展，為中國大洋國際海底資源調查和科學研究提供重要高技術裝備，同時為中國深海勘探、海底作業研發共性技術，2002年中國科技部將深海載人潛水器研制列為國家高技術研究發展計劃(863計劃)重大專項，啟動“蛟龍號”載人深潛器的自行設計、自主集成研制工作。“蛟龍號”載人潛水器是中國第一臺自行設計、自主集成研制的深海載人潛水器，設計深度為7000米。

研制機構

在國家海洋局組織安排下，中國大洋協會作為業主具體負責“蛟龍號”載人潛水器項目的組織實施，并會同中船重工集團公司七〇二所、中科院沈陽自動化所和聲學所等約100家中國國內科研機構與企業聯合攻關，攻克了中國在深海技術領域的一系列技術難關，經過6年努力，完成了載人潛水器本體研水面支持系統的研制和試驗母船的改造以及潛航員的選拔和培訓，從而使“蛟龍號”具備了開展海上試驗的技術條件。

技術

技術特點

一是在世界上同類型的載人潛水器中具有最大下潛深度7000米，這意味著該潛水器可在占世界海洋面積99.8%的廣闊海域使用;

二是具有針對作業目標穩定的懸停定位能力，這為該潛水器完成高精度作業任務提供了可靠保障;

三是具有先進的水聲通信和海底微地形地貌探測能力，可以高速傳輸圖象和語音，探測海底的小目標;

四是配備多種高性能作業工具，確保載人潛水器在特殊的海洋環境或海底地質條件下完成保真取樣和潛鉆取芯等復雜任務。

技術指標

長寬高為8.2米×3.0米×3.4米;

空氣中重量不超過22噸;

有效負載220公斤(不包括乘員重量);

最大下潛深度7000米;

速度為最大2.5節，巡航1節;載員3人;

生命支持，正常：3×12人時，應急：3×84人時;

正常水下工作時間12小時。

三大突破

近底自動航行和懸停定位、高速水聲通信、充油銀鋅蓄電池容量被譽為“蛟龍”號的三大技術突破：

1.可穩穩“定住”

如同開車一樣，駕駛員的腳總放在油門上，難免產生疲勞感。“蛟龍”號駕駛員是幸運的，它具備自動航行功能，駕駛員設定好方向后，可以放心進行觀察和科研。

王曉輝介紹說，“蛟龍號”可以完成三種自動航行：自動定向航行，駕駛員設定方向后，“蛟龍號”可以自動航行，而不用擔心跑偏;自動定高航行，這 一功能可以讓潛水器與海底保持一定高度，盡管海底山形起伏，自動定高功能可以讓“蛟龍號”輕而易舉地在復雜環境中航行，避免出現碰撞;自動定深功能，可以 讓“蛟龍號”保持與海面固定距離。

2.懸停定位

一旦在海底發現目標，“蛟龍號”不需要像大部分國外深潛器那樣坐底作業，而是由駕駛員行駛到相應位置， “定住”位置，與目標保持固定的距離，方便機械手進行操作。在海底洋流等導致“蛟龍號”搖擺不定，機械手運動帶動整個潛水器晃動等內外干擾下，能夠做到精 確地“懸停”令人稱道。在已公開的消息中，尚未有國外深潛器具備類似功能。

3.深海通信靠“聲”

陸地通信主要靠電磁波，速度可以達到光速。但這一利器到了水中卻沒了用武之地，電磁波在海水中只能深入幾米。“蛟龍號”潛入深海數千米，為保持與母船保持聯系，科學家們研發了具有世界先進水平的高速水聲通信技術，采用聲納通信。這一技術需要解決多項難題，比如水聲傳播速度只有每秒1500米左右，如果是 7000米深度的話，喊一句話往來需要近10秒，聲音延遲很大;聲學傳輸的帶寬也極其有限，傳輸速率很低;此外，聲音在不均勻物體中的傳播效果不理想，而海水密度大小不同，溫度高低不同，海底回波條件也不同，加上母船和深潛器上的噪音，如何在復雜環境中有效提取信號難上加難。

中國“龍腦”

控制系統相當于“蛟龍號”的神經系統，每條神經末梢都連著其他的系統，“蛟龍號”在海底的每一個動作都必須得到“大腦”的“命令”。

這顆睿智的“龍腦”流著純正的“中國血統”——由中科院沈陽自動化研究所自主研制，它的創造者既有院士，也有工人，既有70后，也有50后老教授。

航行控制系統是“龍腦”的核心，具備自動定向、定深、定高以及懸停定位功能，使“蛟龍號”能全自動航行，免去潛航員長時間駕駛之累。

綜合顯控系統相當于“儀表盤”，能夠分析水面母船傳來的信息，顯示出“蛟龍”和母船的位置以及潛水器各系統的運行狀態，實現母船與“蛟龍”間的互動。

水面監控系統顯示母船信息與“蛟龍”信息的集合，使指揮員能對母船的位置和“蛟龍”的位置進行正確判斷，進而做出相應調整，保證“蛟龍”安全回家。

數據分析平臺可以對綜合顯控系統所采集的數據如深度、溫度及報警信息等進行分析，使之自動生成圖形。這一平臺還可查看歷次下潛的時間、地點以及潛航員的操作流程。

半物理仿真平臺的主要用途是驗證“蛟龍”控制系統設計的準確性。科研人員通過輸入相關參數，模擬水下環境，測試控制系統運行狀況，可以節約人力、物力，降低風險縮短研制周期，提高系統可靠性和安全性，還能為潛航員訓練提供“虛擬環境”。

應用領域

一方面，運載科學家和工程技術人員進入深海，在海山、洋脊、盆地和海底熱液噴口等復雜海底進行機動、懸停、正確就位和定點坐坡，有效執行海洋地質、海洋地球物理、海洋地球化學、海洋地球環境和海洋生物等科學考察。

另一方面，“蛟龍號”具備深海探礦、海底高精度地形測量、可疑物探測與捕獲、深海生物考察等功能，可以開展：對多金屬結核資源進行勘查，可對小區地形地貌進行精細測量，可定點獲取結核樣品、水樣、沉積物樣、生物樣，可通過攝像、照相對多金屬結核覆蓋率、豐度等進行評價等;對多金屬硫化物熱液噴口進行溫度測量，采集熱液噴口周圍的水樣，并能保真儲存熱液水樣等;對鈷結殼資源的勘查，利用潛鉆進行鉆芯取樣作業，測量鈷結殼礦床的覆蓋率和厚度等;可執行水下設備定點布放、海底電纜和管道的檢測，完成其他深海探詢及打撈等各種復雜作業。

意義

深海潛水器是海洋技術開發的前沿與制高點之一，體現著一個國家的綜合技術力量。截止到2010年8月，美國、法國、俄羅斯、日本擁有世界上僅有的5艘6000米級深海載人潛水器。這些裝備到達的范圍遍及海洋的大陸坡、海山頂、火山口、洋脊以及6000米的洋底，在地質、地球化學、地球物理和海洋生物等方面取得了大量的重要發現。“蛟龍號”載人深潛器在世界上同類型的載人潛水器中具有最大設計下潛深度——7000米，可在占世界海洋面積99.8%的廣闊海域使用。

中國載人深潛試驗完成了從零到5000米水深的重大跨越。“蛟龍號”海試成功實現了中國深海裝備技術的跨越式發展，標志著中國繼美、法、俄、日之后成為世界上第五個掌握3500米以上大深度載人深潛技術的國家。 “蛟龍號”海上試驗還充分驗證了潛水器的功能和各項技術指標，為資源調查和科學研究的實際應用以及更大深度試驗奠定堅實基礎。

潛水器類型

載人探險型

下潛能力強，可深入11千米的海底，但活動范圍有限，這種類型的深潛器不能靈活運行，它如同“深水電梯”，觀察人員潛到指定地點后就返回。下潛時間較短，每次下潛只能持續4-5個小時。不能在水下進行操作和科學研究，達到深度以后很快就要上浮，且下潛次數有限(僅能下潛幾次)安全性能低，缺乏經濟回報，僅能作為探險、攝影和打破深潛紀錄等用途。

例：

1. 首例挑戰太平洋馬里亞納海溝，美國“曲斯特II號”，下潛深度達10916米的。

2. 著名導演卡梅隆使用的”深海挑戰者”號深潛器，下潛深度10898米。

載人作業型

世界各國自主研發制造，用于深海探測科考項目。具有水下觀察和作業能力的活動深潛水裝置。主要用來執行水下考察、海底勘探、海底開發和打撈、救生等任務，并可以作為潛水員活動的水下作業基地。其下潛可帶來較大經濟回報。自航式潛水器，設計壽命長，具備幾千次的下潛壽命。

例：

1.美國是較早開展載人深潛的國家之一，1964年建造“艾爾文”號載人潛水器，最大下潛深度4500米，在1985年，它找到泰坦尼克號沉船的殘骸，如今已經進行過近5000次下潛，是當今世界上下潛次數最多的載人潛水器。不過“艾爾文”號曾經發生過一次事故而沉入了海底，幸好沒有人員傷亡。過了整整一年之后，它才被打撈上來。

2.俄羅斯是當前世界上擁有載人潛水器最多的國家，比較著名的是1987年建成的“和平一號”和“和平二號”兩艘潛水器，最大下潛深度6000米級，帶有十二套檢測深海環境參數和海底地貌設備，它們最大的特點是能源比較充足，可以在水下停留17小時至20小時。

3.中國“蛟龍號載人深潛器”，最大下潛深度7000米級，2002年建造，已完成熱液取樣、生物采集、海底布放等多項深海科考項目。2012年6月24日，蛟龍號在西太平洋的馬里亞納海溝試驗海域成功創造了載人深潛新的歷史記錄，首次突破7000米，最深達到7020米海底。這意味著蛟龍號已經成為世界上下潛能力最深的作業型載人潛水器，可在占世界海洋面積99.8%的廣闊海域自由行動。

各國深潛器

美國“的里雅斯特”號

建造時間：1960年

下潛深度：10916米(近11公里)

水下時長：20分鐘

1960年1月23日，皮卡德和美國海軍軍官唐·沃爾什乘坐一艘名叫“的里雅斯特號”的深海潛水器前往南太平洋最深處的馬里亞納海溝探險，并抵達了海平面以下近11公里處(10916米)的地方。這是人類有史以來首次抵達海底最深之處。不過，由于海底壓力，深海潛水器一塊19厘米厚舷窗玻璃出現輕微裂痕，皮卡德在海底呆了20分鐘后不得不匆匆上浮，沒有拍過照片。由于當時的材料科學技術發展所限，潛水器重達150噸，活動能力非常差，上下花了8個小時。

2012年3月，美國著名導演詹姆斯·卡梅隆獨自乘坐潛艇“深海挑戰者”號，下潛至馬里亞納海溝10898米深海底。但由于此類潛水器是直上直下，缺乏較好的海底活動能力，卡梅隆只呆了3個小時就上來了，甚至連深海生物都沒拍攝到。

日本“深海6500”號

建造時間：1989年

下潛深度：6527米

水下時長：8小時

日本1989年建成了下潛深度為6500米的深海6500潛水器，水下作業時間8小時，曾下潛到6527米深的海底，創造了作業型載人潛水器深潛的新紀錄。它已對6500米深的海洋斜坡和大斷層進行了調查，并對地震、海嘯等進行了研究，已經下潛了1000多次。影片《日本沉沒》中曾多次出現該艇。

俄國“和平一號”

建造時間：1987年

潛水深度：6000米

水下時長：17至20小時

俄羅斯是當前世界上擁有載人潛水器最多的國家，比較著名的是1987年建成的“和平一號”和“和平二號”兩艘6000米級潛水器。帶有十二套檢測深海環境參數和海底地貌設備，最大的特點就是能源比較充足，它可以在水下呆17至20個小時，《泰坦尼克》的電影里面很多鏡頭就是“和平一號”和“和平二號”探測的鏡頭。

法國“鸚鵡螺”號

建造時間：1985年

下潛深度：6000米

水下時長：暫缺

法國1985年研制成的“鸚鵡螺”號潛水器最大下潛深度可達6000米，累計下潛了1500多次，完成過多金屬結合區域，深海海底生態等調查，以及沉船、有害廢料等搜索任務。