一、引言
在当今科技飞速发展的时代,海洋 —— 这片占据地球表面积约 71% 的神秘领域,愈发成为人类探索未知、寻求发展的新前沿。载人深潜技术作为开启海洋深部奥秘之门的关键钥匙,承载着各国科学家对深海资源、生态系统乃至地球演化奥秘的无限遐想与追求。全球范围内,美、法、俄、日等科技强国早已投身其中,历经数十年磨砺,打造出多款性能卓越的载人深潜器,不断向着海洋更深处挺进,试图揭开那层层覆盖的神秘面纱,挖掘潜藏其中的无尽宝藏,从深海矿产到新型生物基因,每一项发现都可能改写人类未来的发展轨迹。
中国,作为一个拥有广袤海洋领土、悠久海洋文明的大国,自然也在这场深海探索的征程中奋勇前行。从 20 世纪 70 年代艰难起步,到如今逐步构建起涵盖多种先进潜水器、配套科考船的深海探测体系,中国载人深潜能力正以前所未有的速度向全海域拓展,一次次下潜深度的刷新、一艘艘新型科考船的入列,不仅是技术指标的跨越,更是中国迈向海洋强国、逐梦深海的坚实脚印,在全球海洋探索的宏伟蓝图中勾勒出属于自己的壮丽篇章。
二、中国载人深潜技术发展历程
(一)蛟龙号:开启深海探测新纪元
时间回溯到 2002 年,“蛟龙号” 载人潜水器研制项目正式启动,犹如一颗深海探索的种子被埋下。历经近十年的磨砺,科研团队攻克无数技术难关,从关键的耐压材料到复杂的水声通信系统,从精准的自动航行与悬停定位技术到可靠的生命保障系统,每一步都凝聚着智慧与汗水。2012 年,“蛟龙号” 迎来高光时刻,在马里亚纳海沟成功下潜至 7062 米,这一深度让中国瞬间跻身世界深海探测前列,成为全球第五个掌握大深度载人深潜技术的国家。
“蛟龙号” 可不只是深度惊人,它还具备一系列 “超能力”。其作业型载人潜水器的定位,让它拥有在深海海底长时间航行、开展复杂科考作业的本领。独特的近底自动航行和悬停定位技术,如同给它安装了 “智能导航”,既能自动定向航行,设定好方向后稳稳前行;又能自动定高,灵活穿梭在起伏的海底山脉间,避免碰撞;还可自动定深,与海面保持固定距离。先进的水声通信技术,如同搭建起深海与海面的 “信息高速路”,能高速传输图像、语音,让母船实时掌握海底动态。再加上配备的多种高性能作业工具,不管是保真取样还是潜钻取芯,面对再复杂的海洋环境、海底地质条件,它都能应对自如,作业范围可覆盖全球海洋区域的 99.8%,真正做到了 “海阔凭龙跃”。
(二)深海勇士号:国产化的坚实步伐
在 “蛟龙号” 取得辉煌成就之后,中国深潜事业并未停歇,而是向着更高目标进发 —— 提升关键技术国产化率。“深海勇士号” 应运而生,它承载着中国深海装备自主可控的重任。从 2009 年关键技术研究启动,到 2017 年在南海圆满完成海试交付,短短 8 年时间,展现出中国速度与实力。
“深海勇士号” 最大下潜深度 4500 米,虽较 “蛟龙号” 稍逊一筹,但其国产化率超 95%,意义非凡。这意味着核心部件如载人舱、水声通信、锂电池、推进器等均实现国产化,摆脱国外技术掣肘。舱内生命维持系统、通讯系统等紧凑布局,为潜航员与科学家创造出一方探索深海的小天地。值得一提的是,它采用国际先进的锂电池,不仅使用次数多、寿命长、节约成本,还凭借电力推进大幅缩短下潜与上浮时间,50 分钟左右就能抵达 1500 米水深以下作业点,大大增加水中作业时长,让中国海洋科学家有更多机会深入海底探秘,为后续深潜器发展筑牢根基。
(三)奋斗者号:勇攀深海科技巅峰
向着海洋最深处冲刺的号角已然吹响,“奋斗者号” 承载着无数期待与梦想登场。2016 年立项,由 “蛟龙号”“深海勇士号” 的精锐研发力量携手,开启万米载人深潜的艰难征程。科研团队日夜攻坚,从新型材料研发到精密制造工艺,从超强浮力材料到智能控制系统,每一项突破都饱含心血。
2020 年,“奋斗者号” 在马里亚纳海沟成功坐底 10909 米,创造中国载人深潜新纪录,这一深度相当于在地球最深渊插上了中国旗帜。它个头约是 “蛟龙号” 的 1.5 倍,内部空间更宽敞,可同时搭载 3 名潜航员和科学家。万米载人舱采用全新材料、独特焊接工艺,抗压能力超强。在全球海沟载人深潜调查中,它多次深入万米海底,带回珍贵样品与数据,助力人类揭开深海生态、地质演化神秘面纱,彰显中国在全球深海探索领域的领军地位。
三、“探索三号” 的交付与意义
(一)“探索三号” 的交付情况
2024 年 12 月 26 日,在中国深海探索的征程中又是一个具有里程碑意义的日子,我国自主设计建造的深远海多功能科学考察及文物考古船 “探索三号” 在广州南沙正式交付启航。这艘船宛如一座浮动的科技堡垒,船长约 104 米,排水量约 10000 吨,以 16 节的最大航速在大海上驰骋,续航力高达 15000 海里,犹如一位不知疲倦的海洋行者,可载员 80 人,为大规模科考团队提供了充足的空间。其具备的艏艉双向破冰能力更是一绝,能破除 1.2 米厚的冰层以及 0.2 米厚的积雪,哪怕是极地的严酷冰海,也能开辟出一条前行之路,让中国科考的足迹得以踏入那些曾经难以企及的极寒海域。
(二)“探索三号” 的技术突破
“探索三号” 的诞生,背后是无数科研人员日夜攻坚的成果,首次完成了全系列极地作业科考操控设备及国内最大水密科考月池系统装备、冰区深海声学探测、通信及定位装备,船舶动力定位系统等国产化技术的攻关与搭载。各研究机构、企业和高校携手并肩,集智攻关,打破冰区船舶关键设计技术、冰载荷下高精动力定位控制技术、智能船舶控制技术等多项国外技术垄断瓶颈。中国船舶 704 所研制的国内最大水密科考月池系统装备,为科考作业提供稳定且多功能的水下操作空间;711 所集成的电力推进系统,高效节能又动力强劲;中国科学院声学所研制的多波束和水声通信系统、哈尔滨工程大学研制的水声定位系统等国产化设备,让 “探索三号” 在冰区深海也能精准 “感知” 周围环境,与外界、潜水器保持紧密联系,实现了从关键核心装备到船载关键核心控制系统的国产化飞跃,让中国深海科考装备彻底摆脱 “卡脖子” 困境。
(三)“探索三号” 的重要意义
作为我国首艘具有覆盖全球深远海探测并具备冰区载人深潜支持能力的综合科考船,“探索三号” 承载着厚重期望。它的交付启航,是中国在深远海科学考察和文物考古领域迈出的雄健一步,为海洋科学研究、气候变化监测、海洋生态研究、深海生物多样性保护等诸多领域撑起坚实 “保护伞”。在未来,科学家们能借助它深入极地海域,探究全球气候变化下海洋的响应机制,挖掘深海热液区独特生态背后的生命密码,监测海洋生态系统的健康状况,寻找应对海洋污染、生物灭绝危机的良方;文物考古团队能驾乘它探寻海底失落的古代文明遗迹,揭开海洋历史神秘面纱。国际舞台上,“探索三号” 更是一张闪亮名片,彰显中国深海科技实力,让中国在全球海洋科考领域拥有更多话语权,为人类携手共进、探索海洋、守护蓝色家园注入磅礴的中国力量。
四、中国载人深潜能力向全海域拓展的成果
(一)科考船的支持
在中国载人深潜迈向全海域的征程中,科考船扮演着不可或缺的关键角色,它们犹如浮动的海上基地,为潜水器提供坚实后盾,保障每一次下潜任务顺利推进。
“探索一号”,2016 年 5 月正式交付使用,作为载人潜水器母船,集通用深水科考与海洋工程应用能力于一身。它见证诸多辉煌时刻,多次搭载 “深海勇士号” 出航,如 2018 - 2019 年的西南印度洋 TS10 航次,历时 121 天,航行 17000 余海里,助力 “深海勇士号” 在复杂热液区完成 62 次下潜,采集珍贵样品、获取关键数据,让中国对印度洋海底热液系统的认知迈出一大步。其出色的适航性与科考保障能力,为后续科考任务积累丰富经验,开启一扇扇探索深海之门。
紧接着,2020 年 6 月交付的 “探索二号” 接过接力棒,它是配备国产化科考作业设备的载人潜水器支持保障母船,为深潜作业注入 “中国芯” 力量。从设备维护到数据传输,国产化设备确保各环节高效稳定,为潜水器提供全方位支持。在与 “奋斗者号” 配合中,保障万米载人深潜作业有序开展,无论是精密仪器校准,还是物资精准补给,都展现出强大保障实力,让中国深潜科研团队底气十足向海洋最深处进发。
如今,新入列的 “探索三号” 更是将中国载人深潜保障推向新高度。它的破冰能力让极地科考不再遥不可及,月池系统在浮冰下正常作业,让中国科学家得以涉足极地深海,开启极地海洋生态、地质演化新篇章。在未来,它将带领中国科考队深入北冰洋,探秘冰盖下神秘海洋生态,寻找气候变化下极地海洋的响应规律,全方位拓展中国海洋科考版图。
(二)实践应用与国际合作
凭借先进的潜水器与科考船,中国载人深潜成果斐然,正从深海科研大国向强国稳步迈进,国际合作的步伐也愈发坚实有力。
蛟龙号多年来驰骋大洋,在全球海域留下足迹。从西北印度洋到西太平洋,它深入热液区,发现海底 “黑烟囱” 与独特黑暗生态系统,为认识海底热液成矿、生命起源提供一手资料;在南海精准圈定多金属结核试采靶区,推动深海资源开发前行;在马里亚纳海沟,挑战深渊极限,带回深渊海水、生物样品,助力深渊科学发展。
深海勇士号扎根印度洋,在西南印度洋热液区,面对高温热液、复杂地质,单月高频次下潜,采集热液流体、硫化物等样品,摸清热液区分布规律,见证海底 “活火山” 般热液活动,为海洋地质、生命演化研究提供关键样本,让中国在印度洋科考领域站稳脚跟。
奋斗者号则聚焦全球海沟,屡屡万米深潜,探寻深渊生命,发现适应极端高压、低温、黑暗环境的新物种,揭示生命顽强与多样;挖掘海沟地质构造,剖析板块俯冲、海底扩张奥秘,为地球动力学研究添砖加瓦,成为国际深渊科考领域 “领航者”。
国际合作层面,中国开放胸怀,拥抱世界。蛟龙号、深海勇士号、奋斗者号多次搭载外籍科学家下潜,共享深海探秘机遇。不同肤色、不同国籍科研人员携手,在海底探索中碰撞思想火花,共同攻克海洋生态、地质难题,推动国际深海科研进步,彰显大国担当,携手各国共绘海洋科技发展新蓝图,向着人类全面认识海洋、守护海洋、合理利用海洋的美好愿景奋勇前行。
五、未来展望
(一)对深海研究与资源开发的推动
随着中国载人深潜能力稳步迈向全海域,一幅充满无限可能的深海蓝图正徐徐展开,对深海研究与资源开发的推动作用愈发凸显。在深海研究领域,这意味着科学家们将得以深入全球各个海域的神秘角落,探究那些隐藏在黑暗深渊中的地球奥秘。从海洋地质板块运动到深海热液生态系统,从全球气候变化下海洋的响应机制到生命起源的线索追寻,全方位、深层次的科考将成为常态。例如,在深海热液区,那里高温、高压且富含矿物质的特殊环境孕育着独特的生态群落,可能隐藏着地球早期生命演化的关键信息,借助全海域拓展的深潜能力,科研团队能够更频繁、精准地抵达这些区域,长期监测热液活动变化及其对生物群落的影响,填补人类对极端环境生态认知的空白。
资源开发层面,深海宛如一座巨大的 “蓝色宝库”,蕴藏着海量尚未开发的宝藏。其中,锰结核作为一种分布广泛的深海矿产资源,富含锰、铜、镍、钴等多种金属元素,是制造高性能电池、特种钢材等关键工业产品的重要原料。过往因技术受限,对其开发遥不可及,如今中国载人深潜能力的进阶打破了这一困境,通过高精度探测与采样技术,能够精准定位锰结核富集区,详细评估储量与开采难度,结合后续研发的环保型开采工艺,有望实现规模化、可持续开发,为国家战略资源储备注入源源不断的 “深蓝动力”,缓解陆地资源日益枯竭的压力,开启海洋资源利用新纪元。
(二)国际合作的新平台
展望未来,中国载人深潜能力向全海域拓展无疑将搭建起一座国际合作的坚实桥梁,成为各国携手共进、探索深海奥秘的崭新平台。在海洋这个全球联通的宏大生态系统面前,任何一个国家的探索都只是管中窥豹,唯有各国携手,方能拼凑出完整拼图。一方面,中国先进的载人深潜技术、科考船资源以及积累的海量深海数据,将以开放包容之姿与世界共享。例如,在深海生态监测数据方面,不同海域的温度、盐度、洋流变化以及生物分布数据互通有无,能让各国科学家构建起更精准的全球海洋生态模型,共同应对海洋酸化、生物多样性减少等全球性生态危机;在深潜技术研发经验上,从耐压材料制造工艺到复杂水下航行操控技术,交流互鉴可加速全球深潜技术迭代升级,降低各国研发成本与风险。
另一方面,国际联合科考航次将愈发频繁。各国科研团队可依据自身专长组队,共同搭乘中国先进科考船,搭载中国或他国深潜器奔赴目标海域。如在北极科考中,中国的破冰科考船为队伍破除坚冰阻碍,北欧国家凭借其对极地海洋生态长期研究经验指导采样重点区域选择,再利用中国高精度采样设备收集珍贵样本,返回陆地后各国实验室联合分析数据,从多学科、多角度深挖北极海域在全球气候变化中的关键作用,共商海洋生态保护策略,将深海开发与保护协同推进,真正实现人类与海洋的和谐共生,让深海的无尽潜能转化为全球可持续发展的澎湃动力,向着星辰大海携手奋进。
六、结论
从 “蛟龙号” 开启深海探测新纪元,到 “深海勇士号” 迈出国产化坚实步伐,再到 “奋斗者号” 勇攀深海科技巅峰,以及 “探索三号” 为全海域科考注入强大动力,中国载人深潜能力向全海域拓展之路写满辉煌。这一路,是科研人员的坚守与奋进,是技术的迭代与突破,是国际合作的开放与包容。如今,中国不仅能探秘深海热液区、深渊海沟,还能涉足极地冰海,挖掘深海资源、守护海洋生态。展望未来,随着技术持续精进、国际合作不断深化,中国必将在深海领域创造更多奇迹,为人类认识海洋、保护海洋、利用海洋贡献磅礴的中国力量,向着那片深邃无垠的海洋,逐梦不止,破浪前行。