2019年8月底，中央電視臺和央廣新聞連續(xù)報道了萬米深潛器載人球艙出廠驗收的新聞，觀后令人大受鼓舞，這標志著我國科研人員研制的深海潛水器即將實現(xiàn)歷史性的超越，這將使我國深海潛水器在世界上，從“并跑”到“領(lǐng)跑”又向前邁出了關(guān)鍵性一步。
國際上將深度1000米以下水深的海洋，稱之為深?！，F(xiàn)在國際上對海洋，特別是深海的科學(xué)技術(shù)探索和研究，已經(jīng)成為了熱點領(lǐng)域，是人類解決資源短缺、拓展生存空間的戰(zhàn)略必爭之地，也是全球軍事與經(jīng)濟競爭的重要領(lǐng)域。人要下潛到千米以下的深海，必須要研制生產(chǎn)載人深潛器，要研制載人深潛器，就必須攻克深潛器載人球艙這個最關(guān)鍵部件的研制難題。載人潛水器球艙要保證乘坐者的絕對安全，耐壓是載人球艙材料的關(guān)鍵性指標，解決制作載人球艙材料研發(fā)和制作工藝成為了我國科研人員必須面對的首道課題。載人潛水器，特別是深海載人潛水器，是海洋開發(fā)的前沿與制高點之一，其制造水平可以體現(xiàn)出一個國家材料、控制、海洋學(xué)等領(lǐng)域的綜合科技實力。
在談我國研制載人深潛器的重要性之前，先讓我們來簡要了解一下世界載人深潛器發(fā)展的歷程。
載人深潛器的前生今世
人類出于對海洋的好奇，很早就開始了潛水器的研制。最早的載人潛水器出現(xiàn)在大約公元前四世紀，亞里士多德（Aristotle）曾經(jīng)記載過一種供潛水員采集海綿的小型“潛水鐘”。這種裝置像一個倒扣的水杯，潛水員不必露出水面，只需將頭伸入到潛水鐘內(nèi)部進行換氣。由于技術(shù)的限制，這樣的潛水器只能讓潛水員在230~300米范圍內(nèi)進行采集活動。真正意義上的載人深海潛水器“曲斯特Ⅰ”號。1960年1月23日，美國人唐·華爾什和深潛器發(fā)明者的兒子丁·皮卡特乘坐“曲斯特Ⅰ”號，在太平洋馬里亞納海溝下潛達到深度1.09萬米(海溝最深11034米)，創(chuàng)造了人類下潛最深海溝的歷史紀錄。
目前，世界上潛深達到4000米以上的深潛器被法國、美國、日本、俄羅斯、中國等國家使用。世界上現(xiàn)役的可以下潛到3500米以上的自航式大深度載人潛水器有美國的“阿爾文”號、法國的“鸚鵡螺”號、俄羅斯的“和平1”號和“和平2”號、日本的“深海6500”號、中國的“蛟龍”號和“深海勇士”號。其中，美國的“阿爾文”（ALVIN）號潛水器利用效率最高，自1964年建造下水以來，共下潛了4100余次，每年下潛達百次以上。美國現(xiàn)已建成新型的“阿爾文”（ALVIN）號潛水器來替代老的“阿爾文”（ALVIN）號，新型“阿爾文”（ALVIN）號潛水器可以下潛到6500米的深度，保持原有每天下潛一次的工作方式，具有24小時內(nèi)下潛2次的能力，確保了美國在深海研究和深海技術(shù)方面處于領(lǐng)先地位。
世界各大工業(yè)國爭相研制大潛深載人深潛器，說明各國對海洋勘探和開發(fā)的重視，但是研制開發(fā)深海潛水器也是有很大技術(shù)難度的一個綜合性工程，我國載人潛水器從立項到研制成功，經(jīng)歷了曲折艱難的發(fā)展過程。
筆者在這里只想談?wù)勢d人潛水器的核心部件——載人潛水器球艙的研制和發(fā)展歷程。載人潛水器球艙是深海載人潛水器的最核心部件之一，是保證潛航員安全最重要的屏障。國產(chǎn)深海載人深潛器的研究也是經(jīng)歷了“跟跑”“并跑”再到“領(lǐng)跑”“超越”的發(fā)展歷程。
“跟跑”“并跑”
國產(chǎn)載人潛水器從國家“十五”計劃開始，1993年確立了“十五863重大專項大深度載人潛水器”項目，于2002年正式立項。深潛器載人球艙在設(shè)計上需要一種在下潛和上浮的過程中，克服深海壓強，保持硬度不變形且海水對它幾乎沒有任何腐蝕作用的金屬材料。“鈦”金屬成為了不二之選，因為鈦合金不僅強度高，具有很強的韌性，它還有一個超強的特性，那就是海水幾乎對鈦沒有任何腐蝕作用。在制作工藝上，國外的載人球艙使用的都是瓜瓣焊接，也就是先制造西瓜瓣，再焊接為一個整球，不僅焊縫多、工期長，而且安全性方面有待提高。汲取借鑒國外的工藝設(shè)計，我國的科研技術(shù)人員連續(xù)攻克寬厚板成型、半球沖壓成型、電子束焊接等技術(shù)難關(guān)，成功研制出了4500米載人潛水器球艙，并用于國產(chǎn)載人潛水器“深海勇士”號，實現(xiàn)了4534米的最大下潛深度，使我們在深海探測、科學(xué)研究領(lǐng)域，邁出了堅實的一步，并擁有了更多的話語權(quán)。
隨著我國載人深潛器“深海勇士”號的研發(fā)海試成功，要研制擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的萬米載人潛水器，就成為了我國深海探測科研人員的下一個目標。特別值得一提的是，隨著深潛器國產(chǎn)化步伐的不斷邁進，能研發(fā)生產(chǎn)讓人乘坐并下潛到萬米深海的最核心的鈦合金載人球艙的企業(yè)，也備受關(guān)注。
國產(chǎn)4500米深潛器鈦合金載人球艙研制成功備受關(guān)注。2016年6月3日，中共中央總書記、國家主席習(xí)近平在北京國家展覽館舉辦的“十二五”科技成就展上對寶鈦集團研制生產(chǎn)的4500米載人球艙顯示出濃厚的興致，聽取了丁抗教授介紹后，說到：“這上面的每一個零部件，都不容易。”國務(wù)院總理李克強當(dāng)天也對球艙研制成功給予高度評價，并鼓勵和要求項目研制要向下潛得更深去努力。2018年4月，習(xí)總書記在海南考察中國科學(xué)院深海科學(xué)與工程研究所時，再次表達了對寶鈦自主研發(fā)的深潛器載人球殼技術(shù)的關(guān)注。同年，寶鈦集團“4500米深潛器用TC4ELI鈦合金載人球殼制造技術(shù)”項目，獲得了鈦行業(yè)2018年中國有色金屬科學(xué)技術(shù)一等獎。
同期，我國還建造了潛深達到7062米的“蛟龍”號深潛器，也頻頻見諸于各大新聞媒體。但是遺憾的是“蛟龍”號所用的浮力材料是英國制造，機械臂是美國制造，載人艙是俄羅斯制造。
“領(lǐng)跑”“超越”
隨著潛水器下潛深度和球艙尺寸增大，研制難度成倍增加。制造萬米載人深潛器對于我國的材料工業(yè)來說，又是一次重要的考驗，也是一次創(chuàng)新工藝的檢驗，想要建造屬于自己的萬米級全海深載人潛水器，我們必須迎接新的挑戰(zhàn)。
2014年，我國的科研人員又將目光放到了萬米深潛器的研制上，開始針對全海深載人潛水器用載人艙材料等關(guān)鍵技術(shù)，展開深入的調(diào)研論證和先期研究工作。2016年，科技部“全海深載人潛水器用鈦合金載人艙研制”項目立項后，組建成立了全海深鈦合金載人艙研制國家隊。經(jīng)過廣大科研人員夜以繼日的技術(shù)攻關(guān)和艱苦努力，成功突破多項關(guān)鍵技術(shù)，填補國際上鈦及鈦合金領(lǐng)域多項技術(shù)空白。歷時3年6個月，國家重點研發(fā)計劃 “全海深載人潛水器用鈦合金載人艙研制”項目研制，取得了里程碑式的進展，國產(chǎn)萬米深潛器載人球殼于2019年8月31日從寶集團完工出廠。央廣新聞第一時間發(fā)布了這一消息，讓國內(nèi)關(guān)注鈦產(chǎn)業(yè)發(fā)展的人士異常興奮，筆者作為業(yè)內(nèi)人士，也感到無比的振奮和自豪。全海深載人艙研制成功標志著我國鈦合金科學(xué)技術(shù)和制造成形工藝進入國際前列。
期待“超越”
美國深海探索止步于20世紀六十年代，但是近些年也開始了深潛器的更新，在為新的深海探索做著相應(yīng)的準備。我國探索深海近些年取得了一些成績，但是我們繼續(xù)下潛的腳步不會停止，尤其是海洋特別是深海的神秘面紗，亟待我們的科研人員逐步揭開，并深入研究、探索和認知。就目前而言，我們要在深海研究、深海探測實現(xiàn)真正意義上的“領(lǐng)跑”乃至“超越”，還有很長的路要走，我們的科研人員還不能停留在短暫的喜悅上。據(jù)有關(guān)報道，我國正在建造的萬米載人潛水器，具備覆蓋全球海洋100%海域的作業(yè)能力，處于世界先進水平。2020年，中國自主研發(fā)制造的全新一代載人潛水器計劃將在世界海洋最深處的馬里亞納海溝進行海試，預(yù)計下潛深度超過1萬米。這個萬米載人潛水器，將成為世界上下潛深度最大，最先進的潛水器之一。將使我國深海探測與裝備領(lǐng)域的研制技術(shù)在國際上，實現(xiàn)由“并跑”到“領(lǐng)跑”的歷史性跨越。
我們拭目以待！