为推动中国深海运载技术发展,为中国深海勘探、海底作业研发共性技术,我国于2002年启动“蛟龙号”载人深潜器的自行设计、自主集成研制的作业型深海载人潜水器,也是目前世界上下潜能力最深的作业型载人潜水器。“蛟龙号”载人潜水器设计最大下潜深度为7000米,可在占世界海洋面积99.8%的广阔海域中使用。
“蛟龙号”载人深潜器长8.2米、宽3.0米、高3.4米,空重不超过22吨,最大荷载是240公斤,最大速度为每小时25海里,巡航每小时1海里。
2009年至2012年,接连取得1000米级、3000米级、5000米级和7000米级海试成功。2012年6月27日,“蛟龙”号载人深潜器在马里亚纳海沟海试中,最大下潜深度达7062.68米,再创中国载人深潜记录,也是世界同类作业型潜水器最大下潜深度纪录。标志着我国系统地掌握了大深度载人潜水器设计、建造和试验技术,实现了从跟踪模仿向自主集成、自主创新的转变,跻身世界载人深潜先进国家行列。
“蛟龙”号具有近底自动航行和深海悬停定位、高速水声通信三大技术突破。
1.近底自动航行
“蛟龙”号具备自动航行功能,可以完成三种自动航行:自动定向航行,驾驶员设定方向后,“蛟龙号”可以自动航行;自动定高航行,这一功能可以让潜水器与海底保持一定高度,自动定高功能可以让“蛟龙号”轻而易举地在复杂环境中航行,避免出现碰撞;自动定深功能,可以让“蛟龙号”保持与海面固定距离。
2.深海悬停定位
一旦在海底发现目标,“蛟龙号”由驾驶员行驶到相应位置,“定住”位置,与目标保持固定的距离。在海底洋流等导致“蛟龙号”摇摆不定,机械手运动带动整个潜水器晃动等内外干扰下,针对作业目标做到精确地“悬停”,这可以运载科学家和工程技术人员进入深海,在海山、洋脊、盆地和热液喷口等复杂海底进行机动、悬停、正确就位和定点坐坡,有效执行海洋地质、海洋地球物理、海洋地球化学、海洋地球环境和海洋生物等科学考察。
3.高速水声通信
“蛟龙号”潜入深海数千米,为保持与母船保持联系,科学家们研发了具有世界先进水平的高速水声通信和海底微貌探测技术,可以高速传输图像和语音,探测海底的小目标。这一技术可使“蛟龙号”具备深海探矿、海底高精度地形测量、可疑物探测与捕获、深海生物考察等功能,可以开展对多金属结核资源进行勘查,可对小区地形地貌进行精细测量,可定点获取结核样品、水样、沉积物样、生物样,可通过摄像、照相对多金属结核覆盖率、丰度等进行评价等;对多金属硫化物热液喷口进行温度测量,采集热液喷口周围的水样,并能保真储存热液水样等;对钴结壳资源的勘查,利用潜钻进行钻芯取样作业,测量钴结壳矿床的覆盖率和厚度等;可执行水下设备定点布放、海底电缆和管道的检测,完成其他深海探询及打捞等各种复杂作业。
我国是继美、法、俄、日之后世界上第五个掌握大深度载人深潜技术的国家。在全球载人潜水器中,“蛟龙号”属于第一梯队。目前全世界拥有6000米以上深度载人潜水器的国家包括中国、美国、日本、法国和俄罗斯。
1.美国“的里雅斯特”号
建造时间:1960年
下潜深度:10916米(近11千米)
水下时长:20分钟
1960年,皮卡德和美国海军军官唐·沃尔什乘坐一艘名叫“的里雅斯特号”的深海潜水器前往南太平洋最深处的马里亚纳海沟探险,并抵达了海平面以下近11公里处(10916米)的地方。这是人类有史以来首次抵达海底最深之处。由于海底压力,深海潜水器一块19厘米厚舷窗玻璃在下潜时出现轻微裂痕,皮卡德在海底呆了20分钟后不得不匆匆上浮,没有拍过照片。由于当时的材料科学技术发展所限,潜水器重达150吨,活动能力非常差,上下花了8个小时。
2.美国“深海挑战者”号
建造时间:2012年
下潜深度:10898米
水下时长:3个小时
2012年3月,美国著名导演詹姆斯·卡梅隆独自乘坐潜艇“深海挑战者”号,下潜至马里亚纳海沟10898米深海底。但由于此类潜水器是直上直下,缺乏较好的海底活动能力,卡梅隆只呆了3个小时就上来了,甚至连深海生物都没拍摄到。
3.日本“深海6500”号
建造时间:1989年
下潜深度:6527米
水下时长:8小时
日本1989年建成了下潜深度为6500米的深海6500潜水器,水下作业时间8小时,曾下潜到6527米深的海底,创造了当时作业型载人潜水器深潜的新纪录。它对6500米深的海洋斜坡和大断层进行了调查,并对地震、海啸等进行了研究,已经下潜了1000多次。
4.俄国“和平二号”
建造时间:1987年
潜水深度:6000米
水下时长:17至20小时
俄罗斯是当前世界上拥有载人潜水器最多的国家,比较著名的是1987年建成的“和平一号”和“和平二号”两艘6000米级潜水器。带有十二套检测深海环境参数和海底地貌设备,最大的特点就是能源比较充足,它可以在水下呆17至20个小时。
5.法国“鹦鹉螺”号
建造时间:1985年
下潜深度:6000米
水下时长:暂缺
法国1985年研制成的“鹦鹉螺”号潜水器最大下潜深度可达6000米,累计下潜了1500多次,完成过多金属结合区域,深海海底生态等调查,以及沉船、有害废料等搜索任务。
“蛟龙号”是当前世界上下潜深度最大的作业型载人潜水器。它的研制与应用,极大地提振了我国自主研发深海重大装备的信心和决心,推动了万米级载人潜水器、万米级无人潜水器等深海重大装备的立项,加快了我国载人潜水器谱系化的发展步伐。