大国重器！国产载人潜水器，跋涉万米深海

原标题：国产载人潜水器，跋涉万米(wànmǐ)深海（瞰前沿·大国重器） 海南三亚，鹿回头半岛。中国科学院深海科学与工程(gōngchéng)研究所坐落于此，科学家们以科研为舟，探秘(tànmì)深海。 新西兰，普伊斯哥海沟。今年年初(jīnniánniánchū)，中国自主研发的载人(zàirén)潜水器“奋斗者”号满载一批宝贵的生物样品上浮。日前，我国科学家对在马里亚纳海沟、雅浦海沟等科考航次中获得的深渊钩虾(xiā)样本进行研究，相关成果发表于国际期刊《细胞(xìbāo)》。 从国内自主研发到国际科考合作，“深海勇士”号、“奋斗者”号等载人(zàirén)潜水器在“探索”系列科考船的(de)搭载下，向更深(gēngshēn)更远的大海(dàhǎi)进发。让我们在同潜航员与科学家的对话中，了解载人潜水器纵横深海的绝技。 闯深海，载人潜水器有(yǒu)啥绝技 海洋不仅蕴含(yùnhán)丰富资源，也藏(cáng)着地球演化与生命起源的线索。作为人类(rénlèi)潜向深海的交通工具，载人潜水器需要应对无光、高压、低温等多重考验。 从“蛟龙”号(hào)7000米级载人潜水器入海，到国产化率达到95%的(de)“深海勇士”号4500米级载人潜水器的成功研发(yánfā)，再到“奋斗者”号全海深(hǎishēn)载人潜水器实现极限深潜……向万米深海逐步“跳跃(tiàoyuè)”，载人潜水器可谓“身怀绝技”：除了“沉下去”“浮起来(qǐlái)”，还“看得清”“可通话”，要在沉浮之间听声辨位，完成采集岩石、文物、生物样品等任务，为深海研究带回一手资料。 王硕（中国科学院深海科学与工程研究所(yánjiūsuǒ)高级工程师）： 多深算“深海”？海洋生物领域将透光层以下(yǐxià)的区域(qūyù)定义为深海，深度一般在200米(mǐ)以下；对海洋工程及资源勘探开发而言，一般将水深1000米以下的区域作为深海。万米海底，压强极大，每平方米要承担1.1万吨左右的压力，这要求载人潜水器进化出(chū)高强本领。 和无人型潜水器(qiánshuǐqì)相比，载人潜水器最大的(de)特点在于拥有一套生命(shēngmìng)支持系统。以“奋斗者”号为例，研制耐高压的载人球舱是一大技术难点。经过反复试验，科学家们选择了强度与韧性均衡、相对轻、耐腐蚀的新型(xīnxíng)钛合金材料，最终制成能够应对深海巨大(jùdà)水压、搭载3名潜航员的载人球舱。 “奋斗者”号如何实现“沉下去”“浮起来”？除了应用固体浮力材料，“奋斗者”号上还装配有两组压载铁。通过携带与抛载，“奋斗者”号可以(kěyǐ)控制自身所受浮力与重力(zhònglì)的关系，实现无(wú)动力的下潜与上浮。除此之外，载人潜水器还有自己的“鱼鳔”——浮力调节系统。在海底作业时，通过海水泵进行小范围(fànwéi)的浮力调节，使潜水器能够(nénggòu)轻松完成一定深度(shēndù)范围内的航行。科学家们设计的神经网络优化算法，让“奋斗者”号能够在海底复杂地形巡航(xúnháng)、定点航行以及悬停定位，其水平(shuǐpíng)面和垂直面航行控制性能指标均达到国际先进水平。 不仅如此，在海底，“奋斗者”号(hào)还“看得清”“可通话”。“奋斗者”号装有视频灯光系统，能照亮周围十几米的海底景象，并实时记录、存储影像；兼具定时(dìngshí)和(hé)实时信息交互功能(gōngnéng)的水声通信系统，每100秒会与(yǔ)科考母船交流数据信息，可以随时发送语音，实现海底通话。 探遗址，“深海勇士”号显身手(xiǎnshēnshǒu) 今年下半年，“深海勇士”号载人(zàirén)潜水器预计将(jiāng)搭乘“探索”系列科考船在南海开展深海考古等工作。此前，“深海勇士”号已(yǐ)在南海西北陆坡一号、二号沉船遗址考古调查中“立功”。依托(yītuō)“深海勇士”号，历经3个阶段的深海考古调查已确认一号沉船遗物数量超10万件，共提取文物900余件(yújiàn)套。 陈传绪（中国科学院深海科学与工程研究所(yánjiūsuǒ)研究员）： 茫茫大海，我们如何确定沉船与文物的位置？尽管(jǐnguǎn)“靠运气”偶有所(yǒusuǒ)得，但(dàn)主要还是通过文献资料确定大致范围后，利用无人型(xíng)潜水器进行扫测，最后由“深海勇士”号等载人潜水器大展身手，进行调查与文物提取工作。 以一个8小时的(de)潜次为例，其中要进行遗址调查与文物提取(tíqǔ)。下潜之前，潜航员会就(jiù)提取文物的数量、潜次调查范围等同考古专家团队沟通，确定方案。下潜后(hòu)，“深海勇士”号通过长基线定位系统导航，确保向既定位置移动。此外，三维激光扫描仪和高清相机也有用武之地，实时记录沉船遗址的全景图与文物的相应位置，避免文物提取后遗失相关位置信息。3个玻璃(bōlí)观察窗，便于考古人员(rényuán)进行现场记录。 “深海勇士”号在深海进行考古，离不开灵巧的“手”：经过(jīngguò)改造的柔性材料机械手抗高(gāo)压、自由度高，关节能够灵活运动，最远端的(duānde)负载能力达到65公斤，可在不损害文物(wénwù)表面纹饰的前提下，将文物采集到潜水器中。未来，应用人工智能也将助力海底文物的识别(shíbié)、统计与提取，提高深海考古效率。 入深渊，“奋斗者(fèndòuzhě)”号作“捕手” 在由中国科学院牵头的“全球深渊深潜探索计划”支持下，科学家围绕深渊的生命起源、地质演化(yǎnhuà)等重大科学问题，对全球主要海沟(hǎigōu)深渊进行载人深潜科考，创造了多项世界载人深潜作业纪录，取得一系列原创性科学发现。其中，我国科学家利用“奋斗者”号载人潜水器等设备，对马里亚纳(mǎlǐyànà)海沟、雅浦海沟等科考航次(hángcì)中获得的深渊钩虾(xiā)样本进行研究，相关成果近期发表在国际学术期刊《细胞》上(shàng)。 张海滨（中国科学院深海(shēnhǎi)科学与工程研究所深海生物学研究室主任(zhǔrèn)、研究员）： 深渊，是(shì)指水深(shuǐshēn)超过6000米的深海(shēnhǎi)区域，具有超高静水压力、黑暗、低温、营养来源匮乏等特点，是地球上最极端(jíduān)的海洋环境。而深渊钩虾却自得其乐，呈现出显著(xiǎnzhù)的优势种群特征，生物量(shēngwùliàng)占主导地位。深渊生态系统中，深渊钩虾有着双重角色：既是分解者——以海洋动物尸体等腐殖质(fǔzhízhì)为主要食物来源，又是能量传递者——是深渊狮子鱼等掠食者的主要猎物。对深渊钩虾这一物种开展研究，能为深入理解生命如何适应深渊环境提供新的见解。 要研究深渊钩虾，先(xiān)要“抓”。一种抓法，是(shì)用携有笼状或桶状诱捕装置的深渊着陆器，在海底放置十几个小时来获得(huòdé)大量(dàliàng)深渊钩虾样本；另一种抓法，是“奋斗者”号作“捕手”，用机械手布放诱捕装置，虽然采集数量相对较少，但用时更短。 同文物一样，生物样本的提取与保存也有一定要求。网笼、亚克力桶、采水瓶……装置不断(bùduàn)升级，采集的深渊(shēnyuān)钩虾质量也不断提升(tíshēng)。未来，我们会制造深渊动物保真采集和培养装置，在保温保压的前提下，将(jiāng)生物活体从海底转移到实验室，更好地助力深渊生物研究。 研究获得的深渊钩虾基因组是全球已发表(fābiǎo)的“最深”的动物基因组，为(wèi)探究深渊生态系统提供了宝贵的数据资源。