一路“潜”行：中国万米深潜的光荣与梦想

陈瑜

随着对深海认识的深入，建造谱系潜水器全面掌握核心技术成为越来越多业内人士的共识。m，如果成年人步行需要2.5小时左右，汽车需要15分钟左右。然而，向着万米深海，中国载人深潜队老中青三代科研人员已经走了近20年。

2020年11月10日，中国万米载人潜水器“奋进”号在西太平洋马里亚纳海沟创下10909米的新纪录。随后，习近平总书记在贺信中说:奋进号的研制和海试成功，标志着中国有能力进入世界海洋的最深处进行科学探索和研究。

42岁的叶聪无疑是幸运的。如今，他是奋进号的首席设计师。19年前刚大学毕业，进入无锡的中国702船。他接触了蛟龙号载人潜水器项目。对于许多从事潜水器技术研发的研究人员来说，这可能是一个千载难逢的机会。“我有一种深深的感觉，我深深地参与到国家科技的进步中，这是我一生中最幸福的事。”叶聪说。

20年来，深潜人把自己的命运与中国载人深潜紧紧联系在一起。蛟龙号从600米跨入7000米，深海勇士号退到4500米深度实现关键设备国产化，奋斗者号标志着中国在载人深潜领域达到世界领先水平...对于包括叶聪在内的奋斗者来说，奋斗者是一个新的开始。十年的坚持，终于等来了载人深潜的发展命令。

中国船舶工业集团公司首席专家、702所“奋进”号副总设计师胡铮第一次听到俄罗斯“和平号”的名字是在1992年。作为一个刚刚进入702所的年轻人，他参加了中国载人深潜器的可行性讨论。说到外国的RD，“Mir”是一个无法回避的词。这是一个最大下潜深度为6000米的潜水器。

从那时起，包括胡铮在内的许多研究人员心中都有一个梦想——中国什么时候能拥有自己的和平号空间站？

1992年，国家863计划首次面向全国征集海洋领域的研究方向。

以702所为主，国内相关科研院所多位院士、专家参与讨论，提出了设立载人潜水器的方向，但当时未获批准。后来，担任7000米载人潜水器“蛟龙号”总设计师的中国工程院院士徐芑南分析了原因。首先，项目需要明确的用户和需求。当时作为重要用户的中国大洋协会成立不久，对载人潜水器没有需求。第二是要有技术基础，当时客观上不具备。

2001年，中国大洋协会在东太平洋获得7.5万平方公里的多金属结核矿区，拥有专属探矿权和优先采矿权，载人深潜有明确的用户和需求。在技术上，1995年，由徐芑南担任总设计师的6000米无缆水下机器人CR-1试验成功，奠定了载人深潜的技术基础。

深海缺乏应有的地位，一直是我国海洋科学研究领域的遗憾。此时，中国的载人潜水器研发似乎看到了曙光。

早在2000年1月，中国大洋协会就组织全国各海洋领域专家进行论证。随后，国内海洋界的10位院士和15位教授进行了深入讨论，达成了发展载人潜水器的共识，并于2001年2月上报科技部。

2001年6月，刚刚履新科技部部长的徐冠华参观了702所，听取了载人潜水器研制的技术汇报。

“我从心里支持这件事。一个充满活力的民族，迟早要走向深海。”徐冠华告诉记者，新世纪初，中国空对海洋战略和相关科技的预先重视，是载人深潜最终立项的背景。

2001年底，各方专家完成了论证报告。徐冠华评估了形势并做出了决定。半年后，科技部批准立项。

回顾蛟龙之初，徐冠华说:“一个真正有巨大机会的项目，不可能得到所有人的认可，也不可能没有争议。”

10年的坚持，中国深潜科研团队终于等来了最重要的使命，一场深海技术领域的攻坚战拉开帷幕。

“奋斗者”号正在注水下潜。图片|中国科学院经过10年的坚持，中国深潜科研团队终于等来了最重要的使命，一场深海技术领域的攻坚战开始了。奋进号正在潜水。图片|中国科学院

启发电影《蛟龙》的设计

2005年，702研究所的研究人员开始追寻7年前上映的好莱坞电影《泰坦尼克号》。其中包括胡铮，他不喜欢电影，也无意追求浪漫。

显然，胡铮关注的并不是大众化的爱情故事，而是电影中让他仰慕已久的“和平”。此时项目已经立项3年，但团队中只有两个人见过真正的深海潜水器。对于大多数人来说，要了解潜水器，只能依靠国外的科普书籍和影视作品。

虽然效果有限，但胡铮和他的同事们仍然购买DVD，专注地盯着屏幕，试图找出并讨论每一张关于潜水器的图片。

《泰坦尼克号》将书中的文字描述进行了可视化展示：渊黑黮暗的海底亮起几束灯光，“和平”号潜水器伸出龙虾钳一般的液压手臂，小心翼翼地在沉船的残骸间翻找。驾驶者屏息凝视摄像机传来的影像，门板搬开，铁箱映现，机械手臂用类似进食的动作，把来之不易的收获夹回潜水器前部的篮中，机械大手将潜水器提升出水，欢呼声响彻甲板。

“奋斗者”号全海深载人潜水器交付。图片| 人民视觉泰坦尼克号形象地展示了书中的文字描述:深邃漆黑的海底亮起了几盏灯，潜水器“和平”号伸出龙虾钳般的液压臂，小心翼翼地在沉船残骸中翻找着。司机屏息凝视着摄像机传来的图像。门板挪开了，铁盒子倒映出来。机械臂用一个类似吃饭的动作把来之不易的收获夹回潜水器前的篮子里。机械手将潜水器托出水面，欢呼声响彻甲板。"奋进"号全海深载人潜水器交付使用。图片|人民视觉

1991年研究生毕业时，爱读海底两万里的胡铮选择了702所，致力于深海载人潜水器的设计和研发。上世纪90年代，由于国家投入少，条件差，身边的同事纷纷离开海洋科研岗位。包括胡铮在内的“留守”人员，不仅搞科研，还到处去市场，免费给人打工，为的是检验设计的潜水器能否满足后续改进的实际工程要求。虽然科研人员在坚持和等待中做了很多事情，但当机会真正到来时，他们还是明显感到吃力。

起初，中国研究人员期望与俄罗斯开展国际合作，但对方甚至拒绝了我们参观“和平”号的申请。

2001年接到邀请电话时，徐芑南已经从702所退休6年了，但他心里一直有一个愿望，就是想看看中国人自主研制的深潜载人潜水器能在深海里遨游。

“来不及了！赶紧回研究所！”当时，徐芑南患有高血压、心脏病，一只眼睛仅有光感，但他毅然带着妻子回到了中国。

2002年，“蛟龙”号作为我国第一艘深载人潜水器正式立项，设计目标为海底7000米。

在7000米载人深海潜水器“蛟龙”号研制成功之前，我国研制的载人潜水器最大深度只有600米。

从600米到7000米，数字背后的技术飞跃更大。而“蛟龙”计划用10年时间走完国外同行用近60年才走完的路。深海高压考验载人舱技术水平。每下潜1米，每平方米外壳承受的水压就多一吨。7000米的深度意味着每平方米7000吨的压力。

以看似不起眼的舱口盖为例。被队员们称为“深海之门”。在高压下，一旦水在常压下漏入舱内，迅速喷出的海水射进来的速度比子弹还快。

另一个重要的课题是水下通信。深海里不能用无线电波，只能用声波传递信息。中国科学院声学研究所研究员柏杨描述说，海豚的叫声或海浪的拍打声可以使潜水器发出逼真的照片，让人感到困惑。

另外，在陆地上可以用GPS定位，但在水下不能简单定位。“蛟龙”必须使用声学定位传感器和导航控制软件，这也是一个全新的课题。

“蛟龙”号的控制系统最为重要。它必须具备自动安全航行的能力，机械手工作时能够稳定悬停和定位。

不仅是在海底使用的电池、机械手、螺旋桨等技术，在陆地上使用的相当成熟的零部件，如电机、泵、阀门等，由于体积小、重量轻、压力高、在海底耐腐蚀，都很难制造。

2007年9月1日，图纸上、脑海里、梦里见过无数次的潜水器终于完成总装，外形“出炉”。2009年8月，“蛟龙”号开展1000米级海试时，徐芑南拖着行李箱，里面装满了药品、氧气机、血压计等医疗器械，坚持在船上指挥，坚守在科考队身边。

“组装好的蛟龙号集合了世界领先的深潜技术。我们在进口设备上做了很多工作，不仅仅是采购。因为7000米的深度，世界上没有现成的产品。”徐芑南非常自豪。“我可以说，通过蛟龙，我们掌握了国际公认的载人潜水器核心技术。“深海勇士”关键技术国产化率超过85%。

随着对深海认识的深入，建造谱系潜水器全面掌握核心技术成为越来越多业内人士的共识。

为了稳步攻克技术国产化，经过精心论证，2009年，我国第二艘深潜载人潜水器“深海勇士”号开始研究关键技术。其下潜深度退至4500米，但关键技术国产化率超过85%。这意味着它的研发难度不亚于蛟龙。

电池是关系到潜水器安全的最关键技术之一。蛟龙使用的国产银锌电池寿命只有一年，价格昂贵。2009年，国家863计划开始支持4500米载人潜水器关键技术国产化，包括4500米深充油锂电池的性能优化。

胡铮回忆说，当时只有一篇文章提到日本正在进行这方面的研究。到目前为止，同时起步的美国还没有正式将这种电池用于潜水器。2013年前后，时任702水下工程发展部部长的胡震正在进行电池耐压试验。没想到，电池失控烧了。

“我们紧急将研究方向从更先进调整到更安全，同时改革了板材设计，优化了制造工艺。”胡铮科技日报记者告诉记者，一个电池组由数百个单体组成，RD团队需要对每个单体进行20次加压和减压。仅这项工作就持续了3个月，24小时不间断。之后技术人员测试了单体组成的电池组在压力环境下的放电性能。

2014年和2016年分别启动了“深海勇士”的集成和海试。

对于“深海勇士”总设计师胡震来说，科技部先后部署的8个项目/课题，是8块难啃的“骨头”。

除了载人舱、锂电池、超高压海水泵，4500米载人潜水器上集成的很多国产设备样机都是在多个国家科技计划支持下形成的样机。

从2012年到2014年，是胡铮最困难的三年。虽然部分技术取得了进展，但样机与产品要求存在差距，原计划2015年完成的项目只能延期。

“大深度潜水器的使用条件十分恶劣，工况复杂。受制于我国工业生产水平，从技术到装备之间存在巨大的鸿沟。”胡震说，有些问题不是大问题，但会影响潜水器的寿命。即使速度慢一点，也要把牢技术关。例如类似鱼鳔的精密仪器超高压海水泵，直接影响潜水器的稳定航行。课题组引进竞争机制，两家承研单位在关键技术攻关基础上完成了样机研制、样机测试并组织专家验收。经过8年的艰苦攻关，我国具备了载人舱、浮力材料、锂电池、推进器、海水泵、机械手、液压系统、声学通信、水下定位、控制软件等十大关键部件的自主研制能力。

科考队员进行极地水下机器人试验。图片|新华社“深潜器的运行条件非常恶劣，工作条件复杂。受制于中国的工业生产水平，技术和装备差距巨大。”胡铮说，有些问题不是大问题，但会影响潜水器的寿命。即使速度很慢，我们也要控制住技术。比如超高压海水泵这种类似鱼鳔的精密仪器，直接影响潜水器的稳定航行。课题组引入竞争机制，两个研究单位在关键技术研究的基础上完成了样机研制、样机测试和专家验收。经过8年的艰苦攻关，我国已具备载人舱、浮力材料、锂电池、推进器、海水泵、机械手、液压系统、声通信、水下定位和控制软件等十大关键部件的自主研发能力。科考队进行了极地水下机器人实验。图片|新华社

“截至2020年12月4日，这个电池已经支持了深海勇士号310次下潜任务。”胡铮非常自豪。

有了“蛟龙”号和“深海勇士”号的底气，深潜队深藏的梦想被“点燃”——奔向万米。“奋斗者”诞生，万米海底精彩。

2017年底，焊接难题摆在“奋进”号载人舱焊接技术负责人、CSSC 725所陆一凡面前:载人舱焊接工作进展不顺利，电子束焊缝一项关键指标不达标。这也是载人舱设计团队和研制团队心中的一块巨石。

在测试板级别的原理探索测试中，这个性能已经达到了现有的工艺极限，无论参数如何调整，离指标要求还有很大距离。

关键时刻，吕一凡提出采用一种世界上没有先例的特殊电子束焊接工艺，但这种工艺需要研制一套专用设备系统。

在电子束焊接实验室，陆一凡带领团队对该系统进行了几十轮实验，均以失败告终。不信邪的吕一凡依然信念坚定，安慰团队要坚持:如果这个系统不行，就重新设计，更换系统，如果坚持的时间不够长，就延长测试时间。

加班已经成为常态。好事多磨，奇迹终于出现了。系统参数调试终于稳定达到预期范围，试板焊接性能大幅提升，焊接试验取得成功，载人舱研制也迎来重大转折。

2016年，国家“十三五”重点研发计划“深海关键技术与装备”重点项目立项。其核心任务是研制全海域万米深度的载人潜水器。万米载人潜水器要承受1000个大气压，相当于2000头非洲象踩在一个人的背上。潜水器上如此大的压力对潜水器的材料和结构设计提出了巨大的挑战。

以往潜水器使用的主要材料，在万米海深的极限压力下，无论是强度还是韧性都达不到要求。

中科院金属所研究员、“奋进”号载人舱球形“壳体”牵头研究单位、“全海深载人潜水器”载人舱项目负责人杨锐说，金属所独创的新型钛合金材料成功解决了载人舱材料的强度、韧性和可焊性问题。

海试期间，“奋进”号的节奏控制得非常好:在5000米、7000米和8000米深度每天下潜一次，在9000米深度隔天下潜一次，在10000米深度每两天下潜一次。更重要的是，在第二阶段的万米海试中，许多设备保持了零故障记录。

胡铮说，这些设备的优异性能得益于设计的完善和陆地上的细致测试。“这是载人深潜技术、装备和队伍成熟度的最充分体现。”

“各位观众，万米海底很精彩。希望我们能通过奋斗者号的画面给大家展示万米海底。”11月10日，“奋进”号成功降落在世界上最深的地方马里亚纳海沟，三名潜航员首次通过水声通信系统表达了自己的感受。做载人深潜不是做冒险家。

相比设计师，微胖的叶聪作为飞行员的名气更大，俗称“深海兄弟”。

设计师为什么要自己潜水？叶聪说，对于设计师来说，如果不潜水，设计只能来自记录的数据。如果他们亲自下潜，是提高潜水器实用性和总结设计方法的绝佳机会。

蛟龙号3000米海试期间，潜水器在2000米深度多次出现电气绝缘故障，这意味着外壳可能会漏电或短路，后果不堪设想。包括叶聪在内的潜水员可以选择马上上去，但请示后，他们最终决定先在甲板上做好充分准备。如果在水下出现这种情况，应适当延长测试时间，并努力关注每一项野外数据。正是在这一段时间的努力下，他们终于如愿以偿地解决了故障，积累了大量有价值的数据。

叶聪说，做载人深潜，不是做冒险家。载人深潜，不仅要勇敢突破下潜深度，还要做好潜水器的各项功能和作业能力。“我们的工作不能有一点瑕疵。”702所技术员杜坤，亲身经历了三个潜水器的研制，对所承担的工作很熟悉，但还是不敢马虎。

杜每次海试都不戴手表、戒指甚至钉子等任何硬物，怕摩擦或撞击密封锥影响密封效果。在惊涛骇浪中锻造的中国载人深潜精神——严谨求实、团结协作、拼搏奉献、勇攀高峰，融入了每一位参试人员和试验团队的血液。

在2020年的海试中，搭载“奋进”号的“发现一号”船遭遇了两次台风和几次低压，尤其是在前往马里亚纳的途中。一路风高浪急，很多人晕船。但在抵达马里亚纳几个小时后，奋进号顺利进行了首次下潜。

"每个人都没有强调努力工作，但我知道这是努力工作."72所所长何春荣说，他很少接到前方的信息，但有一天，他被奋进号临时党委副书记杨申申在朋友圈同一地点拍摄的两张照片所感动:第一张照片里，天刚刚破晓，迎着朝霞，下潜任务进行得如火如荼。另一艘日落号在西方沉没，潜水器被回收到船上。一天的工作时间是17小时。

2020年10月27日，“老司机”叶聪登上“奋斗者”号，在潜水器右舷见证了潜水器首次超过万米的深度。没有电影中常见的击掌庆祝和眼泪，在司机的倡议下，叶聪在万米海底享受了一顿蛋炒饭午餐。“这只是一个从4位数到5位数的数字变化。和十几年前相比，心态更轻松了。”

科技部部长王志刚说，“奋进号的研制成功和万米级海试的突破，是新体制的生动实践，将为深海科学考察和精细海底作业提供坚实的技术基础，为下一步深海能源、材料等高新技术产业发展提供强大动力。”

在“蛟龙”号和“深海勇士”号历次海试中，每次下潜前，胡铮总是第一个来到后甲板，爬上爬下潜水器的护栏，像自己的孩子一样仔细检查每一个部位，确保万无一失。他还是习惯潜到后甲板，但明显感觉轻松多了。

近20年来，中国载人深潜队一直保持着30年以上的平均年龄。“如今，这支队伍的骨干都是80后，就像我们的载人深潜事业一样朝气蓬勃。他们出色的工作是我们深潜成功的最大基石。”胡铮说。

习近平总书记称赞中国载人深潜科研团队:从蛟龙号、深海勇士到今天的奋斗者，你们以严谨科学的态度和自力更生的勇气，践行了“严谨求实、团结协作、拼搏奉献、勇攀高峰”的中国载人深潜精神，为科技创新树立了典范。

◎来源|科技日报