2019年8月底，中央電視臺和央廣新聞連續(xù)報(bào)道了萬米深潛器載人球艙出廠驗(yàn)收的新聞，觀后令人大受鼓舞，這標(biāo)志著我國科研人員研制的深海潛水器即將實(shí)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(diǎn)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(jì)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(gè)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(biāo)，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(diǎn)之一，其制造水平可以體現(xiàn)出一個(gè)國家材料、控制、海洋學(xué)等領(lǐng)域的綜合科技實(shí)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(jì)，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(gè)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(jìn)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(jìn)行采集活動(dòng)。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(dá)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(jì)錄。
目前，世界上潛深達(dá)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(dá)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(shí)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(gè)綜合性工程，我國載人潛水器從立項(xiàng)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(jì)劃開始，1993年確立了“十五863重大專項(xiàng)大深度載人潛水器”項(xiàng)目，于2002年正式立項(xiàng)。深潛器載人球艙在設(shè)計(jì)上需要一種在下潛和上浮的過程中，克服深海壓強(qiáng)，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?yàn)殁伜辖鸩粌H強(qiáng)度高，具有很強(qiáng)的韌性，它還有一個(gè)超強(qiáng)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(gè)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(jì)，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(shí)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(jiān)實(shí)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(gè)目標(biāo)。特別值得一提的是，隨著深潛器國產(chǎn)化步伐的不斷邁進(jìn)，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(tuán)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(gè)零部件，都不容易。”國務(wù)院總理李克強(qiáng)當(dāng)天也對球艙研制成功給予高度評價(jià)，并鼓勵(lì)和要求項(xiàng)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?？茖W(xué)與工程研究所時(shí)，再次表達(dá)了對寶鈦?zhàn)灾餮邪l(fā)的深潛器載人球殼技術(shù)的關(guān)注。同年，寶鈦集團(tuán)“4500米深潛器用TC4ELI鈦合金載人球殼制造技術(shù)”項(xiàng)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(jiǎng)。
同期，我國還建造了潛深達(dá)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(jī)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(yàn)，也是一次創(chuàng)新工藝的檢驗(yàn)，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(xiàng)目立項(xiàng)后，組建成立了全海深鈦合金載人艙研制國家隊(duì)。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(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，填補(bǔ)國際上鈦及鈦合金領(lǐng)域多項(xiàng)技術(shù)空白。歷時(shí)3年6個(gè)月，國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃 “全海深載人潛水器用鈦合金載人艙研制”項(xiàng)目研制，取得了里程碑式的進(jìn)展，國產(chǎn)萬米深潛器載人球殼于2019年8月31日從寶集團(tuán)完工出廠。央廣新聞第一時(shí)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(biāo)志著我國鈦合金科學(xué)技術(shù)和制造成形工藝進(jìn)入國際前列。
期待“超越”
美國深海探索止步于20世紀(jì)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(zhǔn)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(rèn)知。就目前而言，我們要在深海研究、深海探測實(shí)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(bào)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(jìn)水平。2020年，中國自主研發(fā)制造的全新一代載人潛水器計(jì)劃將在世界海洋最深處的馬里亞納海溝進(jìn)行海試，預(yù)計(jì)下潛深度超過1萬米。這個(gè)萬米載人潛水器，將成為世界上下潛深度最大，最先進(jìn)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(shí)現(xiàn)由“并跑”到“領(lǐng)跑”的歷史性跨越。
我們拭目以待！