载人深潜技术：自主创新跨越式发展

　　“蛟龙”号从总体方案设计，到潜水器的初步设计和详细设计，到最后的总装联调和水池实验，都由我国工程技术人员独立完成。研发团队向世界证明了中国人已经掌握了深海载人潜水器自主设计、集成创新等核心能力。
　　深海载人潜水器是深海科考和资源勘探最基本的作业装备。人类利用它探索海洋已经走过了50年历程，技术发展经历了多次飞跃。因为载人潜水器研制有着极高的技术门坎，在一些发达国家为利用深海油气资源展开一轮轮“探海行动”时，许多国家只能“望洋兴叹”，而中国并不想做一名“旁观者”。

　　深海技术的制高点
　　深海载人潜水器体现一个国家的综合技术力量，是海洋技术开发的最前沿与制高点。人类利用深海载人潜水器探索海洋已经走过了50多年的历程，目前世界上只有美国、法国、俄罗斯、日本等国相继研制成功了5艘深海载人潜水器，这些潜水器到达范围遍及海洋的大陆坡、海山顶、火山口、洋脊以及6500米深的洋底，在地质、地球化学、地球物理和海洋生物等方面取得了大量的重要发现。
　　20世纪末，随着在国际海底调查研究工作的深入，我国对载人深潜器应用需求越来越迫切。时任中国大洋矿产资源研究开发协会（以下简称中国大洋协会）项目处处长的刘峰，深感我国海洋装备的落后和载人潜水器的缺失。
　　其实早在上世纪90年代，以中国工程院院士、702所原所长吴有生教授为代表的又一批战略科学家就提出了大深度载人潜水器的构想，但由于当时没有明确用户、技术面临巨大挑战等原因，立项申请一直未获批准。
　　新世纪初，国际海底区域竞争形势日益激烈，刘峰认为，我国自主研制深海载人潜水器条件已经成熟。而在此时，载人潜水器已经被国家决策部门提上了议事日程。2001年1月，在中国大洋协会的组织下，国内科技界和海洋界的10位院士和15位教授级专家与国家发改委、财政部、科技部、外交部的有关领导汇集一堂，进行深入探讨，达成研发载人深潜器的共识。
　　2002年4月国家海洋局向科技部报送了“关于启动7000米载人潜水器重大专项的请示”。2002年6月，科技部正式把“蛟龙”号载人潜水器列为863计划“十五”期间重大专项。
　　载人潜水器的研发是一项复杂的系统工程，必须组织国内的优势力量联合攻关。根据863计划和科技部的要求，国家海洋局是该项目组织实施部门，中国大洋协会作为业主单位，负责组织702所、中科院沈自所、中科院声学所等单位开展载人潜水器本体研制，组织中船重工701所（以下简称701所）等单位开展水面支持系统研制和工作母船改造，组织702所和北海分局等单位进行潜航员的选拔培训等配套工作。
　　至此，一场我国深海载人潜水器研制联合攻坚战正式打响。

　　难啃的“技术骨头”
　　2001年12月1日，刘峰对这个日子记忆犹新，那天北京下起了雪，从科技部回来的路上，交通瘫痪，但这丝毫不影响刘峰当时的好心情，因为他刚应聘成为863计划“7000米载人潜水器”项目总体技术专家组组长。
　　由于以前参与了863计划水下自治机器人、海底采矿等项目，刘峰积累了一定的技术管理经验。担任“7000米载人潜水器”项目总体技术专家组组长，可以说没有悬念。“但‘蛟龙’号是我国深海载人技术从几百米到几千米的技术跨域，立项之初，到国外参观都困难，更何况了解掌握关键核心技术！现在要真枪实弹地做，确实很有压力。”刘峰深感重任在肩。
　　和刘峰有同样感受的还有徐芑南。“载人潜水器本体研制需要攻克很多技术难点。”在他看来，耐压构件密封、控制、水声通信等都是潜水器研制过程中“一块块难啃的技术骨头”。
　　众多技术难点中，如何保障潜航员的安全是徐芑南和项目组一直苦苦思索的疑难问题。
　　其实，3700多米深的海底不适于人类生存。那里没有氧气，没有阳光，而且深度越深，压力越大。一般来说，深度每增加100米，压力就会增加10个大气压，因此深潜至海底3759米要承受376个大气压。在大洋深处，潜器载人舱内必须保持氧气、二氧化碳达到一定浓度，同时也要保持舱内拥有正常的舱压、温度、湿度。
　　经过长时间的讨论和验证，研制团队最终在“蛟龙”号潜水器中设计装配了功能强大的生命支持系统和两套氧气供给系统，以保证3名潜航员头脑清醒、精力充沛，力求万无一失。
　　控制系统相当于载人潜水器的“大脑和中枢神经”，其重要性不言而喻。在“蛟龙”号研制过程中，中科院沈自所王晓辉副总设计师带领团队采用先进的控制策略，有效克服潜水器本体、海洋环境等不确定性干扰，实现潜水器长距离航行时全自动航行控制功能。
　　对此，自称“深海的哥”的首席潜航员叶聪颇有感触。“自动驾驶时，可以自动实现定高、定深、定速和定向航行，如果遇到障碍物，潜水器会发出警报。这些功能减轻了潜航员的劳动强度，我们会觉得很轻松。”
　　除了“大脑”之外，载人潜水器也少不了“眼镜、嘴巴、耳朵”等器官。而由中科院声学所负责研制的声学系统就充当了这些器官功能。声学系统可为“蛟龙”号在深海潜航提供通信、定位、目标搜索和地形地貌观测等功能。
　　“之前采用多波束调查，不能对海底细微地貌，比如1—2米变化形成高分辨率成像。”载人潜器副总设计师、中科院声学所研究员朱敏解释说，“‘蛟龙’号采用高分辨率测深侧扫声呐，可以对如岩浆流、裂缝、断崖等细微尺寸地貌进行精准探测，并形成高分辨的成像图片。这次我们在3759米海底就获得了等深线间隔为1米的精细三维海底地形图和地貌图。”
　　“蛟龙”号研制团队啃掉一块块难啃的“技术骨头”，正是我国深海载人潜水器技术大攻关的一个缩影。正是在100多家研制单位齐心协力下，历经6年联合技术攻关，“蛟龙”号终于顺利问世。

　　自主设计集成凸显创新能力
　　在“蛟龙”号研制过程中，一个值得注意的现象是，由于研制初期受国内制造技术水准的限制，“蛟龙”号关键零部件仍需进口，如机械手、水下灯等设备引进自美国，成像设备来自日本，载人舱钛合金球壳则是委托俄罗斯制造。
　　作为“蛟龙”号总设计师，徐芑南对这个敏感问题并不避讳。“我想这是一些人对‘蛟龙’号最大的质疑，有几成部件是中国自主制造的？”
　　“深海载人潜水器装备部件生产非常专业化，美国、法国载人潜器研发团队都是请专业机构按照他们的设计方案定制零部件，然后再自行组装集成。”徐芑南认为，根据现阶段我国制造技术水平，采购一些国外设备并不妨碍中国载人深潜设计集成创新和掌握自主知识产权。他举例说：“‘蛟龙’号钛合金球壳虽然是俄罗斯制造，但它是按照我们的设计来加工的，因而知识产权也在我们自己手里。”
　　事实上，“蛟龙”号从总体方案设计，到潜水器的初步设计和详细设计，到最后的总装联调和水池实验，都由我国工程技术人员独立完成。“蛟龙”号研制团队正是通过这次研发，向世界证明了中国已经掌握了深海载人潜水器自主设计、集成创新等核心能力。
　　尽管如此，研制团队对关键部件生产国产化仍保持着清醒认识。“蛟龙”号第一副总设计师、702所副所长崔维成坦言，国外对中国限制工作深度超过1000米的关键部件出口。“因此从长远角度来说，载人潜水器核心部件还需我们进行自主研发和制造。”
　　为此，从“十一五”开始，863计划海洋技术领域就支持载人潜水器关键部件生产国产化研究，目前我国在钛合金球设计制造、低密度深海浮力材料、深海电机、推进器等技术的消化吸收与再创新方面取得了长足进展。
　　崔维成对记者表示，从部件数量比例而言，“蛟龙”号目前的国产化率已达到60%。“接下来的两三年，我们的目标是力争使达到90%以上国产化率。那时即使国外不再卖给我们任何部件，我们的‘蛟龙’号完全可以用国产部件替代。”
　　崔维成认为，在863计划支持下，我国自主研发和制造深海运载器已进入良性循环。“我们最终目的并不仅仅在于制造出完全国产化的深海运载器，更大的意义在于带动一大批相关深海技术的国产化，打破国外垄断，促进海洋重大装备制造产业链的发展。”
　　伟人邓小平当年为863计划题词“发展高科技，实现产业化”，已经指出了863计划的发展方向。在崔维成看来，7000米载人潜水器作为863计划支持下的重大海洋装备专项，正朝着这个远大目标一步步坚实迈进。

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