探秘“蛟龙号”背后的中国深海科技革命：助力“圈海运动”

6月1日，搭载着蛟龙号载人潜水器的“向阳红09号”船安静地停泊在厦门国际邮轮码头，完成了今年试验性应用航次第一航段科考任务的蛟龙号准备前往马里亚纳海沟，开展本航次第二航段的科考任务。

2012年创造了7062米世界载人深潜纪录后，由中船重工七〇二所牵头研制的蛟龙号已经完成了上百次的试验性下潜。载人深潜作为中国正在进行的重要科研项目之一，蛟龙号下潜探测的每一次进展都会吸引全世界的目光。为了一探这一深海“神器”，澎湃新闻（www.thepaper.cn）分别走进“向阳红09号”和位于无锡市的中船重工七〇二研究所，深入了解蛟龙号的诞生和发展。

海洋占地球表面积的71%，其中不属于任何国家管辖的国际海底区域总面积为2.517亿平方公里，约占地球表面积的49%。海底蕴藏着丰富的资源，已探明的锰结核、富钴结壳、热液硫化物、天然气水合物等能源储量都远远超过了陆地，浩瀚的海洋里有数不清的秘密和宝藏等待着人类去发现。

英国广播公司（BBC）称，经济发展新旧动能转换之际，中国正在进行一场令世界震撼的科技革命。中国正在把科学“超大化”，而这其中就包括探险幽深的海洋。

随着经验、技术的不断积累、攻坚，蛟龙号正在向万米深度下潜。

艰难的探险

“进入深海感觉就像进入了一个陌生的星球。”在“向阳红09号”上检修设备的蛟龙号深潜员对澎湃新闻（www.thepaper.cn）说。

刚刚完成的今年第一航段科考历时48天，航行6466海里，蛟龙号分别在西北太平洋富钴结壳区和雅浦海沟下潜13次，最大下潜深度6796米。

“连续大深度下潜，是蛟龙号本航段科考作业的一大亮点。”随船出行的中船重工第七〇二研究所水下工程研究开发部主任胡震告诉澎湃新闻，蛟龙号在雅浦海沟作业期间，10天下潜5次，其中3次超过6000米，技术状态稳定。并且获得了大量海底生物、矿产样品，以及海底视频、照片和环境基线数据，充分验证了蛟龙号在复杂海底地形和超深渊环境作业的系统功能。

“在本航段下潜作业中，蛟龙号多次实现长距离、大落差航行，水下航行距离最长5公里、水下作业爬升高差最大1100米、单潜次最大地质样品取样重量达124公斤，创造了自蛟龙号下潜以来单潜次航行距离、作业高差及地质样品取样重量的最大记录，并开启了中国在雅浦海沟载人深潜的先河，锻炼了潜航员在大深度环境下操作潜水器的能力。”他说。

然而，令人兴奋的深海探险却是件极其困难的事情。“其难度可以说是探索太空的数倍。” 中船重工第七〇二研究所所长何春荣说，蛟龙号载人潜水器系统包含了载人潜水器本体系统、载人潜水器水面支持系统、母船增改装系统和潜航员培训系统，是个复杂的大系统工程；载人潜水器本体系统则被划分为总体、结构、舾装、电力与配电、推进、水声、生命保障等12个分系统。

“潜水器的深度从600米到7000米，所面临的技术难度绝不仅仅是数字上的增加。要下潜到7000米深度的海底，高压、密封、腐蚀、绝缘等技术难题都需要一一突破解决，稍有不慎，后果将不堪设想。” 何春荣举例，比如，蛟龙号耐压载人舱外壳在7000米的海底需要承受的总压力约12万吨，相当于约10个埃菲尔铁塔重量的总和；深海载人潜水器有十几万个零部件，组装起来最大的难度就是密封性，精密度要求达到了“丝”级。

下海前，深潜器还需要进行大量的模型试验和水池试验认证。走进位于无锡市山水东路222号的中船重工七〇二研究所，深水拖曳水池、耐波性水池实验室、操纵性旋臂水池实验室等都在被用来进行各种关键性的试验。据研究所工作人员介绍，所内近30座的科研试验设施，能够准确模拟出深海7000米的压力，并预报蛟龙号下潜、上浮及航行等水动力性能等。

安全性是潜水器研制及海试的首要原则。目前，项目研制团队设计了一整套完善的应急自救措施，包括潜浮压载释放、机械手抛弃、电池箱抛弃、采样篮抛弃、应急浮标释放及水银抛弃等6种深海逃生技术。蛟龙号还配备3套供电蓄电池、2套互为备用的水声通信设备、3套完全独立的生命支持及报警系统等装置，最大限度地确保了潜水器的安全性。

圈海运动

在中船重工董事长胡问鸣眼里，探索深海的意义显得更加重大。“自古以来资源禀赋往往决定着一个国家的富裕程度，我们要尽快推进载人潜水器的下潜深度，在这一场不亚于当年圈地运动的‘圈海运动’中占尽先机。”面对澎湃新闻的采访，胡问鸣并不掩饰自己的野心。

他说，目前，国际海洋法只涉及200海里专属经济区，基本没有涉及公海区及深海资源等问题，谁先有了深海勘探和资源开发的能力，谁就拥有了“占位开发”的先机，在存在即权益的规则下，对进一步增强公海海洋权益和扩大海洋资源占有具有重要的意义。

在本次第一航段科考中，通过蛟龙号在维嘉海山的下潜作业，科研人员发现该海山西南侧山顶区域存在连续富钴结壳分布区，资源前景比附近的采薇海山相对更好，为中国未来在富钴结壳勘探合同区重点勘探区块的选择提供了科学依据。

海洋中蕴藏着金属结核、油气和可燃冰等丰富的矿物资源，这些资源的开发和利用都需要蛟龙号等深浅高技术装备来勘察。而在海洋深处的各类资源中，可燃冰开采是中国科学家的关注重点。天然气水合物(Natural Gas Hydrate)，因其外观像冰一样且遇火即可燃烧，所以又被称作“可燃冰”(Combustible ice)、“固体瓦斯”。

天然气水合物是21世纪最具潜力的接替煤炭、石油和天然气的新型洁净能源之一，同时也是目前尚未开发的储量巨大的一种新能源。天然气水合物引起了世界各国尤其是发达国家及能源短缺国家的高度重视，很多国家都制定了各自的水合物研究开发计划，正在加紧调查、开发和利用研究。

在可燃冰开采方面，美国、日本和德国等国走在了世界前列。这其中，本土能源资源匮乏的日本尤为积极。2013年3月，日本在全球首次实现海底开采可燃冰，并用特殊的技术把可燃冰转换成甲烷气体。

参与共同实施开采的日本石油天然气和金属矿物资源机构(JOGMEC)表示，已探明的可燃冰储量可向日本提供“下一代清洁能源”，足以满足日本100年的天然气需求。日本政府计划在2018年前开发出可燃冰商业利用的技术。日本成功开采可燃冰的消息，迫使世界各主要经济体加快了对可燃冰开采研发的脚步。

公开数据显示，迄今为止，在世界各地的海洋及大陆地层中，已探明的可燃冰储量超过16.7万亿吨油当量，相当于全球煤、石油、天然气、页岩气等传统化石能源探明储量的2倍以上，够人类使用1000年。

“我国广阔的海域及冻土地区也有着巨大的水合物资源前景。” 中船重工第七〇二研究所所长何春荣说，蛟龙号已在中国南海、东太平洋、西北太平洋等海域执行过上百次下潜任务，进行多次科研作业，其中一项重要任务就是重点考察“冷泉”(可燃冰的海底出口)，并以此为起点，让越来越多的“蛟龙”到海洋的更远更深处探秘，绘制出一幅深海的藏宝图。

5月底，中国地质调查局青岛海洋地质研究所宣布，天然气水合物海洋可控源电磁探测系统已全部研发完成。这将会进一步提升中国自主研发天然气水合物勘查设备的能力和技术研发水平，为中国海域天然气水合物勘探注入新动力。

继续下潜

“现在的深海载人作业7062米，跟世界先进水平差距不是很大，我们首先还是要把万米（载人作业）突破。如果突破我们就是世界第一。”在“向阳红9号”船舱里，面对下属，中船重工董事长胡问鸣这样说。

中船重工第七〇二所副所长、总工程师颜开告诉澎湃新闻，7000米级蛟龙号成功后，客观上促使美国、日本等国加速了11000米级潜水器的研制进程。“深海的比赛很激烈，我们不能落后。我给自己定的目标是2020年完成海试。”

“美国人潜到过万米深的海底，但无法开展科学研究，只拍了几张照片就上来了。我国将在今年启动万米级潜水器的研制，向世界上最深的海域发起挑战。”他说。

万米深潜，难度更大。在11000万米深海的大气压力，每平方厘米就可达到1100万吨，相当于要在一个手指头肚上托起两三辆坦克的重量。何春荣说，深渊潜水器需要通过技术手段使舱内达到常温、常压的环境，而这样的水下条件对舱体的抗压能力要求极高，需要进行一系列的试验，挑战万米级深潜，中国还面临材料、结构、通讯、能源等一系列技术问题。

他举例，载人潜水器要在深海进行长时间的航行和作业，离不开可靠持久的动力源。尽管目前研制团队研发出了大容量耐高压充油银锌蓄电池，但这对于进行深海科研来说，自带电池的动力源仍然是不足，为此我们考虑过采用核能，但这需要付出巨额的成本。

“另外，在球舱的设计方面也有待完善，以目前球舱的容量一次只能下潜3人，采集的标本只能挂在舱外，在无减压舱的情况下，在安全性和标本真实性方面都存在一定风险。”他说。

攻克上述技术难题，需要进行一系列的试验，据研究所估计，整个11000米级深潜器的研制过程可能需要消耗8亿至10亿元的经费。深海潜水器的特殊性质决定了其无法等到国家立项拨款后再进行研究试验。“国家立项之前我们也能做起来。”中船重工董事长胡问鸣透露，目前中船重工已经通过金融手段与多方资本洽谈建立基金，解决资金问题,为深海科研提供支持。

另据了解，目前中国已筹划率先于国际建立深海空间站，以便为科研、逃生等提供保障。