蛟龙号 潜至深海7000米

7月29日,“蛟龙号”在西太平洋马尔库斯—威克海山区进行了中国大洋第35航次的第9次下潜,这也是我国首次利用“蛟龙号”在该区域开展海底科考,目前“蛟龙号”最大下潜深度达7062米,创下了全球载人深潜纪录,我国也由此成为继美、法、俄、日之后第五个掌握3500米以下大深度载人深潜技术的国家。自此,中国海洋学界真正加入了人类探索地球上“最后的大荒原”的队伍。

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六月的一天,我们在太湖之滨、依山傍水的中船重工七〇二研究所“蛟龙”号维护车间见到了业绩之出色早已使年长的美国同行都感到羡慕的大男孩叶聪。自称“从小不是优秀学生”的他说自己上学时听课老走神,但自幼喜欢画船,《舰船知识》从初中起连着看了二十多年。参与自主研制我国第一台载人潜水器“蛟龙”号是他2001年出校门起整整十一年的工作,这也正应了大学时期一位老师令他至今记忆犹新的一句话:“职业生涯的第一个十年,一定要专注地做一件事”。

叶聪投身的“蛟龙深潜”这件事跨越了机械、电子、海洋、生物、地质等多门学科,需要关注的事项小到一个水密接插件的节点是否严密、密封电路压力腔内是否干燥、电导是否绝缘、蓄电池箱体有无泄漏、随温度和压力变化的液压油粘度有否发生类似人的血管动脉粥样硬化那样的流通不畅,导致液压泵转不动,大到水声通信机运行参数是否合适、传感器反应是否灵敏、机械手能否正常行动、如何趋避海流对潜器航向的干扰……作为一名由潜器设计和研制者转变而成的潜航员,叶聪的优势在于:他与“蛟龙”号的缘分比绝大多数科考人员更深。从2002年潜器立项开始,到绘制图纸、前往乌克兰巴东焊接研究所验收钛合金载人球舱,再到写操作预案、流程,亲自开着它在十几米深的龙王山水库里做最初的试航、在海试结束后用淡水为它冲洗结在表面的盐雾、用X射线或γ射线为它探查隐秘的伤痕……他几乎完整目睹了潜器从诞生到被证明性能可靠的全过程,也充分了解这个“钢铁侠”兼“大力水手”各种不为人知的性情和脾气,例如:哪个部件坏了会连带累及另一个部件,在什么样的液压范围内它可以处于“健康”状态,什么情况下它会停止反应或行动迟缓……一位同事曾写了一首打油小诗夸赞他:“上网开会出差看书,从无假日难得漫步。重心浮心事事在心,撰文绘制图表无数。西飞俄国验收设备,远涉重洋受训深潜。舱内设备操控娴熟,下潜试航非他莫属。”

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在深海里带路

正对龙王山的高开敞车间里,即将再赴“龙宫”探宝的“蛟龙”号正在接受最后的检修。这个载人舱容积为4.8立方米的潜水器里,通常可乘坐一名潜航员和两名科学家。舱内安装了众多仪表设备,包括主驾驶面前一块显示潜水器动力情况、工作时间、下潜深度和实时报警信息等各项状态数值的显示屏,启动和操作灯光、摄像机、声学系统等大部分设备的潜水器操控面板,最多可供三人在水下呼吸84个小时的供氧系统,与母船上的工作人员进行联络的水声通信设备、水声电话终端等。此外,舱内前下方有三个圆形窗户(透光直径20厘米,正还可以看到一张人脸那么大,目前是全球最大。)和7个摄像头,可用于观察水下及海底世界。潜器采用玻璃微珠聚合物作为浮力材料。所有入舱人员的衣服要求纯棉防静电材质并且无硬物装饰,以免刮伤舱内设备。

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在充满诱惑的深海之旅中,即使是对于资深的潜航员,危险也随时可能如躲在幽暗角落里的火花突然冒现。叶聪说,他自己第一次驾驶“蛟龙号”做水面测试时就被打了“当头一棒”。当时,为了检验通讯能力,首次将“蛟龙号”与母船连接的缆绳解开。不料,通讯信号接收不稳,对讲机瞬间“失声”。一贯沉着冷静的叶聪心里也咯噔了一下,但随即静下心,一丝不苟地完成相关检测项目,两小时后,通讯恢复,“蛟龙号”顺利返航。“驾驶潜水器就好比走钢丝。”在叶聪看来,深潜的危险等级与深度不成正比,主要看故障发展的情况。有时候潜器虽然实现了着底,却因机械手被电缆或水草缠绕而难以上浮;有时潜器前一分钟还是正常工作的,后一分钟推进器就坏了。詹姆斯·卡梅隆在马里亚纳海沟万米深潜那次,就是因为这个故障,不得不提前无获而返。“蛟龙”号海试过程中,有好几次绝缘电池面临短路的可能。还有一次,电池在上浮过程中发热,电池外壳损坏了。好在当时潜器距水面仅有几十米的距离。

在驾驶“蛟龙”号为科学家们在深海里带路的同时,叶聪也在“蛟龙”号7000米级海试项目里负责最需要细心的活儿——潜水器配重。所谓配重,就是给下潜人员每次携带下水的压铁配备适当的重量,这样,当潜器遇到问题时,可以通过压铁配重调整自身的重量来控制沉浮。由于海水的密度并非像人们通常想象的那样固定,而是随着深度的增加不断变大,万一配重不足,潜水器会漂在海面上,无法下潜;而能否顺利抛载压铁则是潜器能否成功上浮的关键。内行人都知道,这个看起来简单的活,其实是最烦琐的,要想计量准确,确保潜器下水后状态稳定,半点马虎都由不得,整天要和小数点后面的好几位数打交道。事实证明,心宽体胖的叶聪对于这项千钧一发的任务也完全胜任,而生活中,据他的同事笑谈,他属于那种用微波炉煮面一不小心会让“当前使用模式”进入“烧烤”,把碗盖烧出一个大窟窿的人。

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“蛟龙号”3000米级海试归来后,其母船——“向阳红09”船船长窦永林一手一个托在掌心上向媒体展示的杯子,是在深海大气压作用下,同一实物发生萎缩变形前后的两个样本。据测,2.1米内直径的钛合金载人球到了海底,内直径会收缩3到5毫米,乒乓球到了七八十米水深处就会爆裂。

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首席潜航员叶聪是我国迄今自行培养的三名潜航员中最资深的一位,也是全程参与“蛟龙”号设计、研制、联调、水池试验的潜器总体性能和总布置主任设计师。在“蛟龙”号自50米级海试至第一次试验性应用期间进行的总共73次下潜中,他参加了47次,最大下潜深度达7035米,当之无愧的“中国载人深潜第一人”。

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水下气压气温变化

深海与水表的气压差为1000个大气压左右,相当于从北京到太原的海拔落差引起的气压差,一般人没有太大感觉。感觉最明显的差异是,舱内温度从近30摄氏度的夏天海洋表层水温急剧下降,到了2000米左右降至4摄氏度,再往下4000米至7000米深处,水温大约为1摄氏度,接近海底时由于有地热,会升温0.3至0.5摄氏度。但因为潜水器舱内有隔热层,加上舱内机器工作的热能,一般舱内的温度保持在10-15摄氏度之间,差不多春、夏、秋、冬四季的温度在一次下潜中都可以感受到。

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在时间和距离失去意义的地方

为了节约经费,“蛟龙”号的母船“向阳红09”号通常40到45天才靠岸一次。茫茫大海上往往连只飞鸟都罕见,更别提遇到传说中会在船弦边戏水的海豚什么的。叶聪和许多团队成员一样,除了睡觉和八小时工作之外,其余时间差不多也一直工作,包括做下潜预案、下潜数据处理等。船上唯一一个被大家奉为“高、大、上”的活动就是“海试大学”——二十几个单位的人分头出来聊聊自己平时的工作,算是很跨学科的一种交流。叶聪打趣地告诉我们:“船上的人之间彼此太了解,前几次出海的时候还能互相聊聊经历,后面几次,从你出生到上船前的事,大家几乎都知道了。”这位曾经因为赶海试连喜酒都没来得及按时办的小伙子毫不掩饰在船上最高兴的事是:“任务圆满完成后,老板说:‘返航!’,归期可期。”可去年,船虽然赶在了中秋节那天返航,到港后,他还是主动留在了船上,耐心热情地接待公众参观。

人们总以为潜航员的工作新奇、光荣、充满浪漫色彩,事实上,海洋危险、冷漠、瞬息万变、不可预测,真正将潜航作为日常工作的叶聪所面临的环境常常是漫长的黑暗、寒冷和孤寂。英格兰诗人约翰·梅斯菲尔德有首著名的《海恋》,据说是西方男孩成人必读的三首诗之一,伟大的航海家哥伦布至死也念念不忘其中的“我必须再到海上去,到那孤寂的海天之间……因为潮水奔腾的那种强烈的野性的呼唤,教人无法抗拒!”这首诗同样伴随了叶聪这些年来的人生旅程。他奉俄罗斯科学院曾参与过“和平1”号深潜器设计的老潜航员萨格列维奇为偶像,后者年逾七十而至今坚持下潜,已有一千多次下潜记录。

我们与叶聪告别是在鱼米丰肥、莲花初绽的太湖边,水路旖旎蜿蜒,悠长美丽。7月4日,我在手机“朋友圈”里看到叶聪于上午10点38分发出的微信:“启航。今年选在有福之州,马尾古港。这里是郑和六下西洋的出发地,是近代造船和海军的发祥地。

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和“蛟龙号”一起下潜

开始下潜时,“蛟龙号”会有点晃,但到达水下15米以后就变得平稳。随着潜器以每分钟45米的匀速缓缓滑入“深渊”,“蛟龙”人会获得一种前所未有的体验,叶聪将之形容为:“就像从阳光明媚的午后经历黄昏夕阳,最后被夜色一点点地吞噬。”

•150米以下

在海面150米以下的地方,由于99%的光已被海水吸收,残余的光很微弱,令水域变得恍似一个巨大的皮影戏舞台,物体的剪影在较亮的背景中很易显露出来。为免被发现,住在这个高度危险水域里的生物有两个应变之道:可能的话,把身体变成透明以融合在四周环境内,这是最好的选择,有大量动物采取这个策略,形成了一种纤细脆弱的“玻璃动物群”。至于其他生物,则会自行发光或有银白色反光表层,亦或两者一并采用,以隐藏不透明的身体。

•200米至1000米之间

在越来越宛如夜幕的深海里,他们借助“蛟龙号”舱外打开的强光,可以看到如星星般点缀于舱外漆黑水域中的神秘浮游生物,一闪一闪的,像是萤火虫在飞舞,贴近了,可以看到红色、透明的虾,灿烂怒放的海葵,几十厘米长的巨型紫色海参……

•1000米至4000米之间

随着海水颜色慢慢变深,深蓝最终变成漆黑一片。“文学作品常常会以‘走向深蓝’来描述海底,实际上,1000米至4000米的大洋深层区几乎一片漆黑,我们是走向漆黑,偶尔能看到发光的生物,并没有文学作品中描写的那么浪漫!”在4000米水深处,水压之大相当于将整只成年母牛的重量压在人的拇指上。生活在那里的多属低新陈代谢率的静止型生物,它们利用各种技巧捕捉食物,而不是靠速度和力量。

•4000米以下

在4000米以下的大洋超深层区,除了黑暗和水压之外,氧浓度也较低,随着水柱从上层沉淀下来的物质,在海底形成有机质层,许多物种以这些物质为生。那里的生物量不高,但物种却十分的多样。7000米海底的许多生物都是人们没有见过的,科学家们在第一次下潜时往往都格外激动,忍不住会发出惊叹,手舞足蹈得像个孩子。

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