海下 7000 米的无人密境有多壮美?“蛟龙”深潜入海,带你一探究竟
果壳网08-10

 

2012 年 6 月 24 日,太平洋海面上波涛翻滚,杨波在他参与设计的 " 蛟龙 " 号中,忍受着剧烈摇晃和颠簸,达到最大下潜深度 7020 米,创造了我国载人深潜的新纪录。

进入深海是怎样的体验?什么画面让他深深震撼?入海探路者杨波,将与你分享人类探索海洋的震撼与奇妙,一起了解神秘的海底世界。

以下为杨波演讲实录

我们为什么要去深海?

我是中国科学院声学研究所的杨波,来自载人深潜团队。

说到 " 蛟龙 " 号,可以说从研制到现在,我经历了中国载人深潜的全过程,这里有很多艰辛,也付出了很多汗水,投入了非常多心血,但是我们感受到了美和不一样,也感受到科学给我们带来的感官上的冲击和震撼。

我们一起来感受一下。

这是我们在 2013 年第一次在南海进行下潜的潜次,当时去的地方是海底非常特殊的叫做" 冷泉 "的地方,在一座海山的山顶看到的毛瓷蟹,还有非常大的海参。

2013 年杨波第一次在南海进行下潜时在冷泉区拍摄的影像。

2013 年杨波第一次在南海进行下潜时在冷泉区拍摄的影像。白色的是毛瓷蟹,黄色的是贻贝。

回过头来,还是想介绍一下为什么我们国家,以及世界上主要的发达国家都在做载人深潜这样一件事情。

下图是很标准的地图,蓝色代表整个海洋的范围,地球 70% 的面积都是海洋。

世界地图,蓝色代表整个海洋的范围,地球 70% 的面积都是海洋。

我想大家去三亚或者东南亚各种岛进行浮潜的时候,都不会超过 20 米的深度。如果把这个 20 米深度的海洋算上,可以说99.99% 的人都没有感受过地球 65% 以上的面积。这么大片蓝色的未知,蕴藏着非常丰富资源的地方,从科学的角度,我们一定要去搞清楚它到底有什么,看看它能对人类有什么样的帮助

探寻海底未知处

这是我从网上查到的数据:人类不使用任何装备,能够下潜的最大深度最大记录是 122 米。我相信他们一定是经受过非常专业且长期训练才能到达的,但是也只能到 122 米。而 " 蛟龙 " 号载人潜水器能够承受水下 7000 米的压力。

人类不使用任何装备,能够下潜的最大深度最大记录是 122 米。

为了看看海洋这么大面积的地球到底蕴藏着什么,我们做了很多很多各种的平台,使我们能够对海底进行直接的观察。我们有各系列的机器人:有缆的、能进行精确控制的机器人,潜龙一号地下调查机器人,还有 2017 年的一个重大科技成果滑翔机。机器人已经帮我们做了非常多的研究,也取得了一些成果。

载人潜水器,最早是美国人开始做的。发达国家做海洋探测的目的是对油气资源进行勘探开发。这是美国建造的Alvin 号载人潜水器,它让科学考察和勘探开发工作中能进行更好的海底勘探和调查。

从 1964 年到如今,几经变迁的 Alvin 号潜水器。

在 2010 年之后,Alvin 号做了最新的升级,现在它最大下潜深度可以到 6000 米的深度,而且搭载了非常丰富的设备可以进行各种的调查。Alvin 号作为作业型潜水器,有非常多的壮举,它曾经在西班牙海域协助打捞过一个氢弹,也是第一个发现泰坦尼克号残骸的潜水器

俄罗斯在这方面也有非常好的研究,这是俄罗斯的和平号潜水器。我们 2000 年看到的《泰坦尼克号》电影,它的导演卡梅隆也非常爱载人深潜,他租用了和平 1 号和 2 号来进行拍摄。另外俄罗斯的杜马副主席率领的科考队曾经乘坐这台载人潜水器在北冰洋进行下潜,并且把他们的国旗插在了那儿。

俄罗斯的和平号潜水器。

之后是法国的鹦鹉螺号,还有日本的深海 6500载人潜水器。

法国的鹦鹉螺号载人潜水器。

日本的深海 6500 载人潜水器。

总结这 4 台国外载人潜水器,它们的下潜深度都在 6000 米左右,最深的日本潜水器到 6500 米;基本上都有一个载人球,能够让三名潜航员进行下潜;都具备非常强大的作业能力。

在中国开始载人深潜之前,国际上大概是这样一个研制水平。

" 蛟龙 ",从海下 600 米到世界第一深

我们国家的第一台载人潜水器就是 " 蛟龙 " 号载人潜水器,它是作业型载人潜水器,很多特质都跟前面几台载人潜水器很相似,但是它的最大下潜深度可以达到 7000 米。我们的 " 蛟龙 " 号是世界上潜得最深的一台潜水器。

" 蛟龙 " 号载人潜水器,它是目前世界上下潜深度最大的载人潜水器。

从 " 蛟龙 " 号的出生到慢慢地学习成长,以及后面发挥作用的过程,是非常不容易的。

最早在 1992年就开始进行论证,当时还没有 " 蛟龙 " 号这个名字,就叫 7000 米载人潜水器。我们用了十年时间来进行这个大项目的论证,一直到 2002 年,在科技部 863 计划的支持下,才有了七千米载人潜水器的研制计划。又经过 7 年时间,到 2009 年,我们完成了整个载人潜水器从设计研制、加工建造和水质试验的过程,有了这台实物的潜水器

2009 年开始进行海试的时候,中国实现的最大下潜深度只有 600 米,所以 " 蛟龙 " 号的海试要完成从 600 米到 7000 米这样非常巨大的跨越。实现这个跨越用了 4 年的时间,也取得了非常好的效果,但是过程非常艰辛。

每走一步,前面的路都是未知的,需要我们一点点摸索,一米一米往下潜,非常不容易。每一个重大工程的背后都蕴藏着非常非常多人的汗水和心血。

从 1992 年开始,10 年策划与论证,10 年研制与海试,到如今," 蛟龙 " 号已进入试验性应用阶段。

" 蛟龙 " 虽小,耳聪目明

我负责的是 " 蛟龙 " 号载人潜水器的声学系统,它类似于声纳系统,很像人类的眼睛、嘴巴、耳朵,通过发射声波、接收声波来进行各种通讯、定位,以及地形地貌的测绘、小目标的搜寻,属于比较重要的系统。

从这张图可以看到 " 蛟龙 " 号涵盖的内容是非常丰富的。

" 蛟龙 " 号结构示意图。可以看出 " 蛟龙 " 号具有相当复杂的结构,这也使它具备了强大的作业能力。

最前面有一个直径 2.1 米的载人球,球里面有一排一排蓝色的瓶子,这是氧气瓶。在 " 蛟龙 " 号 2.1 米直径的载人球里面,我们的感受和现在没有特别大的区别,因为它有跟我们现在一样的氧气浓度、二氧化碳浓度,气压的变化也非常小。

往后是它 7 个推进器。载人潜水器在水中的航行非常像直升机,能够进行原地起落、悬停、定位,还有近地的各种航行。后面还有能源系统等等各种各样的设备,来保证了 " 蛟龙 " 号在水下有强大的作业能力。

三名潜航员在直径 2.1 米的载人球里工作。

载人球有三个观察窗,3 名潜航员各自通过观察窗对外边进行观察。主观察窗的下部就有采样篮,里面装着所有采集到的样品,然后轻松地把样品带回到水面。" 蛟龙 " 号在水下能够进行 100 多千克样品的采集,这也体现了它在水下的作业能力。

三名潜航员在水下工作,当时正好是天宫一号进行首次对接的任务,他们在天上,我们在 7000 米的海底,做了这样一个海天对话。

下图是 " 蛟龙 " 号前部的照片,可以看到前梁上挂满了各种各样的灯光,因为在水下完全是漆黑一片的,必须要通过灯光照明才能够照亮前面的路以及各种各样的生物和各种岩石。另外它还有非常多的摄像机和声纳

" 蛟龙 " 号前部前梁上挂满了各种各样的灯光。

下图是我们的主观察窗,它的直径是 250 毫米。潜航员叶聪通过观察窗对外面招手示意。

" 蛟龙 " 号主观察窗。

在 " 蛟龙 " 号下潜之前,我们会先把一根非常粗的缆绳挂到 " 蛟龙 " 号背上,这样就能够把 " 蛟龙 " 号从甲板上提起来,通过 A 吊的外板摆到海面上去。

" 蛟龙 " 号会从母船上下潜到海里。

通过大型 A 吊把 " 蛟龙 " 号放到母船外侧,潜水器进入到大海之后,右边小艇上的蛙人小组,在潜水器下水之后会迅速靠近 " 蛟龙 " 号,帮助 " 蛟龙 " 号进行脱钩,也就是把主吊缆和龙头缆等几个缆绳完全和 " 蛟龙 " 号脱离。

通过大型 A 吊把 " 蛟龙 " 号放到母船外侧。

蛙人小组在潜水器下水之后会迅速靠近 " 蛟龙 " 号,帮助 " 蛟龙 " 号进行脱钩。

之后 " 蛟龙 " 号内部的潜航员会进行快速的水面检查,检测各种设备工作情况,如果设备工作正常,潜航员会和水面进行简短的通信。之后对潜水器进行注水以入水。

下面这个大柱子一样的装置相当于母船端的 " 手机 ",工作人员把 " 手机 " 放到海水里面去,这样潜水器就能和母船进行实时高速的通信,母船也能监控潜水器在水下的各种状态。

工作人员把这个大柱子一样的装置放到海水里面去。

一般载人潜水器的下潜时间是 12 个小时,当我们完成了海底作业,就会抛弃掉负重铁块让潜水器返回到水面。潜水器出水的过程与入水的过程完全相反,先是蛙人靠近潜器把钩挂上,之后潜器被母船带回到水面,吊回船上。

每当我们的潜航员突破了一次新的下潜记录的时候,就会有一个特殊的庆祝的仪式——泼海水仪式。非常刺激,我们也非常享受。

每次突破一个新的下潜记录,团队都会用一个特殊的庆祝的仪式——泼海水仪式来庆祝。

跟 " 蛟龙 " 号看海底的独特世界

基本上下潜的深度超过 30 米后,潜水器的运行就比较平稳了,再之后就完全是一片漆黑。这个时候打开灯光,会发现有像萤火虫一样星星点点的光。我感觉很像这张星空的图景。所以说我们在海里也是可以享受到科学之美的。

  

潜水器通过重力下潜到海底以后,我们会看到各种各样的生物和各种地质现象,非常震撼。在从事 " 蛟龙 " 号研究之前,我甚至都没有去过海边,也是通过一些纪录片才看到过浅海的地方有漂亮的珊瑚、鱼,以及各种各样的生物。但当我真正下潜到很深的海底时,发现这里和海边又是截然不同的风貌,它有蕴含着独特的、需要你们仔细去体会的美。

下图是在冷泉区域旁边发现的一个黄色的螃蟹

下图是一个类似于水母的生物,半圆形的扣在海底,周围有黑色的锰结核——它是发现于海底的矿藏,未来一定是我们向海里面开采的一个重要的矿产资源。

下图是海葵,我们当时看到的时候还是感觉很懵的,有点像白菜。

下图是海蛇尾,有五个非常长的白色爪子,能爬行,非常有意思。

下面这张图左边有点像乌贼的生物,是一种章鱼,它有一个非常卡哇伊的名字叫" 小飞象章鱼 ";虾在海底是非常普遍的,经常可以在海底看到这样的红色和白色的透明的虾。

海底的头足类 " 小飞象 "(左图),对虾(右图)。

另外我们在海里碰到最多的,就是下图中各种各样的海参了。各种颜色、大小、形状都是完全不同的。海洋生物学家告诉我们,这种海参都是具有自融基因的,在它受到惊吓过程中,会把自己的身体一部分融化掉。

左边黑色的海参,在图上没有办法感觉它的尺寸,它真正的尺寸有一尺多长;右边白色的有点像花冠的生物是另外一个品种的海参……

我们第一次到达冷泉这样一个区域的时候觉得非常神奇。当时潜水器落在一个海山的半山腰,之后一路向上爬到山顶,整个爬山的过程中可以看到非常多的悬浮物,以及各种地形起伏变化。

当我们爬到山顶的时候,在这片面积大概 50 多平方米的山顶上出现了一片大面积的白色螃蟹,叫毛瓷蟹。

为什么会出现这些毛瓷蟹呢?因为这座山的顶端蕴藏着可燃冰,是资源开发的一个非常重要的方向。可燃冰是固体甲烷,一部分泄漏进海水里,固体甲烷会变成气体,一些细菌以这些甲烷气体为食,而这些贻贝类生物会吃这些细菌。这是一片基于可燃冰形成的独特的生物链。

当这些可燃冰完全消耗掉了以后,这整个生物链就会不见了。可燃冰逸出之前,这些生物从哪儿来,可燃冰耗尽之后又将到哪儿去,到目前为止我们都不知道。也希望大家能够感受到海底的各种各样的精彩和未知。    

" 蛟龙 " 不是终点,而是开始

从 2009 年到 2012 年,我们在进行 " 蛟龙 " 号研发过程中经历了各种艰辛,碰到了一系列困难。通过 " 蛟龙 " 号,我们才真正学习了载人潜水器到底意味着什么,还有什么地方需要补足才能够实现载人潜水器的自主研发、为中国的海洋科学进行服务。

在 " 蛟龙 " 号之后我们整个团队又开始了第二台载人潜水器的工作,它就是" 深海勇士 " 号。

载人潜水器的征程还在继续,杨波所在的整个团队已经开始了第二台载人潜水器 " 深海勇士 " 号的研发工作。

" 深海勇士 " 号的下潜深度是 4500 米,在 2017 年 10 月份已经成功完成了第一次海试。最值得骄傲的是," 蛟龙 " 号从 0 到 7000 米用了四年时间,完成了 50 多次下潜;但我们的 " 深海勇士 " 号现在就已经进行了 35 次下潜,而且都非常成功。现在 " 深海勇士 " 号已经进行交付使用,进行了南海沉船的一些调查工作,采集到很多郑和下西洋时遗失在海底的文物。

我们现在正在做的是万米载人潜水器,相信以我们团队的聪明智慧和勤奋,在未来一定会成功冲破 11000 米深度,但也深知这条路会不容易。

最后我想说,我是一名工科科研工作者,是做装备的,但是有幸通过 " 蛟龙 " 号和 " 深海勇士 " 号这两个载人潜水平台,感受到海底大量未知的生物和各种地形的变化,感觉到自然之美、科学之美。我觉得这次活动非常有意义,相信通过我们的介绍,会有更多人爱上科普,爱上海洋,爱上自然。

希望大家关注科普中国,谢谢大家。

杨波演讲现场,向大家介绍 " 蛟龙 " 号。

8 月 12 日 北京 · 77 剧场  

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2018.8.12 14:00-16:30

北京 · 77 剧场(77 文化创意产业园)

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