第472期【齐悦读—线上共读—透视新科技】“齐悦读”[线上共读] 《解密“奋斗者”号》
讲座题目：透视新科技——解密“奋斗者”号
主 持 人：胜 春
做客嘉宾：叶 聪，中国船舶702研究所工程师、奋斗者号总设计师。
李艳青，中国船舶702研究所高级工程师。
讲座时间：2023年7月10日～7月16日
（备注：讲座视频可循环播放）
透视新科技——解密“奋斗者”号
讲座内容：
各位好，欢迎收看我们今天的《透视新科技》节目，我是主持人胜春。在2009年的时候，我国的科研人员研制出了第一台载人潜水器蛟龙号，当时它的下潜深度可以达到7062米，之后是深海勇士号，到2020年的时候，奋斗者号诞生了，它的下潜深度可以达到10909米。那奋斗者号到底会对我国的科研事业带来什么呢？我们通过短片去了解一下。亲爱的观众们！万米的海底妙不可言。这是一段来自海底万米的声音。在2020年11月10日早8时12分，随着显示器上的数字，最终停留在10909米，奋斗者号载人潜水器突破万米大关，成功坐底马里亚纳海沟，中国人首次在世界的最深处留下了自己的印记。在随后的50天中，奋斗者号在太平洋马里亚纳海沟累计完成13次下潜，其中有8次突破万米。那么科学家们给奋斗者号，配备了哪些对抗深海高压的铠甲？作为中国最先进的载人潜水器，奋斗者号又会给科学家们，带来哪些不同以往的科学发现呢？
我们首先给大家介绍一下，今天请来的两位嘉宾，第一位是中国船舶702研究所的工程师，奋斗者号的总设计师叶聪。另外一位，也是中国船舶702研究所的高级工程师李艳青。刚才我们在短片当中听到一个词，说万米深渊那个地方是妙不可言，这个词太有诱惑力了，你能给我回忆一下，那个海底的世界是什么样的吗？实际上这句话是我们在海上电视直播的时候，当时现场的记者通过水声通讯，问我们在海底的潜航员，说你们现在有什么感受？潜航员全身心地在投入工作的这样一个状态，然后脱口而出，说万米的海底妙不可言。我自己也下潜到万米，确实万米（深渊）这样一个给人感受，是非常有冲击性的。海沟，最典型就是一个V字形结构，我们去的那个海沟是东西向的，那它只有南坡和北坡，最窄的地方可能只有六七百米。就走这个六七百米，看到的这个石头是不一样的，看到的这个沉积物是不一样的，看到的生物分布的密度也是是不一样的。按理说的话，这么小的一个面积，就应该有一定的普遍性的一些现象，但是这么窄这么小的一个地方，它就是不一样。所以你听他们回来讲过，那种妙不可言的感受是什么？
妙不可言，确实是一个深度概括，是一个高度概括。开会的时候提到这个词的时候，我们大家说这个总结太精辟了，深渊是非常奇妙，而且是无法用语言描述表达的，所以我们大家也都是就发自内心的，说这个总结的很到位的。如此即兴，又如此精准，非常难得啊。这也是展示了我们科学家的智慧，说到这个奋斗者号，它的全称是叫全海深载人潜水器。那之前在蛟龙号，还有深海勇士号，好像没有听过这个说法，这是为什么？当时蛟龙号下潜到7062米，我们有一个描述，说7000米这样的一个深度，已经覆盖了全球海洋面积的99.8%。那么，观众就会思考了，那剩下的0.2%是什么？那么剩下的就是深渊，不是我们去为这个0.2%较劲，确确实实它有很多科学（探索）的需求，也有很多技术的路线图的策划。深渊的话在全球的地图上，表现出来就是一根根的线条，它是很窄的，最深的地方。我们要去挑战它，我们要下潜到它的海底，那么这样的一个潜水器，我们把它命名为全海深，覆盖全部海洋深度的这样一台载人潜水器。
那么关于攻克这个0.2%，我们大家也知道，其实海洋应该是说我们生命之源，深刻地影响了咱们地球的生态和环境。万米深渊，它这一块整个占咱们世界海洋深度总面积来说，它占0.2%。但是它这个深度，它的占比就很大了，它占海洋总深度的45%。它实际上来说，它应该是蕴藏着这个非常奇特的深渊生物群落的，我们应该是要攻克这个0.2%的万米深渊的这个深度。从蛟龙号开始，那时候下潜深度当时是7062米，然后到这个2020年的下潜深度是到10909米，在你们眼里它们之间的不同是什么？蛟龙号的使命，是为了国际海底的资源的勘探，以及在资源开发过程中的一些环境的考察。到了深海勇士号的时候，实际上我们做了很多的，这样的一个国产化的技术链条和产业链条的这样一个培育，把深度缩了一点，但是把国产化率，把自主可控的程度往前面推进了，全海深的奋斗者号，聚焦的就是海沟，就是这种板块和板块的剧烈的冲击运动形成的，特殊的环境的地质和生命的这些科学的研究。在技术难度上，实际上也有一些不一样的，深度带来距离的变化，深度带来耐压密封的能力变化，深度带来潜浮过程的速度的变化，这个都是有不同的挑战的，这样实际上经过三个潜水器的，这样一个研发的话，应该说我们对整个海洋装备的，这样的一个研发的能力，有了很大的提高。说到这个话题，我们来看看相关的短片。
2002年蛟龙号立项，直到2012年，蛟龙号下潜进入7000米，这期间花费了10年的时间。奋斗者号则是对蛟龙号和深海勇士号的经验总结，近20年的不懈努力中，工程团队积累了很多设计、试验以及操作方面的经验。从2016年奋斗者号立项，到2020年突破万米深渊，仅用了4年时间，这也标志着我国在大深度载人深潜领域迈入了世界顶尖行列。有趣的是，优良的传承不仅仅体现在设计上，也体现在潜水器的名字上。我发现我们这几个潜水器都非常有意思，之前叫蛟龙号，后来又叫深海勇士号，那这次我们的潜水器为什么叫奋斗者号，这个名字怎么起出来的？我们潜水器在央视总台（中央广播电视总台），发起了一个征名的活动，向网友介绍潜水器，希望网友给它取一个响亮的名字。后来在网友的名字里面，提供了10个候选名字，最后我们选定了“奋斗者”。特别是在2019年，我们中国载人深潜团队获得了一个“最美奋斗者”的，这样的一个荣耀的一个称号。所以我们选择用“奋斗者”这三个字来命名全海深载人潜水器，我们认为是再合适不过了。
你们在这之前，内心里默默地为它起过名字吗？因为我们三台潜水器，都是圆滚滚胖墩墩的。之前他们说蛟龙号是大胖，然后这个深海勇士号是二胖，现在奋斗者是三胖，都是胖胖墩墩的外形，很憨厚、很讨喜的样子。所以我也特别想问，作为结构设计师，你们打趣地内部把它们称为是大胖、二胖、三胖，那这三胖之间，从外形上、材料上、性能上这个区别是什么？给我们介绍一下。我们随着深度的不同，随着深度下潜深度的不同，那么我们整个潜水器的，下潜速度它也不同。设计师我们要从外形上来更好地来优化它，所以我们看到我们这个奋斗者号，是一个比较立扁形的，就是比较高，比较立扁形的，那就是更有利于它这种。加快下潜速度。对，加快下潜速度。另外从横剖面来讲，这个蛟龙号是个圆脸，然后，深海勇士号是一个方脸，因为它（下潜深度）浅了，它可以装更多的这样一个灯光、云台、机械手、作业工具。那么这个奋斗者号是一个鸭蛋脸，这样的话它就瘦一些，这样下潜上浮的速度快一些。
那么另外一个就是从材料上来说，那么我们蛟龙号限于我们当时国内的这个实际情况，其实我们的载人舱是由俄罗斯来完成建造的。刚才又说到我们深海勇士号，就是深度减小了，但是我们是实现了我们的国产。那么在深海勇士号的基础上，我们奋斗者号也选用了强度更高的这种钛合金材料，所以材料都是不同的。说到这个话题，我们来看看相关的短片。潜入万米深渊，奋斗者号就必须要面对来自深海巨大的压力，其中载人舱制造是最核心也最关键的部分。载人舱要足够大，同时又不能太重，但是常用的钛合金材料，却存在着一个问题，尺寸和厚度越大，保证材料自身的均匀性和力学性能稳定就越难。如何跨越在深海极端高压环境中，钛合金材料固有的性能障碍呢？经过了多年不懈的努力，科研团队成功研制出全新高强高韧钛合金半球，并在整个潜水器的制造中，创造了许多国产化的新纪录。那么，除了这项科研成果，奋斗者号还有哪些创新呢？
其实我们也知道这个下潜是需要动力的，据说我们目前用的是锂电池，这跟之前的对比是什么样的？从电池来讲，实际上我们更考虑到的是它的经济性，锂电（池）的话，它并不是能量密度最高的电池。但是综合起来，它的这个投入单次下潜的经济性它占有优势，这也是我们除了追求材料的先进性，水动力的优化以外，也考虑到了整个潜水器的经济性，使用的经济性。应该说三台潜器的研发过程的话，实际上我们不仅是说能够下得去，能作业，上得来，保安全，现在是在从它的检测性、维护性、经济性各个方面都在加强，我们这个潜水器的能力，从能用到好用，到大家还能够信赖，能够将自己的科考任务委托于它，在说到奋斗者号下潜的过程当中，我们采用了双船双潜的方式，这个我们怎么理解呢？
双船双潜实际上是一个联合作业，我们这次有一个沧海号着陆器，跟奋斗者号一起在海底实现了这样一个万米的4K视频的直播。它们的任务是什么？首先是另外一条船，它携带着沧海号，首先把它放到万米的海底。在着陆器在海底坐稳了以后，我们得到了目标，向它靠拢，找到它，在它的灯光和摄像机的前面，来展示整个潜水器的作业。包括首部的一些布放回收的机械手作业，包括航行的潜水器侧面的作用，相当于对着镜头来个自拍。另外两个潜水器，可以用光学的方式，实现数据的传递。这样我们就可以把舱内的三个人的这样的高清的视频，通过光学的传递送给着陆器，着陆器又传给了水面，水面通过我们自己的卫星送到北京。所以我们坐在家里看电视，就可以看到我们这个深海奋斗者号舱内的情况，也是地球上首次在万里深渊的直播。对。了不起，了不起。说到这个话题呢，我们来看看相关的短片。
一般载人潜水器进行科考，都是采用一船一潜的工作模式。而这次奋斗者号却采用了双船双潜的模式。双船是指双母船探索一号和探索二号，双潜指的则是双潜水器，本次下潜的主角奋斗者号，以及它的御用摄影师沧海号和小助手凌云号。当奋斗者号和沧海号成功着底后，沧海号就会唤醒它内部的水下机器人凌云号，然后一起为奋斗者号记录下它工作的每个瞬间。这是它们首次联合作业，在人类挑战万米深渊的历史上，有过不少这种有趣的挑战。说到探索万米深渊，这个著名的导演卡梅隆，也曾经驾驶过万米潜水器，下潜过万米深度，那与我这次奋斗者号，这两次下潜对比起来有什么不同呢？实际上，对万米深渊的挑战，已经到目前为止已经有60年的历史。最早的时候，1960年的时候，用一个200吨的庞大的一个深潜器，到达了这样的一个10916米的深度，但是没有开展作业，然后整个观察的环境也不是特别好，但是这是人类的第一次挑战。在2012年蛟龙号去完成它的7000米海试之前，电影导演詹姆斯·卡梅隆，他（乘）坐了一个很小的潜水器，只有十几吨。这个潜水器只能坐一个人，就是他本人，球舱很小，他为此练了好长时间的瑜伽，让身体更柔软一些。他下到了10898米这样的一个深度，然后为他的电影创作去找到场景和灵感。
但奋斗者号它的使命呢？区别于前面两者，它更多的是要频繁地往返作业，这是它主要的使命。所以说到了我们这个奋斗者号，作为万米深潜的设备，从第一次到今天有出过状况吗？有的，比如说有一次我们在舱内，他们就听到异常的声音。因为我们的海试队员的话，已经形成了这样一个习惯，首先是确认，因为一个人听到了不能确认，那么首先是大家要确认一下，你们都听到了，然后再来确定方位和声音的特征，是哪个方位，声音的特征是什么？另外一个的话，他们是要立刻检查潜水器所有的参数，在这个声音（响起）的同时，有哪些参数有什么变化没有。他们实际上在水下已经做了判断和评估，认为是一个不影响潜水器安全的，浮力材料的声音，在潜水器的尾部右侧。作为结构设计师，听到那个异响的时候，会是什么反应？听到声音铁定我们第一时间，就进行确认和排除。当然从我们结构角度来说，我们整个的关键的耐压设备，我们是有充分的信心，进行这种万米下潜的过程中是安全可靠的，是没有问题的。我相信在下潜之前，我们应该做过无数次预案，那真实面对紧急的瞬间的时候，我们怎么去化险为夷？
比如说我们机械手在作业的时候，抓住一个目标。机械手出现了问题，我们能够将整个机械手从根部把它切断，简单来讲就是断臂求生，包括被（海底呢沙）吸附的时候。然后我们用推力器，把这个比较软的泥吹开，获得这个脱离的力。再不行话，我们可以抛弃掉我的蓄电池。蓄电池很沉，一点多吨，然后抛掉以后，用最基本的原理，浮力大于重力它就会上浮。再举简单的两个小例子，就是我们整个潜水器与母船如果失联了，有15分钟的失联，联系不上母船，那我就抓紧，进行自动返航了。那么还有一个就是比如，整个的（在水下）抛弃压载，自动的如果说失效了，那么我们还有一套手动的方式，然后抛弃这个压载进行上浮。所以我们整个来说，我们所有的方案，所有的预案，其实就是保证我们这个装备，还有人员的这种安全，确保潜水器的安全可靠。当奋斗者号第一次深潜归来的时候，我们的新闻记者向你们祝贺，向你们鼓掌，这是我们中国科技界的骄傲，但是在这之前，你们做了多少次努力尝试，才取得这样的成功呢？
可能整个过程的话，就像我们有时候说很简单，就像那个大象放进冰箱，总共分几步一样。三步，门打开，大象进去，门关上。对于我们来讲，首先它是一个什么样的象，尺寸是多少，性格怎么样都要了解。那么要造一个什么样的冰箱，多高多宽，温度多少，可能还会想这个门怎么打开，有一个简单的分解。然后又把它分解得很细，最后到一个门把手和一个怎么开门的这些细节动作，它是一个逐渐变细的细化分解的一个过程，这是我们的设计。然后到了这个真正要把它造出来的时候，这么大一个冰箱用什么材料才能够撑得起来，怎么把它变成一个可以用的结构，也花了很多心思。用胶水给它粘起来，用胶带给它缠起来，这是工艺，但是这种合金要安全可靠，我用特殊的焊接装备把它焊起来，这给制造带来了很大的困难，要用以前没有用过制造技术，然后你把它造好了，大象也来了，你要把它放进去。大象很珍贵，会不会出问题，是不是要用一个其他的替代品，先试一试，那么再出海。甚至在安装之前，每一个部件都经受过比真正的万米的环境，还要恶劣的考验，来确保它单个部件的可行，然后这样才能把它装成一个潜水器。
到了马里亚纳海沟，也不是说第一把，我就扎猛子扎到一万米，也有一个由浅到深的过程，在不同的深度对不同的性能做评价。每一步都踏踏实实地做，因为这是跟人有关的，跟国家的海洋探索有关这样一个任务，这也是为什么从蛟龙到深海勇士，到现在的奋斗者，试验的时间相对地缩短了，这个是我们在整个研发流程，力量的这样一个不断地增强的过程。所以从最简单的三步走，到一步一步地细分，这个就是一个研发细化的过程，在前面做了很多很多细节的事情，才能保证后面它是一个安全可靠，好用的装备。说的特别精彩，用这种把大象放进冰箱拢共分几步，这种通俗易懂的方式，来给我们解读奋斗者号的前期遇到的艰辛和设计过程当中的这种难度。当奋斗者号出现在世人面前的时候，你们听到的最中肯的评价是什么？我觉得奋斗者号实现了这样万米的频繁地下潜，体现了我们有这样的一个能力，将来会有更多的科学家去使用它，这是我们感到这个阶段的目标很好地完成。当然也有很多评价，说它的外形，还是不够漂亮。有一些细节，我觉得这是我们需要进一步完善，改善的地方，就是说一个好的运载器，它不仅仅除了可靠、好用，还应该把它的功能做细，甚至把它的外形做漂亮，既照顾美，也有它的功能。水面容易发现，夜晚容易发现，海底容易发现。
我们也采取了这些措施，包括舱内的一些，一个把手，就是人坐的有点累了，他从侧躺到正坐，可以减轻他肘部，这样一个关节的用力，给他一个把手放在哪里。缓解人体的疲劳程度。对，正常身高的人都能够得着。其实这些我们都在设计中，都花了心思。这个不是以前坐着一个小板凳，就下潜的那种感觉了。但是我们觉得，还是有很多的空间可以往上升，这里面也要很多的人去用奋斗者号去下潜，然后给我反馈，我们会把我们的潜水器优化，设计得更好。好，说到这个话题，我们来看看相关的短片。奋斗者号海试验收，共分为两个阶段进行实施。第一阶段奋斗者号共开展了17次下潜，最大下潜深度达到4548米。第二阶段海试验收，于2020年10月，在西太平洋马里亚纳海沟海域实施，最终成功完成13次下潜，其中8次突破万米，并于2020年11月10日创造了10909米的中国载人深潜新纪录。奋斗者号海试成功的背后，离不开中国科研人员的付出与努力，在未来，奋斗者号还将开展哪些科研活动呢？从蛟龙号到今天的（奋斗者号），已经达到了地球上最深的深度，深渊的深度，是不是意味着我们能力做到这儿，那我们对深海的探索，也到了一定的程度，可以这样理解吗？对深海的探索是没有止境的，而且深度只是我们的一个指标，就是从7000米，4500米，10000米，深度只是一个参数，还有更多的参数需要我们去做得更好，做得更佳，我们还有很多挑战。比如说冰下的海洋，地下的湖泊，包括一些风急浪高，这个流速很激烈的河流，它的挑战可能不低于深度这样一个参数。所以我们有了这样的一个技术的话，希望能够用在更多的场景，能够发挥我们这个技术它的作用。不仅仅是探索海洋，探索其他的方面，或者是服务于民生，服务各个方面能够发挥这个技术的作用。
今天聊的真是让我们非常地兴奋，那特别想问未来奋斗者号将何去何从呢？奋斗者号的话，主要是要完成它对深渊科学研究的，这样的一个使命。将来的话，我们可能还会去，除了马里亚纳海沟，挑战者深渊以外的，更多的这样一个海沟的环境。还会有更多的科学家参与，包括国外的科学家，更重要的话就是随着技术的发展的话，奋斗者号会搭载更多最先进的，科考的这些仪器设备到海底去采取样品和数据。那么我们对海洋的探索，就不仅仅局限于一个深度和某一个点或者是一个类型，那么会对海洋有更加广泛，更加深入的认识。今天特别荣幸能够请到奋斗者号的总设计师和副总设计师，两位来到我们的演播室当中，跟我们聊奋斗者号。在你们生动风趣的解读当中，我相信一定会吸引很多科技爱好者，来关注我们未来的中国的深渊探索。好了，感谢各位收看我们今天的《透视新科技》节目，如果您想了解我们更多的节目内容，也可以下载央视频去收看其他节目，我是胜春，今天的节目就到这儿了，咱们下期节目再见。
（通讯员 邓辉）
