（通讯员  邓辉）

讲座题目：透视新科技——为深渊而生

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：2024年2月19日～2月25日

（备注：讲座视频可循环播放）

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透视新科技——为深渊而生

讲座内容：

“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天里，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，我们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，说万里深渊那个地方是妙不可言，这个词太有诱惑力了，您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这样一个状态，然后脱口而出说万里的海底妙不可言，我自己也下潜到万米，确实万米（深渊）这样一个给人的感受，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，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，看到的生物分布的这个密度也是不一样的。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）这个总结太精准了。所以我们大家也都是发自内心地，说这个总结是很到位的。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。关于攻克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一个国产化的技术链条和产业链条这样的一个培育，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的变化，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。2002年蛟龙号立项，直到2012年蛟龙号下潜进入7000米深海，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啊，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”的这样的一个荣誉一个称号，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（号）是三胖，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，那这三胖它们之间从外形上，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，下潜深度的不同，那么我们整个潜水器的下潜的速度它也不同，设计师我们要从外形上更好地来优化它，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，然后呢，深海勇士号是个方脸，因为它（下潜深度）浅了，它可以装更多的灯光、云台、机械手、作业工具。那么这个奋斗者号是个鸭蛋脸，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。在深海勇士号的基础上，我们奋斗者号也是选用了强度更高的这种钛合金材料，所以材料都是不同的。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？经过多年的不断优化和无数次的测试，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？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，同样能量的电池，能用一百次和能用五百次，那么它的经济费用是不一样的。锂电它并不是能量密度最高的电池，但是综合起来它的投入，单次下潜的经济性它占有优势。实际上也证明它能够经受几百个循环的充放电，当然我们还有很多设计之中会考虑到的，比如说操作维护性，我们在潜水器回到甲板以后，能够很方便地就可以对它进行充电、检查。就像F1赛车，它到了中间检修站的时候，很快地补个轮胎、加油是一样的，应该说三台潜（水）器的研发过程，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。

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，下潜过万米的深度，那与我们这次奋斗者号，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，但是呢，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。然后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，作业这是它主要的使命。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，他们就听到了异常的声音。因为我们的海试队员的话，已经形成这样一个习惯。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是进行确认和排除，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？比如说我们在机械手作业的时候，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（海底泥沙）吸附的时候，然后我们用推力器，把这个比较软的泥把它吹开，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，那我就抓紧进行自主返航了，还有一个就是比如说抛弃整个的（在水下）压载，自动地如果说失效了，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。作为难度极高的工程装备，奋斗者号无论是设计技术、材料技术、密封技术、工艺技术、通信技术等，每一项都是极限设计、极限制造，并且必须高度安全可靠。它从图纸设置到成品展现，从人无我无到闯过一道道难关，屡屡潜入深海，凝结了全国近千名科研人员的心血和劳动。如今，刷新了中国载人深潜新纪录的奋斗者号，成为世界上少数几台潜入万米的载人潜水器，同时，它又是中国科学家们探索未知世界的利器。那么，乘坐奋斗者号进入神秘深渊世界的科学家们，都看到了什么？又感受到了什么呢？

我们在下潜的过程当中，从海面到万米的深渊，这个要经历多长时间？简单来讲是三个小时，也就是一秒钟一米，每秒一米的速度。这三个小时，您能以一个普通人的那种感受告诉给我们，您都看到了什么？经历了什么？如果是从一个驾驶员或者潜航员的角度来讲，实际上我比较关心的就是潜水器的状态，随着深度的变化，这个潜水器的这些电池、设备，是不是有异常。另外的话，我会经常开个灯，因为外面是漆黑的，我看看我带的这些设备、工具，有没有什么变化。对于我来讲，下潜和上浮的过程中，驾驶员还是比较轻松的，有时候还要跟第一次下潜的科学家聊聊天。要么是不要让他们太紧张，要么是不能让他们太放松。我插一句，为什么不能太紧张，也不能太放松呢？因为毕竟是一个十几个小时的这样的一个工作，有的科学家可能第一次下潜他很紧张，可能有些担心吧。作为一个经常下潜的潜航员，有必要缓解这样的一个气氛，让大家轻松一点。再过三个小时我们就到海底了，你准备好了没有？然后你有什么要求，可以做一些交谈，舒缓一下舱内的气氛。

有的科学家太兴奋，花了这么长的时间准备，现在要下潜了，我东看看西看看，东摸摸西摸摸，有这样的想法。然后甚至问一些特别他觉得很感兴趣的问题，跟潜水器有关的，这个时候我们要适当地控制一下。当然有的科学家呢，他既不紧张也不兴奋，他会趴着窗户看，我们一开始也觉得很奇怪，这个科学家进了舱也不理我们，就趴着窗户看，后来知道他想知道每过一定的深度，舱外的这种发光生物的数量。比如说，他会在他的小本上记着从1000米到2000米，我看到了多少个闪光点。很认真地工作。从2000米到3000米，看到了多少个？觉得是一个非常负责任，非常珍惜下潜（机会）这样一个科学家。太有趣了。过去我们对您的工作的理解，是下潜器的总设计师，同时又是驾驶员，后来我们发现跟这个网约车的司机的要求差不多，还需要有服务意识。我们自己实际上称自己叫深海“的哥”，而且是带着科学家往沟里去的，海沟里去。这种比喻很有意思，到达海底之后，我们会停留多久的时间用来工作？

我们设计的海底工作时间，是六个小时。也就是三个小时到达海底以后，我们会在海底连续地工作六个小时，包括坐在海底不动了，也包括近底的搜索航行。甚至有的时候我们会离开海底，保持一定的高度，对海底进行扫测，这个我们都叫海底的作业，海底的工作时间。具体我们下潜之后，在六个小时的工作当中，都有哪些工作可以给我们介绍一下吗？不同的任务有不同的作业，有的时候我们会长期坐底，比如说发现了一个非常有价值的对象，那么要取水样，取沉积物样，取岩石样，然后要布放一些作业工具，让它在水下把它启动，让它开始作业。我们在水下也要爬山，有的时候也要爬一个落差几百米甚至上千米的山，山脚下和山腰上有一些不同的样品，我们要去获取。再说上一个下潜，或者是前几次下潜，我把一个设备长期地放在海底在取样，那么我要找到它，把它回收回来，这都是我们正常的一个海底的作业。在六个小时里面，我们还要花个十几分钟在水下吃一顿饭，因为三个小时的下潜，再加上几个小时的工作，大家可能要休息一下，饿了，所以整个这十几个小时还是安排的满满当当的。

我特别好奇，在我们那么狭小的空间当中，我们的生活、吃饭都是怎么进行的呢？三个人待的是一个球舱，因为球形的话，耐压的效果是比较好的。但是这个球舱的内直径只有两米，实际上整个世界我们面对就不是地球，就是这么样一个小球形舱，小的内径两米的球舱了。我们说“厚德载物，小球载我”，载我们三个人，然后这个球舱的话，你要三个人同时起立站直了，空间也是不允许的，所以如果有一个人希望站立一下，疏解一下疲劳，那么另外两个人的话都要配合往这个舱壁靠一靠，给他让出一个足够的空间来。当然我们现在有非常好的人机的设计，包括桌板啊，坐垫啊，靠垫啊，把手啊，这样可以方便舱内的人经常换一换姿势，避免这个疲劳。当然12个小时我们里面也安排了餐食，也安排了这个必要的排泄物的处理，照顾到了人的疲劳，包括这个光学的疲劳，因为我们长期如果看强光看屏幕的话，也会影响我们的视力和判断。当奋斗者好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？

整个设计过程是伴随着很多挑战的，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，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。然后有了新的材料，怎么把它变成一个可以用的结构，也花了很多心思，这给制造带来了很大的困难，要用以前没有用过的制造技术。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？我要去万米，可能就要做一万三千米的试验，来测试它（是否）好用。到了马里亚纳海沟，在不同的深度对不同的性能做评价，如果两千米有问题，我们不去三千米，在两千米把可能的问题解决掉。然后到了一万米的时候，如果有问题，把问题解决掉，我们再去冲刺一万零九百米。

每一步都是这么踏实？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的这样一个任务，奋斗者号海试验收共分为两个阶段进行，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，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，我们可以休息了。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这样的场景，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，服务各个方面能发挥这个技术的作用。

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，将来还会有更多的科学家参与，包括国外的科学家，更重要的就是随着技术的发展，奋斗者号会搭载更多更先进的、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我们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。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。