大国重器！国产载人潜水器，跋涉万米深海

原标题：国产载人潜水器，跋涉万米深海（瞰(kàn)前沿·大国重器） 海南三亚，鹿回头半岛。中国科学院深海科学与工程研究所(yánjiūsuǒ)坐落于此，科学家们以(yǐ)科研为舟，探秘深海。 新西兰，普伊斯哥海沟。今年年初，中国自主研发的载人潜水器“奋斗者”号满载一批宝贵的生物(shēngwù)样品上浮。日前，我国科学家(kēxuéjiā)对在马里亚纳海沟、雅浦海沟等科考航次中获得的深渊钩虾样本进行(jìnxíng)研究，相关成果发表于(yú)国际期刊《细胞》。 从国内自主研发到国际(guójì)科考(kēkǎo)合作，“深海勇士”号、“奋斗者”号等载人(zàirén)潜水器在“探索”系列科考船的搭载下，向更深更远的大海进发。让我们在同潜航员与科学家的对话中(zhōng)，了解载人潜水器纵横深海的绝技。 闯深海(shēnhǎi)，载人潜水器有啥绝技 海洋不仅蕴含丰富(fēngfù)资源，也藏着地球演化与生命起源的线索。作为人类潜向深海的交通工具，载人潜水器需要应对无光、高压、低温等(děng)多重(duōzhòng)考验。 从“蛟龙”号7000米级载人潜水器(qiánshuǐqì)入海，到(dào)国产化率(guóchǎnhuàlǜ)达到95%的“深海(shēnhǎi)勇士”号4500米级载人潜水器的成功研发，再到“奋斗者”号全海深载人潜水器实现极限(jíxiàn)深潜……向万米深海逐步“跳跃”，载人潜水器可谓“身怀绝技”：除了“沉下去”“浮起来”，还“看得清”“可通话”，要在(zài)沉浮之间听声辨位，完成采集岩石、文物、生物样品等任务，为深海研究带回一手资料。 王硕（中国科学院深海科学与工程(gōngchéng)研究所高级工程师）： 多深算“深海”？海洋生物领域将(jiāng)透光层以下的区域(qūyù)定义为深海，深度一般在200米以下；对海洋工程(hǎiyánggōngchéng)及资源勘探开发而言，一般将水深1000米以下的区域作为深海。万米海底，压强极大，每平方米(měipíngfāngmǐ)要承担1.1万吨左右的压力，这要求载人潜水器进化出高强本领。 和无人(wúrén)型潜水器相比，载人潜水器最大的(de)特点在于拥有一套生命支持系统。以(yǐ)“奋斗者”号为例，研制耐高压的载人球舱是一大技术难点。经过反复试验，科学家们选择了强度与(yǔ)韧性均衡、相对轻、耐腐蚀的新型(xīnxíng)钛合金材料，最终制成能够应对深海巨大水压、搭载3名潜航员的载人球舱。 “奋斗者”号如何实现“沉下去”“浮起来”？除了应用固体浮力(fúlì)材料，“奋斗者”号上还装配有两组压载铁(tiě)。通过携带与抛载，“奋斗者”号可以控制自身所受(shòu)浮力与重力的(de)关系，实现无动力的下潜与上浮。除此之外，载人潜水器还有自己的“鱼鳔(yúbiào)”——浮力调节系统。在(zài)海底(hǎidǐ)作业时，通过海水泵进行小范围的浮力调节，使潜水器能够轻松完成一定深度范围内的航行。科学家们设计(shèjì)的神经网络优化算法，让“奋斗者”号能够在海底复杂地形巡航、定点航行以及悬停定位，其水平面和垂直面航行控制性能指标均达到国际先进水平。 不仅如此，在(zài)海底，“奋斗者”号(hào)还“看得清”“可通话”。“奋斗者”号装有(zhuāngyǒu)视频灯光系统，能照亮周围十几米的海底景象，并实时记录、存储影像；兼具定时(dìngshí)和实时信息交互功能的水声通信系统，每100秒(miǎo)会与科考母船交流数据信息，可以随时发送语音，实现海底通话。 探遗址，“深海勇士”号(hào)显身手 今年下半年，“深海(shēnhǎi)(shēnhǎi)勇士”号载人潜水器预计将搭乘“探索”系列科考船在南海开展(kāizhǎn)深海考古等工作。此前，“深海勇士”号已在南海西北(xīběi)陆坡一号、二号沉船遗址(yízhǐ)考古调查中“立功”。依托“深海勇士”号，历经3个阶段的深海考古调查已确认一号沉船遗物数量超10万件，共提取文物900余件套。 陈传绪（中国科学院深海科学与(yǔ)工程研究所研究员）： 茫茫大海，我们如何确定沉船与文物的位置？尽管“靠运气”偶有所得，但主要还是通过文献资料确定大致范围后，利用无人型潜水器(qiánshuǐqì)进行扫测，最后由“深海(shēnhǎi)勇士(yǒngshì)”号等载人(zàirén)潜水器大展身手，进行调查与文物提取工作。 以一个8小时的潜次为例，其中要进行遗址调查与文物提取。下潜之前，潜航员会就提取文物的数量、潜次调查范围等同考古专家(zhuānjiā)团队(tuánduì)沟通，确定方案。下潜后，“深海勇士”号通过长基线定位系统导航，确保(quèbǎo)向既定(jìdìng)位置移动。此外，三维激光扫描仪和高清相机也有用武之地，实时记录沉船遗址的全景图(quánjǐngtú)与文物的相应位置，避免文物提取后遗失相关位置信息(xìnxī)。3个玻璃观察窗，便于考古人员进行现场记录。 “深海勇士”号在深海进行考古，离不开灵巧的(de)(de)“手”：经过改造的柔性材料机械手抗高压、自由度高，关节能够(nénggòu)灵活运动，最远端的负载能力达到65公斤，可在不损害文物表面纹饰的前提下，将文物采集到潜水器中。未来，应用人工智能也将助力海底文物的识别(shíbié)、统计(tǒngjì)与提取，提高深海考古效率。 入深渊，“奋斗者”号作“捕手(bǔshǒu)” 在由中国科学院牵头的“全球深渊深潜探索计划”支持下，科学家围绕深渊的生命起源(qǐyuán)、地质演化等(děng)重大科学问题，对(duì)全球主要海沟深渊进行载人深潜科考，创造了多项世界载人深潜作业纪录，取得一系列原创性科学发现(fāxiàn)。其中，我国科学家利用“奋斗者”号载人潜水器等设备，对马里亚纳海沟、雅浦海沟等科考航次中获得的深渊钩虾(xiā)样本进行研究，相关成果近期发表在国际学术期刊《细胞(xìbāo)》上。 张海滨（中国科学院深海(shēnhǎi)科学与工程研究所深海生物学研究室(yánjiūshì)主任、研究员）： 深渊，是指水深(shuǐshēn)超过6000米(mǐ)的(de)深海区域，具有超高静水压力、黑暗、低温、营养来源匮乏等特点，是地球上最极端的海洋环境(huánjìng)。而深渊钩虾却自得其乐，呈现出显著的优势种群特征，生物量占主导地位。深渊生态系统中，深渊钩虾有着双重角色：既是分解者——以海洋动物尸体等腐殖质为主要食物来源，又是能量(néngliàng)传递者——是深渊狮子鱼等掠(lüè)食者的主要猎物。对深渊钩虾这一物种开展研究，能为深入理解生命如何适应深渊环境提供新的见解(jiànjiě)。 要研究深渊钩虾，先要“抓”。一种抓法，是用携有笼状或桶状诱捕(yòubǔ)装置的深渊着陆器，在海底放置(fàngzhì)十几个小时(xiǎoshí)来获得大量深渊钩虾样本；另一种抓法，是“奋斗者”号作“捕手”，用机械手布放诱捕装置，虽然采集数量相对较少(shǎo)，但用时更短。 同文物一样，生物样本(yàngběn)的提取与保存也有一定要求。网笼、亚克力桶(tǒng)、采水瓶……装置不断升级，采集的深渊钩虾质量也不断提升。未来，我们会制造深渊动物保真采集和培养装置，在保温保压的前提下，将生物活体从(cóng)海底转移到(dào)实验室，更好地助力深渊生物研究。 研究获得的深渊(shēnyuān)钩虾基因组是全球已发表的“最深(zuìshēn)”的动物基因组，为探究深渊生态系统提供了宝贵的数据资源。