“奋斗者”号
向地球更深处进发
你知道什么是深海吗?国际上对深海的定义是米以下海域。然而在这广袤的海洋之下,却潜藏着万米深渊,等待人类去探索。你知道地球最深处是哪吗?没错,是马里亚纳海沟,在其万米深渊处,水压高达一百一十兆帕,这压力与两千头重达五吨的非洲象踩在了一个人的背上无异。
面对深海的巨大压力,我们做到了。年11月10日,我国独立研发的“奋斗者”号成功创造了中国载人深潜事业的新纪录,在马里亚纳海沟坐底深度达到了米,接下来就让我带大家走近“奋斗者”号。
什么是“奋斗者”号
“奋斗者”号是中国自主研发的载人深海潜水器,从年开始投入项目,它是我国深海领域截至目前投入的最大项目。年11月,“奋斗者”号成功在马里亚纳海沟深处实现坐底,完成万米海试,在这一领域实现了前所未有的突破,创造了米的新记录,是我国在海洋技术领域综合实力的有力体现。
不同于加拿大导演卡梅隆曾乘坐的“深海挑战者”号,我国自主研发的“奋斗者”号有足够大的载人舱。这要求潜水器的负担要小且自身要足够轻。经过上千次的不断测试与各方面的优化,依托我国团队自主研发的的新型钛合金材料,其可以在承受万米海压的同时最多同时容纳3名乘客在海底安全地进行科考任务,是至今世界上最大、可载人数最多潜水器载人舱球壳。
“奋斗者”号完成一次下潜或上浮需花费3小时左右,比美国“极限因子”快半个小时,其在海底的作业时间更是达到6个小时。
“奋斗者”号背后的秘密
先进科学技术是我国载人深潜科研的有力保障,接下来让我们一起来看看“奋斗者”号的核心技术吧!
先进的钛合金材料技术和焊接加工技术
高性能的固体浮力材料
精准的控制化技术
先进的声学系统技术
在这些科学技术的支持下,我们才能得以探索那未知的万米海域,一次次地创造奇迹。
钛合金盔甲抵御高压冲击
载人深潜器要想安全抵达万米深海,首要难题便是如何克服海底高压。马里亚纳海沟深处兆帕的海压是标准大气压的一千多倍,我国以往使用的Ti64材料已经难以满足“奋斗者”号载人舱的需求。
面对着新的需求,中国科学院金属研究所钛合金团队经过反复试验,自主研发出了Ti62A钛合金新材料。该材料具有更优的热加工成形以及焊接成形性能,帮助“奋斗者”号以坚固的“盔甲”抵御最深处的超高水压。
以该钛合金为外壳制成的载人舱具有重量轻、耐腐蚀、强度高、可焊接等优良特性,在深潜过程中完美抵御高压冲击。
固体浮力材料助力安全上浮
固体浮力材料帮助潜水器安全上浮下潜,而其性能与任务能否顺利进行以及潜航员安全直接相关。
我国在技术受限于其他国家时,中科院理化技术研究所开始了自主攻关浮力材料的进程。经过前期大量的经验累积与软化学制备技术,我国在较短时间内突破了技术难关,加速了“奋斗者”号前期科研进程。
“奋斗者”号使用的固体浮力材料由千上万个纳米级别的玻璃微珠组成,这些珠子不仅密度小,并且具有极高的抗压能力。科研团队在此基础上配合致密填充堆积技术等,保障了“奋斗者”号的顺利运作,以及载人舱里潜航员的人生安全,助力“奋斗者”凯旋而归。
智能化控制保障高精度作业
智能化控制系统是“奋斗者”号的“大脑”,在“大脑”的指挥下,“奋斗者”号才能在复杂的海底环境中完成一系列任务。
同时在神经网络优化系统的完善下,“奋斗者”号能够识别并适应海底错综复杂的地形,实现大惯量载体贴海底自动匹配地形巡航、定点航线以及悬停定位等功能。不仅如此,其控制系统还实现了在线智能故障诊断、容错控制以及自助碰壁等功能,在智能化控制下实现高精度作业。
在聪明的“大脑”之外,“奋斗者”号还拥有两只灵巧的伺服液压机械手。每只手均有7个关节,可实现6自由度运动控制,持重可以超过60千克,使得“奋斗者”号的精准作业能力得到大幅提升。
声学系统确保海下实时沟通
深海广阔而又黑暗,“奋斗者”号与母船相隔万米,如何进行通信,如何实现万米洋底直播呢?
其使用的水声通信技术可以将信息变为声音在水里传播,实现信息与声音的相互转化,保障“奋斗者”号与其他设备的实时沟通。
“奋斗者”号的声学系统是一个庞大的系统,由多种负责不同功能的声纳等共同组成,帮助潜水器与母船进行定位与交流,以及潜水器躲避障碍物等。
“奋斗者”名字的由来
年4月起,本次采取了在互联网为潜水器征名。征名活动在互联网上开展得如火如荼,近十万网友参与了命名,最后选出了其中热度最高的前十名。经过专家组等各单位综合考量,在6月19日正式命名为“奋斗者”号。
奋斗者
我们奋斗着
新时代是奋斗者的时代,以“奋斗者”为其命名充分体现了艰苦奋斗精神,展现了中国载人深潜团队的不断奋进的形象,更是全国上下无数奋斗者形象的缩影。
奋斗者,奋斗着
“奋斗者”号的成功绝不是一朝一夕可以实现的,其背后是每一位研究人员几百个日夜的坚守与奋斗。
一次,潜水器上的高度计不知什么原因突然死机了,高度计是用来感受环境障碍的,不能出任何差错。可是不知道问题出在哪里,只能将所有的可能性一一列出,挨个进行排除。当时的情形非常紧张,任务安排得非常慢,为了不耽误进度,白天必须照常进行试验,检查的事情只能留到夜晚或者一些本可以用来休息的时间。检查仪器并非一件易事,每次都要将其外壳与浮力材料都拆掉,常常还没有检查完又要将其装好进行试验,如此一来工作量变得非常庞大,但却无法避免。
研究团队的许多成员都爱把实验室称为“家里”,每个人都有属于自己的家庭,但他们都毫不犹豫的投身于我国深潜事业的研发之中。在海上的生活无疑是单调且枯燥的,但大家相互扶持,建立起了深厚的友谊。可以想像,在傍晚收工时,大家站在甲板上拍照,船漂浮在这一望无垠的茫茫大海上,成片的火烧云从远处一直烧到眼前,那种喜悦与自豪感应该是从心中迸发的。
深潜“背后”
人类目前对海洋的探索程度是非常有限的,仅达到15%,而与之成为鲜明对比的是地球上海洋的面积足足占据了71%,其中海水资源更是占地球水资源总量的97%。不只是对于我们人类而言,对于自然界所有生物,海洋就像一个神秘未知的宝库,等待我们进一步走近它。
深海之中富含的矿产资源,在海底,光是丰富的锰和镍便可供人类使用近两万年。可观的未来能源可燃冰中蕴含的天然气含量也是常规天然气的数倍。
不仅如此,“奋斗者”号潜入万米深渊,发现海底并非想象中的死气沉沉。即使在万米极强的水压之下,依旧存在大量生物。这些生物以及海底资源对于研究地球生命起源等等具有非常重要的作用。
我们对万米海域知之甚少,其科研探索依托高技术载人深潜装备,而“奋斗者”号正是我国深海探索的有力保障,代表当前深海技术领域的顶尖水平。探索海洋,建设海洋强国,我们在行动。
小结
由浅入深,我们不断摸索前进,创造出许多核心技术为我国深潜科研奠基。载人深潜的深度也从最初的几百米到达如今“奋斗者”号实现的米。
在这个过程中我国载人深潜技术团队不断奋进,勇攀高峰,我们的步伐从未停歇。
让我们向这些深海探索者致敬,也向新时代的无数奋斗者们致敬。
参考资料:
河北新闻网.“奋斗者”号载人潜水器成功坐底马里亚纳海沟——“万米的海底,妙不可言”
宁大信息人.科技前线
“奋斗者”号的前世今生
搜狗百科.“奋斗者”号
贺丽生.“奋斗者”号下潜到万米深海,发现海底并非一片沉寂
重庆科技报.每周科技热词|“奋斗者”号
吕月.坐底米!“奋斗者”号勇往直“潜”有哪些硬科技?
刘如楠.万米之下的“奋斗者”——记中科院声学所“奋斗者”号全海深载人潜水器声学团队
图文编辑/李易寰
本文为天津大学《科学技术史》课程作业
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感谢陈印政老师指导!感谢阅读!
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