北京青年报6月27日报道 我国首台自主设计、自主集成的载人潜水器“蛟龙”号24日成功完成了7020米级海试第四次下潜试验,中国的海试下潜技术取得了举世瞩目的成就。深海中的潜航员是如何被选拔出来的?下潜时遇到哪些突发状况?“蛟龙”下潜的任务有哪些?航海员有哪些海底秘密与我们共享?

潜航员选拔不亚于航天员

◎摘自2012年6月20日《中国海洋报》文/ 王 晶

潜航员不只是普通驾驶员作为深海的潜航员,他们承受的压力和难度是随着下潜深度的增加而不断增加的。突破7000米水深,也意味着“蛟龙”号承受的水压相当于每平方米上负重7000吨,潜航员承受的心理压力也是7000米级别的。

■要求体格健壮能适应高气压环境

记者通过查看当年选拔时的选拔条件发现,其严格程度堪比航天员:年龄35周岁以下的男性,本科及以上学历,限定为船舶、机械、电子等专业。由于潜航员对潜水器的结构、设备、操控和水下情况都要相当熟悉,因此潜航员不仅是普通驾驶员,更是工程技术人员,甚至是科学家。

无论是在航天还是在潜海领域,既当设计师又当操作者的情况都是罕见的。而叶聪却集“蛟龙”号的设计师、质量师、建造师和试航员于一身。2001年,叶聪毕业于哈尔滨工程大学船舶工程专业。作为我国载人深潜领域潜航员专业的开拓者和创始人,2005年,叶聪参加了中美首次联合深潜活动,是参与Alvin工程下潜和驾驶员培训下潜的第一个中国人。

潜航员崔维成是中国船舶重工集团公司第702研究所副所长、研究员;80后杨波则是中国科学院声学研究所副研究员。

“潜航员的选拔培训非常严格,对生理、心理都有很高的要求。”潜航员选拔小组有关负责人告诉记者。2006年,国家海洋局面向国内公开选拔我国首批潜航员。7000米级载人潜水器潜航员必须体格健壮,身体要能适应潜器微小环境及高气压环境工作的需要,因此入选人员要通过生理、心理测试以及面试。过关斩将后,准潜航员还要进行专门的培训,而潜航员培训专家组的负责人就是专门负责培训航天员的专家。

■细数操作动作,以应对恐惧

1984年出生于四川遂宁的唐嘉陵从小向往大海。2006年下半年,正当他为考研冲刺时,一则招收深潜试航员的通知吸引了他,这再次激起了他对海洋的向往。

通过了学校初选,唐嘉陵与另外一位同学来到山东青岛,参加了国家海洋局北海分局组织的深潜试航员选拔。“当时一共来了16人,经过体检、体能测试和政审后,进行了心理测试,这也是最关键的。一连4天,我们从早到晚做了无数心理测试题,有些是实践动手。其间,考官还故意说你表现不好,这次测试将决定你是否明天要走人,给我们施加心理压力。”唐嘉陵回忆道。2006年12月24日,唐嘉陵接到了录用通知。

付文韬比唐嘉陵大两岁,2005年毕业于兰州理工大学通信工程专业。经过层层选拔,最终他与唐嘉陵成为我国首批深潜试航员,并在“蛟龙”号深潜器设计单位中船重工702所接受培训。“刚开始我们学习一些基本理论课程,如船舶、液压、机械、电子和潜水器材料等知识。‘蛟龙’号是一个高科技装备,我们虽然不要求与科研人员一样具备研发能力,但至少要懂得原理构造。”付文韬说。

其间,他们还接受了体能训练和心理训练。在理论、体能与心理考验都过关后,他们就要与潜水器进行磨合。令两名潜航员高兴的是,他们全程参与了潜水器球体与钛合金框架的组装和液压系统的组装,这让他们对潜器有了深入的了解。

从水池试验到江水试验,从海面试验再到正式下潜,在从国外学习归来的潜航员叶聪的带领下,两名深潜试航员不断地学习和成长,而他们学习的场所就是仅能容纳3个人的球体生命舱。“在下潜过程中,确实出现了恐惧心理。我就一遍遍地回想操作流程,细数自己的操作动作。当熟悉以后,心里就有了底,自然就不会再害怕。”

■需经过海上眩晕测试

“蛟龙”号载人潜水器还将下潜至7000米的深度,“要深潜到这么深的海底,我们的选拔过程十分严格。”唐嘉陵说,比如身体不能有异味,以免在如此狭小的空间里影响同伴,还不能有幽闭恐惧症,体重不能超过80公斤,同时要具备一定的精细操作能力。

在最初筛选潜航员时,准潜航员首先进行的就是海上眩晕测试。付文韬此前接受采访时说,当时一艘快艇带着学员们在海上漂荡,45分钟后很多人都被晃得出现了眩晕和呕吐的症状,只有他和唐嘉陵两人表现良好。

在上海交通大学,潜航员接受了专门的心理素质培训。在一个狭小、漆黑的模拟空间,他们除去身上所有的东西,持续待了12个小时,以训练心理耐力和承受力。

潜航员们在海底除了要测绘地形地貌、搜索标志物外,还要捕获海底生物。付文韬告诉记者,为了熟练地捕获海底生物,他们在陆上训练中要反复进行机械手操控专项训练。在这项训练中,仅仅是如何使用机械手臂,就训练了一周的时间。

下潜时通信故障,突然发现烟雾

◎摘自2012年6月21日《人民日报》 口述/叶聪 整理/余建斌

北京时间6月19日,“蛟龙”号完成了7000米级海试第二次下潜试验,下潜最大深度达6965米。未来几天,“蛟龙”号还将下潜并冲击7000米深度。

7000米级海试都面临哪些风险?海况对下潜有哪些具体影响?深海遇到突发情况后,如何应对?潜航员叶聪向本报独家讲述了潜海经历。

■下潜时舱内非常忙碌

7000米级海试的第一次下潜,我作为三名潜航员之一,是“蛟龙”号的主驾驶。

这次下潜试验的目标是测试潜水器的均衡和无动力潜浮运动,验证潜水器在5000米和6000米深度的安全性能,为接下来的试验积累经验,择机获取深海的水样。

由于台风刚刚过去,潜水器在台风遗留的长波涌里挣扎,感觉像风筝被线一而再地拉拽。在完成水面检查程序后,我们开始下潜。

此前,“向阳红09”船上的水手告诉我,这个地方的鱼很小也很少。我们到水下一看,果然如此。透过观察窗,看不到发光浮游生物产生的星星点点的光亮,300米深度以下的海里一片漆黑。

海水很快就冷了下来,2000米深度的水温是2摄氏度以下,这与去年5000米级试验海区的情况类似,但这次下潜的路途更远了,时间更长了。4000米的时候,我穿上了夹克,系上了绑腿。

水面指挥室和潜水器的语音交流非常少,为的是不打扰水下潜航员的操作。我们并非静静地等待,下潜过程中舱内非常忙碌。这次下潜有80余项测试内容,我们的操作计划细化到每一分钟。

5000米以后,陆续打破了我们三名潜航员各自的下潜深度纪录,水面的工作人员给我们发来祝贺。

■紧急上浮,避开“烟雾”

6200米,我们发现与水面之间的通信有几分钟没有建立,情况有些紧张。按照操作规程,如果15分钟没有通信,我们就得无条件上浮返航。我们一致决定,立即切换到另外一套通信设备,所幸马上收到了水面传来的语音。

测试航行性能的时候,我密切地关注着运动曲线、推力器的控制参数和反馈信号。这时候,我从艉部摄像机的显示器里面看到一团烟雾,顿时吃了一惊。当时,还没有测量到潜水器和海底之间的距离,怎么会有烟尘?会不会是海底突出物?

我们赶紧操作,一个紧急上浮。烟雾消失,潜水器正常,但心中对那团烟雾的疑问却无法消散。我们甚至怀疑,会不会像“和平”号和“深海挑战者”号的海试情况,液压源和推力器出了问题?

■操作机械手拿水样

在大部分考核项目完成后,确认液压并没有问题,我们开始了海底作业。我分别操作两个机械手拿到两个不保压水样、一个保压水样。这个时候,多普勒测速仪得到了潜水器与海底之间的距离——230米,对比以往的数据,我们估计这个区域的底质比较硬。

测试项目完成了,数据和样品也拿到了,我们立即抛弃了上浮压载,开始了3个小时返回水面的旅程。在整理数据和记录之余,我们也可以休息一下了,回看计算机里的数据。这次下潜的最大下潜深度达到6671米。

告诉你深海的秘密

◎摘自2011年11月23日 《金陵晚报》 文/于飞

昨天,中国“蛟龙”号主任设计师、首席潜航员叶聪应江苏造船学会的邀请来到南京,这个从“海底上来的人”告诉大家他所看到的奇幻海底世界。

■鱼的眼睛都退化成瞎子了

今年7月,中国“蛟龙”号成功深入5188米海底,创下了我国载人深潜的全新纪录。“深海是漆黑一片,别看短片里的鱼有眼睛,实际上都退化成瞎子了,靠听觉生活”,叶聪播放了在海底拍摄的短片,他告诉记者,“一些自发光的浮游生物,就像流星一样从我们的观察窗前闪过”。而短片里的这段让观看者感叹:“确实很像太空中的繁星!”

喜欢潜水的人都知道,海底并不是想象中那么五光十色,海平面以下200米就是一片黑暗。“海底没有光,热量少,除了大量微生物外,鱼虾很少,我们还没看到过大型海底生物,只遇到那拖着长长尾巴的鼠尾鱼,还有一只红色的鳌虾。”他说。

■用家用簸箕进行海底采样

海底更多的是细腻的白色沉积沙,记者看到,“蛟龙”号的机械手臂触碰采样品时,时不时能扬起沙尘。随着摄影机的移动,坑洼的海底还布满了一个个如同土豆大小的颗粒。

“真正的海底就是这样一片白色,那些椭圆形的颗粒,是多金属结核,有大有小”,叶聪介绍,在达到5188米最大深度后,“蛟龙”号的任务不再是冲深度,而是转向探测这片多金属结核勘探区洋底。

据介绍,多金属结核里面蕴含了大量的锰、锌等多种金属,由于锰含量较高,在30多年前被人类发现时,它也被称为“锰结核”。没有人知道它为什么会出现,还能自我生长。

记者看到,采集这些样本,工具竟然是一个小簸箕!“一簸箕铲下去,就是几个多金属结核,既方便又快捷!”他说。有人觉得奇怪,为什么不用网兜直接打捞?原来,如果撒网,很可能破坏深海生态。而一网下去,洋底生命也可能受到伤害,更谈不上研究和保护洋底生态了。比如,这次“蛟龙”号就采集到一个不知名的巨型单细胞生物,离开海洋,它没有受到伤害。

■“聪明”的海参还会“逃跑”

叶聪告诉记者,在海底采集样本,指挥部会在下潜前告知下潜人员需要完成采集的任务;另外,通过水声通信系统,母船上的指挥部能看到“蛟龙”在海底找到的东西,如需抓取即可下令。

为了看得清、看得远,“蛟龙”号配有石英卤素灯、HID和HIM等8个水下灯源,今年还加装了10台LED灯,灯光能照射的距离为7–9米。它还装有2台高清摄像机、1台照相机等。

“不过,具体抓捕时,还是需要靠驾驶员的视觉判断。”叶聪说。“蛟龙”号的载人舱有3个圆形窗口。3名下潜人员的座位前各有一个,其中主驾正对面的窗口直径为200毫米,另外两个窗口直径只有120毫米。考虑到海底压力的问题,这些窗口被设计成锥形,从里到外直径不断增大。

除了明亮的眼睛,“蛟龙”还有一双敏捷、轻巧的手。右手被称为绣花手,很精细,可以伸出、轻巧地张合手掌;左手是开关控制,肩、肘、腕各关节操控起来动作都很明显,力量大,可以用来抓住大块头的东西,包括起到锚定的作用。

抓到样本时,机械手会把东西放回到篮子里,都说海底的动物比较“笨”,但叶聪坦言,目前机械手抓取生物的成功率不太高,“像一个巨大的海参,我们抓了六七次,跑了4次。”据悉,这是因为温度、压力的变化对于机械手在海底的性能有一定的影响。

■下到海底感觉就像坐电梯

“在甲板上,我们初进载人舱,温度高达40℃,湿度也很大,感觉不太舒服。但随着不断潜向深海,舱内温度降到10℃以下,等到了海底,就是2℃左右,可以说一次下潜就能感受从桑拿天到隆冬的变化。”叶聪说。

叶聪介绍,每次下潜的过程大约需要一个半小时,在海底工作约四五个小时。“就像乘电梯一样,稍微慢一点,仪表上的数字告诉我们下潜的距离。”另外,水声电话的信号一直在“嘟嘟”作响,每隔20分钟,潜水器驾驶员和水面支持母船进行一次通话,而船上的仪器更是会不时向母船发送相应数据。

他表示,“和航天员不一样,因为是匀速下降的,平均速度是每秒0.7米,除了有些颠簸外,我们没有失重的感觉。并且,舱内的温度和湿度基本和室内差不多,但需要添加衣服防冻。”此外,潜航员一般都不吃早饭,如果需要大小便,都是用夜壶和垃圾袋一类的东西处理,等浮上水面,再做进一步处理。

深潜的任务

◎《人民日报》 文/余建斌 新华社记者 罗沙 张旭东 孙彬

“蛟龙”号继2010年创下3759米的下潜深度纪录后,于2011年再次起航冲击5000米深度纪录。

■考验深潜器受压性能和通讯能力

冲击5000米深度的挑战性是:试验海区距离祖国大陆约1万公里,船舶单程航行时间将达到半个月;海区试验环境相对较远,增加了海况的复杂性……

根据计划安排,“蛟龙”号将下潜4次,争取达到试验深度目标,特别是要考验深潜器受压性能和通讯能力。

载人深潜器总设计师、中国船舶重工集团公司第702研究所研究员徐芑南说,海水的压力给深潜器的结构、材料等方面提出很高要求。同时,随着下潜深度越深,通讯也将受到更大考验。

在5000米水深处,1平方米的面积大概要承受5000吨的压力,比3000米水深时多出2000吨。能够承载3个人的“蛟龙”号在空气中的重量还不到22吨。据徐芑南介绍,“蛟龙”号主要采用的是钛合金材料,具有弹性,能够承受高压。它在深海受到压力缩小后,回到海面又能够弹回来,同时其抗腐蚀性也很好。

“蛟龙”号载人潜水器采用了大量无人潜水器的技术,也可以看成是一个水下智能机器人。徐芑南介绍,“蛟龙”号装备了很多水下传感器,还有机械臂,智能技术化程度也较高。水下导航可以自动定向、定高、定深。“这使潜航员的工作效率更高,更好地把精力集中于科考作业。”

随着水深增加,电磁波消耗变大,水下通讯能力也受到考验。据专家介绍,在海底,“蛟龙”号和母船之间通讯,能够传送彩色图片、数据和语音。语音通讯大概有二三秒延迟,基本上接近于实时。

而利用水下声纳系统,深潜器就像有了鼻子、耳朵、眼睛等“五官”,在复杂的海底环境中,可以对地形地貌进行测量。

■潜航员的任务不似卡梅隆那么简单

2012年3月,美国好莱坞著名导演詹姆斯·卡梅隆乘坐潜水器到达马里亚纳海沟10898米深海底,引起轰动。

“卡梅隆是世界上第三个到达马里亚纳海沟底部的人,他的行动的确是一个壮举。”徐芑南说。

徐芑南表示,与“蛟龙”号相比,“深海挑战者”号的主要任务是探险和拍摄影像资料。它只能载1人,耐压舱的直径只有1.09米。“坐在里面,腿是蜷曲的,手也不能伸展,可以说是一个‘蜗居’。”另外,“深海挑战者”号到达海底时,推进器故障导致其无法自由运动,机械臂的液压系统也在巨大的压力下爆裂,漏出的液压油涂满了整个观测窗,完全无法观测。

“‘蛟龙’号的目标是要带3个人到海底深处进行资源调查和科学研究,潜水器要在海底进行巡航,要有自动控制能力,能沿着海底平原、山坡进行调查活动。海底不同的环境、不同的地质条件都要到达,要有很强的巡航和作业能力。”徐芑南说。

海试指挥小组副组长金建才也表示,“深海挑战者”号与“蛟龙”号的耐压舱直径不一样,在耐压性上区别很大,耐压舱直径越小,对耐压材料要求就越低。“‘深海挑战者’下去一次,很多设备都坏了,而‘蛟龙’在5000米深度重复使用上千次都没有问题,而且在同一个时间段内可以多次下潜。”

■“蛟龙”号接下来的主要任务就是投入应用

“为圆满完成7000米级海试,三名潜航员一年来进行了28次下潜训练,重点进行了水下沉积物取样、生物取样和微生物取样工具操作的训练。这次出去,他们是满怀信心的。”徐芑南说。

2002年开始立项,从设计、建造,到进入海上试验阶段,即将进行的7000米级海试,意味着“蛟龙”号已经走到试验阶段的最后一步。

“‘蛟龙’号7000米级海试主要目标和任务,首先是要证明潜水器具备到达7000米深度的能力。”金建才说,“当然,深度对于潜水器来说只是基础,我们还要验证潜水器在7000米深度时的功能和性能方面的指标,同时通过海试培养壮大我国载人深潜队伍,完善作业规程,为今后在实际应用中更加科学有效地运行打下基础。”

他同时表示,如果实验顺利完成,“蛟龙”号接下来的主要任务就是投入应用。

探访陆基保障中心

◎摘自2012年6月20日《中国海洋报》 康明乐

自从“蛟龙”号7000米级海试以来,作为此次海试的“后方”保障,位于国家海洋局大楼8层的“蛟龙”号陆基保障中心便忙碌起来。

“蛟龙”号陆基保障中心主任彭利生介绍,“蛟龙”号陆基保障中心,顾名思义就是为“蛟龙”号海上试验进行陆地上的保障。它不仅为“蛟龙”号海试提供后方的技术保障,同时也是海试前后方联系的重要枢纽以及海试信息的权威发布窗口。

■专家保障可为“蛟龙”号会诊

据“蛟龙”号陆基保障中心彭利生主任介绍,“蛟龙”号陆基保障中心专门为此次深潜邀请了多方面的专家“坐镇”,其中包括“蛟龙”号载人潜水器的总设计师徐芑南、中船重工702所的专家技术人员。在“蛟龙”号7000米级海试过程中,如果出现技术疑点、难点,陆基保障中心会在第一时间组织专家为“蛟龙”号会诊。

“比如6月18日突发因为主液压器给左舷可回转推进器供油的液压管爆裂,致使液压油发生泄漏的情况,经过现场紧急研判,须对液压油管进行更换。鉴于排除故障需要2小时~3小时时间,原计划在当天进行的第47次下潜需用时10个小时,如果当天再下潜就会持续到晚上,会不安全,现场指挥部将这些情况第一时间报告到陆基保障中心。鉴于这些问题并不复杂,在现场就可以排除,所以这次保障中心没有“会诊”。这也说明我们前方的准备工作、前方专家解决问题的能力、技术水平还是可以的。”彭主任说。

■前后方联系的“枢纽站”

除了技术保障,“蛟龙”号陆基保障中心还是前后方联系的一个“枢纽”。在陆基保障中心办公区,海试现场指挥部、海洋环境预报服务中心、海试临时党委、“海洋六号”船的传真电报和电话记录,分门别类地放在各个文件夹里。“包括船上有些技术要求或者请示的内容,我们会及时传达给相关人员,同样领导有什么要求、指示,也通过我们及时通知前方。”彭主任说。

每天陆基中心都会收到来自“蛟龙”号海试现场指挥部的传真电报,详细介绍下潜前例行检查情况及下步计划的报告。同时,还有“蛟龙”号载人潜水器7000米级海试现场指挥部的工作会议纪要。陆基保障中心会随时综合来自国家海洋环境预报中心对海试区提供的气象分析和预测意见、海试现场日报,及时发布海试实时情况。

另外,每天陆基保障中心还会和前方进行通话。彭主任告诉记者:“每天现场指挥工作会以后要把指挥部的这些决定传回来,及时通过短信形式报告领导。国家海洋局领导、海试领导小组对陆基保障工作非常关注。他们都需要及时了解海试进展,掌握海试动态。”

■实行“早出晚归”值班制

海试期间,陆基保障中心制定了值班制度。因为海试区域与北京时间有2小时时差,值班就采取了“早出晚归”的方式,早晨5点多的时候,陆基保障中心就已经有工作人员来值班。而他们一般都会坚持到晚上九十点甚至更晚。陆基保障中心的值班人员有20多人。