载人深潜究竟难在何处？详解万米深潜成功的奋斗者号

四十年前，我国第一艘载人潜水器最多只能下潜到300米的深度，而现在“奋斗者”号正在探索万米深海！中国载人深潜究竟是如何完成惊天逆袭的？

载人潜艇是什么？

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在2020年11月10日上午，我国自主研发的载人潜水器“奋斗者”号在马里亚纳海沟坐底，坐底深度达到了10909米，刷新了中国载人深潜的新纪录。而在此前，全世界只有美国完成过超过10000米的深度。顺便说一句，目前各国的主要精力都是在探索外太空，而探索深海并没有受到很大的重视。人类进入过太空的人数要远多于进入过深海的人数，也就是说人类对于深海的了解和探索程度还不如外太空。

在地球表面，深度超过2000米的海洋占据了3/5，引发了许多人对于海洋的探索。而这时我们就需要借助工具，那就是载人潜水器。那么什么是载人潜水器？

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载人潜水器是指具有水下观察以及作业能力的潜水装置，一般用于海底勘探、水下情况考察、海底救援打捞等，而且还可以当做潜水人员在水下活动时的基地。这里需要明确一个概念，载人潜水器是潜艇的一个小类别，潜艇既包括潜水器这种工作几个到几十个小时的小型探测装置，也包括可以搭载数百人连续潜行半年的大型核潜艇。载人潜水器一般用于科研和商业领域，而大型潜艇大多是海军的重要武器，有些也被超级富豪当做海面下的移动豪宅。

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很多国家都在载人深潜这一领域有所发展，其中美国于1964年建造的“阿尔文”号迄今为止已经进行过接近5000次的下潜任务，是目前世界上下潜次数最多的载人潜水器。它不仅在地中海帮助美国海军找到了氢弹，还参与过泰坦尼克号遗骸打捞的工作。目前美国最深的深潜记录为10929米，领先幅度并不大。法国也在1985年研制成功了可下潜6000米的“鹦鹉螺”号深潜器。俄罗斯是世界上拥有载人潜水器数量最多的国家，其中最有名的是于1987年建成的“和平一号”以及“和平二号”，最大下潜深度可达6000米，电影《泰坦尼克》中的许多镜头就是由和平号拍摄的。日本在1989年建成了深海6500潜水器，最大下潜深度达到了6527米，这在当时刷新了载人潜水器的深潜记录。

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我国在这一领域起步较晚，在“863计划”的支持下，我国于1986年成功研制了第一艘载人潜水器“7103救生艇”，尽管只能下潜300米但也是当时世界上救援型潜水器里最先进的。在2010年我国研制的“蛟龙”号成功下潜到了3759米，2016年这一数字成功刷新到了6579米。2017年的“深海勇士”号下潜到了4500米，虽然不如前一年的“蛟龙”号，但是显著提高了关键部件的国产化率。到了2020年的“奋斗者”号，部件国产化率达到了96.5%，创造了10909米的中国载人潜水器深潜新纪录。以微弱优势领先的美国，恐怕也要瑟瑟发抖了。

载人深潜究竟有多难？

太平洋马里亚纳海沟的最深处被称为挑战者深渊，这里是世界上地表最深以及海洋最深处，目前世界上一共只有4艘载人潜水器成功进入过这里，而我国的“奋斗者号”更是全球第一艘同时搭载3人并且成功坐底的载人潜水器，这些数据都足以说明挑战深潜万米的难度。但载人深潜的真正难度远超你的想象。

究其原因，首先马里亚纳海沟最深处的压力是大气压的1113倍，相当于在指甲盖上放上一辆汽车。而我国利用自主研制的新型钛合金材料加上全球先进的焊接技术，制造出了世界最大的载人舱球壳，成功克服了这一困难。那么潜艇为什么非要是球形？一般我们认为，尖锐的东西才能更好地穿透水体，减少水下阻力，获得更高的速度。但是我们的潜艇下去研究海底，有科研任务的。所以要增加艇内空间，以容纳更多的设备。同时球形设计还可以减少阻力，提高水下稳定性和速度。

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其次，不光要潜得下去还要浮得上来，我国在其他国家的技术封锁下自主研发出了万米级别的固体浮力材料，用于潜水器外层为上浮提供了足够的浮力。那么潜水器怎么在水中能自由下潜、上浮，甚至悬停做任务呢？就拿我们常见的鱼来解释，鱼体内有一种叫鳔的器官，在肌肉的控制下能够收缩或膨胀，调整鱼鳔内的空气和水来上升下潜。于是聪明的人类对潜艇也安装了一个类似鳔的舱体，也就是压水舱，看过我之前介绍雪龙二号的朋友就知道。压水舱的功能就是通过注水、排水实现潜艇的下潜、上浮。下潜咱就加水，把空气挤出去，增加自身重量，这不就沉下去了。要上浮时，用高压气体把水挤出艇外，潜艇减肥成功，就可以浮出水面。

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再次，而电磁波在水下的衰减十分严重，所以一般水下通信采用的是声呐。但是海水的温度不同导致密度不一，声音的传播也会受到影响，使得提取有效信号变得十分困难。“奋斗者号”使用了完全国产化的声学系统，不仅用于向全世界电视直播万米海底世界，还为潜水器的水下定位导航和巡航作业提供了保障。

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最后，这次任务不仅是为了载人潜入海底最深处，也是为了取样海底进行科研考察，而放置和取回水下取样器也是一项艰难的任务，要知道深海不但漆黑一片，而且地形环境高度复杂，稍不注意就会有“触礁”风险。而“奋斗者”号与深海着陆器“沧海号”联合作业共同完成了探测任务，两者在万米海底互拍也成为了经典画面。

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为什么要研究潜艇？

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“上九天揽月，下五洋捉鳖”是我们从古至今的梦想。“九天揽月”是指载人航天技术，在2003年10月15日，中国第一次载人航天是神舟五号带着航天员杨利伟飞上太空。而到目前为止，世界上完全掌握了载人航天技术的国家只有美国，俄罗斯和中国。

“五洋捉鳖”是指潜艇，特别是核潜艇技术和载人深海探测器。而前文中提到的“蛟龙号”载人深潜器是我国首台自主设计、自主集成研制的作业型深海载人潜水器，是目前世界上下潜能力最深的作业型载人潜水器。而中国是继美、法、俄、日之后世界上第五个掌握大深度载人深潜技术的国家。

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马里亚纳海沟被称为世界的第四级，其他三级分别为南极北极和喜马拉雅山，其深度相当于喜马拉雅山加上华山的高度。探索这一区域代表了人类不屈服于自然的信念，挑战不可能的勇气，探索无限可能的决心。随着人类数量的不断增长，探索未知区域能够在未来扩大人类的可栖息空间，提供更多自然资源。虽然目前有些科研项目例如对南极以及外太空的探索无法直接造福大多数人类，但是这一过程中发展的技术未来也会用于普通人的生活中。

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海洋占了地球表面积的3/5，研究深海领域或许能让人类解开许多谜题，马里亚纳海沟处的板块运动十分频繁，我们可以通过对这里的研究发现板块运动的规律、了解板块的形成过程，从而发展人类对于地球水循环、火山地震带、洋流循环、地球上的生命起源等多方面的认知水平。此外，研究这里还有助于科学家了解海底的物质组成、生物生存之谜、海沟对气候的调节作用。

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还有很重要的一点原因就是从上个世纪末，全球掀起了“蓝色圈地运动”，由于陆地上的资源不足以支撑经济的高速发展，世界各大强国都将目光对准了海洋。海底有着锰结核、可燃冰、热液硫化物等多种资源，蕴藏了全球超过70%的石油资源。在当前世界大国石油和天然气都十分紧缺的情况下，海洋无疑成为了兵家必争之地。目前世界各国对于海洋争夺控制中的重头戏就是深海探勘。在公海地区的探测成果一半属于发现者，另一半属于国际海底管理局，所以这是一笔巨大的财富。

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最后，载人潜水器的研究同时推动了我国在材料、精密加工、水声通信等多个领域的进步。一个足够振奋人心的巨大目标，就能为大批科研项目带来强大的创新精神、长期的资金注入以及不断克服困难向世界挑战的决心。

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目前，海底正在成为世界科研竞争的主战场之一，各国都在争夺这里的无限资源。而“奋斗者”号成功下潜万米标志着我国在抢先开发海底领域中拔得头筹，位列国际前列，未来有望通过海洋资源快速发展国力，同时在人类探索海底进程中作出重要的贡献。

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