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中国深潜技术(六):突破三大尖端技术

来源: 科普中国  发布时间:2022-11-23

  从一个对深海几乎一无所知的深海探索弱国,到最终征服地球海洋的深度极限,中国深潜人在不到20年间就一跃成长为世界顶级的深海探索强国。如今,“奋斗者”号深潜器仍然保持着三人同时抵达马里亚纳海沟底部的世界纪录。通过模仿其他国家的深潜器,学习他们的先进之处,再加上科研工作者们的努力创新,中国科学家们亲眼看深海的梦想终于成真。和所有的高科技领域一样,中国的深潜事业也在学习与创新中不断前进。深海探索的脚步从不停止,中国的深潜事业一定会取得更多更大的成就!

  第六节 突破三大尖端技术

  经过科研人员长达十几年的不懈努力,“蛟龙”号终于研制了出来。而且拥有着突破性的三大尖端技术,战胜了薄弱的技术基础,让世界瞩目。下面就对这三大技术逐一介绍:

  1.自动航行与悬停定位

  为了能够让科研工作更加顺利的进行,需要给“蛟龙”号潜航员提供更多的操作空间,自动航行功能也就应运而生了。这系统不仅仅是让“蛟龙”号按一定速度自动前进,更可以实现自动定向、自动定高和自动定深三种自动航行模式。其中的自动定向航行让“蛟龙”号按照潜航员设定的方向自动航行;自动定高航行,让“蛟龙”号与海底保持一定高度自动航行而自动定深功能,则可以让“蛟龙”号与海面一直保持固定深度。

  海底海床其实就是大陆的延伸,有的地方的地形如同山谷丘陵高低起伏,而且深海能见度极低,很容易发生突发情况,驾驶环境十分恶劣。在陆地上就算是个经验丰富的老司机,开那种能见度底,地形崎岖,还没标识和路灯的山路都要提心吊胆,不容丝毫马虎大意,所以载人深潜器的潜航员面对的困难可想而知。

  “蛟龙”号装配的自动航行系统对潜航员来说可谓是福音。在“蛟龙”号前进时,潜航员不需要时时刻刻操纵着它,防止其“跑偏”。通过自动定向航行系统设置好方向,“蛟龙”号就能自动航行。在海底航行时,潜航员也不需要紧绷神经,生怕撞上突起的岩石。通过自动定高功能让“蛟龙”号与海底保持一定距离,从而即便面对崎岖不平的地形,都能如履平地一般安全航行。在“蛟龙”号需要在一定深度航行时,自动定深功能也可以让“蛟龙”号能够更好的完成科研要求。

  然而“蛟龙”号不光是“动”的功夫数一数二,“静”的功夫也可是了得,而这便是悬停定位系统。与国外深潜器一定要完全下潜降落到海床上才能固定不同,“蛟龙”号在移动到指定地点后,可以不通过固定海底而高精度地固定位置,直接进行作业。如此稳定的悬停定位系统,能够不用坐底作业,即使面对洋流和机械臂运动产生的影响,还能够保持精确度,在世界上可谓是首屈一指!

  自动航行与悬停定位系统大大简化了潜航员的操作,让潜航员脸上露出了轻松的微笑。在操作中潜航员不需要复杂又特别的驾驶技巧,或者时时刻刻紧绷神经,减少了驾驶强度,为观测与科研提供了宝贵的精力与时间。

  2.高速数字化水声通信

  “蛟龙”号第二大先进之处就是高速数字化水声通信。在海底由于海水对电磁波的强吸收性,弱吸收性的声波成为了通信的不二选择,因此“蛟龙”号组建了功能丰富的水声通信系统。

  水声通信系统功能十分强大,不光可以与母船间及时传输指令和文字数据,甚至是语音与图片都不在话下。这一系统被队员们亲切的称呼为“水下qq”。“蛟龙”号专项总体组成员、中科院声学所研究员朱维庆对于这套系统可谓是赞不绝口,曾说过这样一个比喻:“有了水声通信技术,浩瀚无垠深不可测的海洋立即就变得‘透明’起来,大洋的各种观测数据可以实时地呈现在你的面前,这是人类认识深海、研究海洋技术手段的一次重大突破。”

  在其后“蛟龙”号在7000米深潜期间,就是通过这套系统稳定传输了数据,文字,图片和语音,与到场的记者进行了文字与语音交流。并在2012年6月24日17时41分,“蛟龙”号的三名潜航员叶聪、刘开周、杨波与“神舟九号”的航天员景海鹏、刘旺、刘洋分别在海底与太空互相给予祝福,通过这套系统成功实现“海天对话”。

  水声通信系统,具有多种通信功能结合的技术,我国拥有完全自主知识产权,在国际水声通信领域中都名列前茅,是科研工作人员辛劳与智慧的结晶与中国的骄傲,也将在我国的海洋环境监测和资源开发等科研项目上继续发挥其独一无二的作用。

  3.大容量充油银锌蓄电池

  第三个值得让人津津乐道的,正是上文提到的“蛟龙”号的心脏——大容量充油银锌蓄电池。自动航行,强力光照,多种通讯,“蛟龙”号一切先进的功能都是建立在一个前提上,那就是拥有充足的能源供给。大容量充油银锌电池拥有很高的电量,为深潜器运动和科研行为提供能量的保证;安全性强,在海底高压和深潜和上浮中快速变化的压力情况下,都能稳定输出电流;并用有气液分离器,防止电池中产生的气体对电池性能产生影响。

  大容量充油银锌蓄电池电池电量超过了110千瓦时,是目前国际潜水器上最大容量的电池之一。正是这颗蓬勃跳动的心脏不仅能保证“蛟龙”号在深海几个小时生存和行动,更保证一系列科研作业能够顺利进行。

  正是这三项尖端技术代表的“蛟龙”号整个技术链,象征了我国载人深潜器制作水平达到了国际水准。在借鉴中创新,这个理念一直引导着科研工作者们不断挑战一个个看似不可能的困难,也最终获得了研发成功。终于我们也有能够去深海的办法了,科研人员们早就摩拳擦掌,迫不及待地向真正的海上进发!“蛟龙”入海,是时候展示你真正的技术了。



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