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身段灵巧,水下“蛟龙”可做“六度”动作

时间:2022-02-12 理论教育 版权反馈
【摘要】:“蛟龙”在水中行进的速度并不快。除了行动灵巧,“蛟龙”号还手脚灵便。正在密切监视的母船看到浮力块上的闪光灯,就捞起长缆,用绞车把“蛟龙”号硬生生地“拎上来”。成功下潜到5000米后,“蛟龙”号的行动范围可以覆盖地球75%的海洋;下潜到7000米后,将可以覆盖全球99.9%以上的海洋。除个别海沟外,“蛟龙”号可以无所不至,丰富而未知的深海资源从此将触手可及。科学家是“蛟龙”号未来的“大客户”。

从母船“向阳红09号”上布放成功后,“蛟龙”号顺利下潜。5000米海试的上下时间都要超过1个半小时(图4) 。

到了海底1000米之下,就算是深海,这里没有氧气、没有阳光,非常寒冷,压力越来越大。到达海底5000米时,温度就只有2摄氏度左右。通过观测窗,潜航员们可以看到深海中游荡的动物、高低起伏的海底山峰……

“蛟龙”号载人舱内是常压环境,还有专门的供氧和吸收异味气体的生命支持系统,但潮湿问题目前还无法解决,因此夏天舱内温度就相对较高。

对身体而言,这不是一次舒适的旅行。在10余小时的时间里,潜航员们一直“蜗居”在一个2.1米内径的球体内。成年人伸开臂展,几乎可以碰到球体两端。

坐在中间的是主驾驶,左右两侧是科学家(图5) 。潜航员付文韬透露,3个人很难同时站立起来,加上各种仪器,腿基本上都处于弯曲紧缩的状态。

“蛟龙”在水中行进的速度并不快。其设计巡航时速为1节,最大时速为2.5节,相当于每小时行驶4.63千米,比常人骑自行车还慢。

④海上布放“蛟龙”号

⑤“蛟龙”号载人舱示意图

不过“蛟龙”号的身段却颇为灵巧。参与控制系统研发的中科院沈阳自动化所水下机器人研究中心主任王晓辉介绍说,“蛟龙”号拥有“6自由度空间运动能力”,既可以在三维直角坐标系上直线行走,比如通常所说的前进后退、上浮下潜、左移右移,还可以围绕直角坐标系三个轴旋转,比如改变舵向、左右摇摆、抬头低头等。

除了行动灵巧,“蛟龙”号还手脚灵便。“蛟龙”号第四次下潜过程中,潜航员叶聪就利用机械手捕获过海参等生物,放在生物篮里。这样的机械手有两只,具有相当于人的肩、肘、腕等的“关节”,伸缩自如。

8只水下照明灯如同“蛟龙”号的眼睛,可以确保潜航员看清楚15米以内的各种情况。

声纳如同“蛟龙”号的耳朵。它配有1台最大作用距离为200米的成像声纳、7台避碰声纳、1台能够探测不同海底地形小目标的测深侧扫声纳以及1台多普勒海流测速仪(当波源和观察者做相对运动时,观察者接收到的频率就会和波源频率不同。因此,相对于探头随水移动的小颗粒、小气泡也会使探头发出频率的改变,且随水中悬浮运动速度的增加而增加,由此测出多普勒频移,也就测出了水的流速)。

人们还预想到,“蛟龙”号的行程未必总是一帆风顺,如果被海底的水草或者淤泥缠住,“蛟龙”号还应具备多种应急逃生的技能。它可以抛掉两个100千克的压载铁,以获得200千克的浮力;还可以引爆蓄电池箱上的电爆螺栓,扔掉部分蓄电池;而如果是机械臂在抓东西时被水草缠住,上述应急措施都无法起作用时,“蛟龙”号还可以壮士断臂,以求逃生。如果是整体陷入淤泥等不能自拔,“蛟龙”号的最后一招是引爆电爆螺栓,浮力块将带着船载的9000米长缆浮上水面。正在密切监视的母船看到浮力块上的闪光灯,就捞起长缆,用绞车把“蛟龙”号硬生生地“拎上来”。

根据中国大洋协会的描述,“蛟龙”号一次7000米的深度下潜一般需要12个小时,包括投放、回收各半小时,上浮下潜各2.5个小时,海底工作时间6个小时。一个下潜一般从早晨开始,下午天黑前结束。

正常情况下,“蛟龙”号可以在水下生存12个小时,而紧急情况下,生命支持系统可以支撑近3天的时间。

“蛟龙”下水, 目标何在?中国大洋协会公开资料表示,“蛟龙”号可执行6项科学考察任务,包括:沉积物、浮游生物定点取样,矿产钻芯取样,海水温度测量,绘制高精度地形地貌图,沉船照相和摄像,以及深海管道和电缆的维护与检查等。

成功下潜到5000米后,“蛟龙”号的行动范围可以覆盖地球75%的海洋;下潜到7000米后,将可以覆盖全球99.9%以上的海洋。除个别海沟外,“蛟龙”号可以无所不至,丰富而未知的深海资源从此将触手可及。比如南海的海底“可燃冰”勘探工作,相较于传统的抓斗采样勘探方式,“蛟龙”号能够更精确地探测其形成和分布,大大有助于对这种未来资源的开发利用。

此外,“蛟龙”号还瞄准海底生物。“蛟龙”号带回的成果将有助于人们了解这个神秘的生物世界。

还有深海油气勘探。中国科学院南海海洋研究所副所长王东晓告诉记者,海底一二千米的地方存在大量油气,分布面积很广,但此前的深海勘探技术只能探测到200米水深,“蛟龙”号潜入深海,有望带来新进展。

科学家是“蛟龙”号未来的“大客户”。中国科学院广州能源研究所副所长吴能友强调,“蛟龙”现在的作业能力还不是很强,未来一定会强调应用,才能真正有助于中国深海战略的发展。

不要小看“蛟龙”号的机械手,它不仅可以抓起200千克的岩石样品,而且可以轻巧地抓取生物,还配有大量的摄像、摄影、声纳、钻机装备。未来科学家将把深海作为天然实验室,利用“蛟龙”号把实验样品放入深海进行科学实验,经过若干实验时间后再取回样品,从而模拟出实验室无法提供的环境条件。

美国的“阿尔文”号载人深潜器诞生于20世纪60年代,如今在美国、日本等国家,研究深海的科学家经常可以乘坐深潜器探索深海奥秘。科学家们热切盼望,中国的深海研究也能早日迎来这一天。

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