“蛟龙”号主任设计师杨波：从海底开始了解这个世界

    杨波 “蛟龙”号主任设计师、中科院声学所海洋声学技术中心副研究员、我国首批参与载人深潜试验的试航员之一

    中国科协主办的《我是科学家》栏目今天迎来第一讲，中国科学院声学研究所、蛟龙号潜水器主任设计师杨波发表“从海底开始了解这个世界”主题演讲，首次披露了“蛟龙号”下潜完整过程。

    以下为演讲全文：

    杨波：各位领导，还有爱好科普的各位观众，我是来自中国科学院的声学研究所的杨波，我是来自载人深潜团队，包括我们之前完成的蛟龙号，可以说我从研制到现在经历了我们中国载人深潜的全过程，里面有很多的艰辛，也付出了很多汗水，也投入了非常多心血，但是我感觉我们虽然还在进行中，我们感受到了很多很多的美和很多不一样，也感受到了很多来自科学，能够给我们带来各种感官上的冲击和震撼，所以我们一起来先感受一下。

　　这个是我们在2013年第一次在南海进行下潜，当时去的地方是海底非常特殊的叫做“冷泉”的地方，能看到非常大的海参，当你到了海底深处的时候你就能够跟它进行一个比较亲密的接触。回过头来，还是想介绍一下为什么我们国家，包括我们世界上主要的发达国家都在做载人深潜这样一件事情，这些很标准的地图大家都看到过很多次，蓝色是代表我们整个海洋范围，也就是我们做一个统计的话，地球70%的面积都是海洋，我相信大家去过三亚，也去过东南亚非常好的各种岛，进行过非常浅的浮潜，各位都不会超过20米的深度，如果把这个20米深度刨除掉的话，大部分人甚至99.99%的人都没有感受过我们地球65%以上的面积，所以说这么大蓝色未知，而且蕴藏着非常丰富资源的地方，我们人类从我们科学的角度，一定要去搞清楚，它到底有什么，然后再看看它能为我们人类做出什么样的帮助。

　　具体来说跟我所介绍到的是一样的，我所查到的，因为我毕竟不是做这方面研究的，人类徒手不通过任何装备，能够下潜最大深度的纪录是122米，因为我们的设备是要做过各种压力试验的，我对于水压有很直观感受，“蛟龙号”载人潜水器能够承受7000米的压力，可能我一个小手指，手指面积所承受的压力就是几辆特别重的大卡车的压力，所以人能够下潜到122米，我相信他一定经受过非常非常专业和长期训练才能到达，但是它也只能到122米。

　　我们为了看看海里面，这么大面积的地球里面到底蕴藏着什么？我们做了各种平台，能够使我们对它进行直接的观察，包括大家看到的各种系列的机器人，包括游览的进行精确控制的机器人，包括左下角潜龙一号进行地下调查的机器人，还有2017年一个重大科技成果滑翔机能够进行上千海里这样一种调查的机器人，上千海里这是一个非常非常远的距离，所以我们在机器人的角度已经做了非常多的研究，也取得了初步的一些成果。具体到我们的载人潜水器，最早是美国人开始来做的，而且我们实际上做海洋，最早从发达国家他们做的目的，也是对于油气资源的勘探开发，第一台载人潜水器应该是大家所看到的这个载人潜水器，它能够服务于我们的科学家和勘探开发，进行更好的海底勘探和调查，应该是在2010年之后，他们做了一台最新的升级，它现在的最大下潜深度可以到六千米的深度，而且搭载了非常非常丰富的设备可以进行各种调查，它作为我们作业型潜水器，有非常多的壮举，曾经在西班牙海域协助救捞过一个氢弹，在它的帮助下打捞回来了，也是第一个发现泰坦尼克号残骸的一个潜水器。

　　再往下同样俄罗斯在这方面也有非常非常好的研究，这是俄罗斯的和平号潜水器，包括我们2000年看到的《泰坦尼克号》的电影，它的导演卡梅隆也非常爱载人深潜，他曾经就租用和平1号和2号来拍摄。

　　再往后是20世纪八十年代法国、日本做的载人潜水器，我们把这些国外载人潜水器进行一个提炼，它们大概的下潜深度都在6000米左右，最深的日本到6500米，基本上一个载人球，能够有三名潜航员进行下潜，他们都具备非常强大的作业能力，这相当于在我们国家开始载人深潜之前，国际上大概是这样一个研制水平。

　　回过头来，到我们这里，我们国家第一台载人潜水器就是"蛟龙号"载人潜水器，它是作业型载人潜水器，很多特质都跟前面几台载人潜水器相似，但是它的最大下潜深度可以达到七千米，我们"蛟龙号"是世界上最深的一台潜水器。

　　具体来说，从蛟龙号的出生到它慢慢地学习成长，包括后面还会有很大发挥作用的过程是非常不容易的，因为它最早是在1992年开始来进行论证，当时还没有蛟龙号这个名字，它就叫七千米载人潜水器，我们用了十年时间来进行这样一个大的项目论证，所以说一直到2002年，在科技部863计划支持下，我们才有七千米载人潜水器的研制计划，又经过了2007年到2009年七年时间，完成了整个载人潜水器从设计研制、加工建造和水质试验的过程，我们有了这台实物的潜水器，2009它进行了海试过程。开始进行海试的时候，我们国家最大的下潜深度只有600米，所以直到它的海试，我们国家的载人潜水器完成从600米到7000米这样一个非常巨大的跨越。这个跨越我们用了四年时间，取得了非常好的效果，但是过程是非常艰辛的，我们每走一步，前面的路都是未知的，都是漆黑的，都是不透明的，需要我们一点点去摸索，一米一米往下潜，这里面真的是非常非常不容易，每一个重大工程的背后都蕴藏着非常非常多人的汗水和心血。

　　如果系统的再来表现一下载人潜水器工程是从蛟龙号本身加工建造，和后期对于它的保养和升级改造了，然后再往右是它的运行母船，因为我们正式通过09船，才能够把潜水器进行到目标海域进行下潜。第三张图就是潜航员队伍的选拔培训等等这样一个过程。最右边的这张图就是整个深海基地管理中心，它来负责整个蛟龙号载人潜水器试验体系的运行，像叶老师所说的，他们是做科学研究的，我们在海洋领域也有很多科学家，他们有海洋化学，海洋生物，海洋地质，它们需要借助蛟龙号这样一个平台，对于他们研究的领域进行一个创新性的采样，对它们分析以后，就能够形成非常好的研究报告。

　　具体我是做载人潜水器的，我负责的是蛟龙号载人潜水器的声学系统，它类似于我们的声纳系统，很像人类的眼睛、嘴巴、耳朵，通过发射声波，接收声波来进行各种通讯、定位，地形地貌的测绘，小目标的搜寻，属于一个比较重要的系统，但是从蛟龙号的角度来看它的话，它涵盖的内容是非常丰富的，从最前面它有一个直径2.1米的载人球，大家可以看到球里面有一个蓝色的一排一排的瓶子，这是放的氧气瓶，所以说在蛟龙号2.1米直径载人球里面，实际上我们在里面的感受和现在没有特别大的区别，因为它有跟我们现在一样的氧气浓度，二氧化碳浓度，并且它气压的变化也是非常小的，气压变化在96兆帕到102兆帕，每个人从身体机能角度都是可以适应的。往后还有它的推进器，有7个推进器，能够使载人潜水器在水上的航行非常像直升飞机，它能够进行原地的起落、悬停、定位，还有各种航行，后面还有能源系统等等各种各样的设备，来保证蛟龙号在水下有非常强大的作业能力。

　　我们再看这张感觉会更清晰一点，三名潜航员在直径2.1米的载人球里面，它里面具有三个观察窗，他们各自通过观察窗对外边进行观察，蛟龙号在水下能够进行100多公斤的这样一种样品的采集，这也体现了它在水下的作业能力，所有样品都是通过这个带回到水面，包括蓄电池、浮力材料，保证了潜水器在水下的作业能力。这是三名潜航员在水下工作的照片，当时我们三个人在2012年非常凑巧的事情，正好是天宫一号进行首次对接的任务，他们在天上，我们在7000米的海底，我们做了一个海天的对话。

　　这是我们从蛟龙号前部拍的照片，大家可以看到前梁上挂满了各种各样的灯光，因为在水下完全是漆黑一片，必须要通过灯光照明，才能够照亮我们前面的路以及它所包含的各种各样的生物、各种岩石。另外它有非常多的摄像机，还有各种各样的声纳进行观察和探测，这是我们主观察窗，它的观察窗里面直径250毫米，叶聪在里面对外面进行这样一个招手示意。

　　下面我介绍一下蛟龙号完整的下潜过程，它是位于09母船的背后，所以它在下潜之前，大家可以看到一个非常粗的缆绳，把它挂到蛟龙号背上，这样我们就能够把蛟龙号从甲板上提起来，通过A架的外板摆在海面上去，这已经通过我们大型A吊板放到外侧，潜水器就会进入到大海里面去，这是潜水器即将入海的过程，大家看到右边一个小艇，这是北海号的蛙人小组，在下水之后它会迅速靠近蛟龙号，到了蛟龙号之后，它所需要做的工作，就是它的挖人进行一个彻底的脱钩，包括主吊缆，还有龙头缆，把这几个缆绳完全和蛟龙号脱离的时候，蛟龙号内部潜航员进行一个快速水面检查，检测它各种设备工作情况，如果设备工作正常，它会和水面进行一个简短的通信，就像我们标准的潜水器下潜的过程一样，对潜水器进行注水，大家看这个海水非常蓝，然后潜水器入水之后，我们一定要实现母船和潜水器实时高效的通信，所以我们都有一个手机，大的柱子就是我们母船端的手机，会把手机放到海水里面去，这样潜水器和母船进行实时高速的通信，母船也能监控潜水器在水下的各种状态。下潜过程中，我们基本上深度超过30米的话，潜水器就比较平稳了，之后就是完全一片漆黑了，这个时候我们会打开灯光，实际上海水并不是那么简单的什么都没有的状态，它偶尔会发现有点像萤火虫一样的星星点点的灯光，我感觉还是很类似于天空上的现象的，我们也可以享受到科学之美这样一个过程。

　　然后潜水器通过重力的下潜到了海底以后，我们会看到非常非常震撼的各种各样的生物，包括各种各样的地质现象，因为确实是，在从事蛟龙号研究之前，我甚至都没有去海边感受过，也是通过一些纪录片看过，一些比较浅海的地方有非常漂亮的珊瑚、鱼，各种各样生物链的现象，当我真正下到很大深度的时候，我发现大深度的海和海边的海又是完全截然不同的风貌，它蕴含着自己独特的需要你们仔细去体会的美，包括我们看到的，这是在冷泉区域旁边的一个黄色的螃蟹。

　　这是一个类似于水母的生物，半圆形的扣在海底，这是海葵，这是海蛇尾，有五个白色的爪子非常长，能进行非常有意思的爬行。

　　另外左边有点像乌贼的生物，它有一个叫小飞象的卡哇伊的学名，这是我们看到一个章鱼的生物，另外虾是非常非常普遍的，我们经常可以在海底看到这样一种红色和白色比较透明的虾，我们在海里碰到最多的就是各种各样的海参了，各种颜色、大小、形状都是完全不同的，所以右边黑色的海参是我们很常见的，大家在图上没有办法感觉它的尺寸，它真正的尺寸这么大，像虫子扭动的方式进行爬行实际上是它游泳的一个过程，另外白色的是另外一种海参，因为我不是做生物学研究的，海洋生物学家告诉我，我们海底海参的种类有上千种，甚至上万种。另外最左侧白色的是幽灵类海参，浑身长满了刺，而蓝色很大的海参带到水面去会自融，我们通过生物研究知道这种海参是具有自融基因的，在它受到惊吓过程中，它会把自己的身体一部分融化掉，所以我认为这种基因一定是非常非常有意思的，像我都会感觉到非常非常地奇妙。另外再回来，这个是一个已经快老死掉的海百合了，这样的生物在海底还是非常多的，这块是我们第一次到达冷泉这样一个区域，非常神奇，我们当时潜水器落在一个半山腰的过程，一路先上爬到山顶，这是我们整个爬山的过程，可以看到非常非常多的悬浮物，而且大家看到各种地形吧，我也不清楚它具体应该怎么说，叫石头一样的起伏变化是非常有特点，非常非常震撼，当我们爬到山顶的时候，在山顶只有这个面积大概50多平方米的山顶的尖上就会出现这样一些一片白色大面积的线，这个下面就是蕴藏着我们一直所说的可燃冰，包括我们现在整个对于资源开发来说也是一个非常重要的方向就是可燃冰，它山顶的最顶端是蕴藏可燃冰的，可燃冰是固体甲烷，它有部分的和海水进行泄漏了，所以它固体甲烷会变成气体，气体会有细菌会去吃这些甲烷气体，而大家所看到的有很多的贻贝类的生物会吃这些细菌，它自己基于可燃冰来形成了自己的这套独特的生物链，这是非常奇怪的，因为如果说这个可燃冰完全消耗掉了以后，这些整个生物都会不见了，所以在可燃冰释放之前，这些生物从哪儿来，这些生物又到哪儿去，到目前为止也是不知道的，也希望大家通过科普的魅力能够感受到我们海底的各种各种的精彩和各种不知道，使我们了解到更多的东西。

　　我们近距离去看这些贻贝，密密麻麻，跟这种荒芜的海底，形成了非常直观的视觉的冲突效应。

　　然后潜水器完成了相应的下潜作业，一般我们的载人潜水器下潜时间是12个小时，当我们完成了作业，抛弃掉两块铁块的时候，它会返回到水面，跟刚才一样相反的过程，我们靠近潜器把钩挂上，潜器被母船带回到水面。当我们潜航员突破了一次新的下潜记录的时候，我们会有一个特殊的庆祝的仪式，就是拍海水的仪式，非常刺激，也非常有意思，我们也非常享受。我回想从2009年到2012年我们经历了各种艰辛，碰到了一系列的困难，我们通过这个蛟龙号才真正学习了载人潜水器到底意味着什么，我们需要补足什么样的地方，才能够实现我们自己国家的载人潜水器，能够为我们的海洋科学来进行服务。在蛟龙号之后整个团队又开始了第二台载人潜水器的研制，就是大家所看到的深海勇士号。能够保证我们能有载人潜水器来进行下潜，下潜深度是4500米，在2017年10月份也成功完成了第一次海试。最值得我们骄傲的是，蛟龙号从0到7000米用了四年时间，完成了50多次下潜，但是我们这个只用了35次进行下潜，状态非常成功，所以现在深海勇士号已经进行交付使用了，进行了南海沉船的一些调查工作，而且取得了非常好的效果，并且采集了很多当时郑和下西洋中所遗失在海底的各种文物，我相信它会取得非常好的成绩。我们现在正在做的是万米的载人潜水器，我相信以我们的聪明智慧和勤奋，在未来时间内会冲破11000米，我相信会取得成功的。但是这条路会不容易，最后我想表达一句，因为我毕竟属于一个工科的科研工作者，我是做装备的，但是我很荣幸通过蛟龙号，包括后面的深海勇士号这个平台，感受到海底大量未知的生物，各种地形的变化。让我感觉到自然之美，科学之美，所以这次科普中国的这次活动非常有意义，我相信通过我们科普的介绍，会有更多人爱上我们的科普，爱上我们的海洋，爱上我们的自然，希望大家关注科普中国，谢谢大家。