为了潜到大海深处的最后1%

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  人物简介:
  崔维成,1986年清华大学工程力学系固体力学专业本科毕业,1990年英国布里斯托大学土木系获博士学位,1990年2月~1993年1月,英国布里斯托大学航空系,从事博士后研究。1993年2月~1999年3月,中国船舶科学研究中心,从事船舶与海洋工程结构力学研究。1999年4月~2002年9月,上海交通大学船舶与海洋工程学院首批“长江学者特聘教授”、副院长。2002年10月~2013年3月,中国船舶科学研究中心,担任副所长职务和“蛟龙”号载人潜水器总体与集成项目负责人、第一副总设计师。2013年获得中央军委、国务院授予“载人深潜英雄”称号。
  2013年6月至9月,历时102天的“蛟龙”号首个试验性应用航次任务完成,开启了让人耳目一新的深海之窗。但是细心的人们却发现,与以往不断突破下潜极限的“蛟龙”团队相比,这次“蛟龙”号上少了一位重量级的“老船员”——前“蛟龙”号第一副总设计师崔维成。从2002年组建载人潜水器本体设计团队开始,到2009年1 000米级下水海试,再到2012年7 000米级突破成功,他总是冲在最前面。如今,这位人们熟悉的“老船员”去哪儿了?
  很少人能够想到,2012年夏天,“蛟龙”号7 000米级海试取得巨大成功,凯旋后的第二天,赶在鲜花与掌声纷至沓来前,崔维成就向他所在的中船重工702所提交了辞呈,然后来到上海海洋大学,创建上海海洋大学深渊科学技术研究中心。他离开的原因,是要挑战新的深度——11 000米深渊。
   Q:您为什么要离开“蛟龙”号团队,留在原来的团队里,开展工作不是更方便吗?
  离开“蛟龙”号科研团队,不是因为有矛盾;来到上海海洋大学,不是因为有高薪,只因为我想继续向海洋的最深处深潜!
  2013年4月,科技部对“蛟龙”号载人潜水器进行验收后,从产权角度来讲,已经不属于702所,而是交付给深海基地了,深海基地才是它的应用单位。因为我们国家只有一个“蛟龙”号,无法满足科学家的使用需求,所以国家又立了个项目,也就是新型4 500米级载人潜水器,这是702所接下来要做的工作。为什么有了7 000米级的潜水器,还要搞4 500米级的潜水器?这里面有3个方面的考虑:一是科学家需要的作业深度,都是不到4 500米的,当然也可以用“蛟龙”号去作业,但就像杀鸡用牛刀,成本也比较高,所以需要一个下潜深度更合适的潜水器;二是进一步巩固我们的深海载人技术。“蛟龙”号有40%的设备是引进国外的,是国外公司帮我们研制的,这部分装备能否实现国产化,也是研制4 500米级潜水器的一个重要目的;第三个目的是进一步锻炼队伍,团队第一次设计“蛟龙”号时,总有一些不是很完善的地方,如今给了团队一次改进的机会,可以更加考虑人性化和作业的方便性。
  就我个人来说,4 500米级潜水器项目相当重要,是应该要做的,但在我们国家做“蛟龙”号的同时,国外的深潜技术也在发展,已经有人开始研制11 000米级的潜水器了。几乎与“蛟龙”号下潜7 000米同时,《阿凡达》导演兼探险家卡梅隆驾驶潜水器成功造访了世界海洋的最深处——位于西太平洋马里亚纳海沟的挑战者深渊,深度超过11 000米,这让我有点等不及了。我们能不能在不影响国家任务的同时,也马不停蹄地向11 000米的目标冲刺呢?早在“蛟龙”号探索下潜5 000米时,突破万米海渊的蓝图已经在我脑海里慢慢勾画,可以从“蛟龙”号团队中少量分出几人,再招一组新人,去研制11 000米级潜水器,这样二者都可兼顾了。于是我离开702所,来到了上海海洋大学,组建了深渊科学技术研究中心,算是开辟了一个新的战场。我的目标是,两者都要做,基础要打,实用性的也要做,积极追赶国外先进水平的脚步也不能停,否则等4 500米潜水器做完了再去做11 000米级潜水器,等于又落后了一大步。
   Q:您的团队是不是已经开始11 000米级潜水器的研究了?您的具体目标是什么?
  现在,我们的团队已经卯足了劲,开始11 000米项目的研究,我们别的项目都不做,一门心思只做11 000米级潜水器的关键技术攻关。我的目标就是尽早地把中国科学家送到马里亚纳海沟,哪怕提前一天也行。我采用的方式也是国际深海技术的集成,国内外合作,不管用什么方式,也不强调国产化,只要把事情做下来。
   Q:11 000米级潜水器这项研究的技术难度在哪里?
  要想冲击11 000米深渊,并不容易。潜水器要承受非常大的压力,差不多每平方厘米要承担1 100吨重量,相当于一只拇指要托起一只军舰。
  如果还是沿用“蛟龙”号的设计方案,采用3人舱,内径要2.1米,用高强度钛合金材料制造,不光是中国的工业能力不行,国际上也做不出来。我们国家现在能制造的钛合金板,厚度在90毫米左右;俄罗斯帮我们做的“蛟龙”号船体,厚度是114毫米,再厚也做不出来了。但这个厚度,用在3人舱的11 000米级潜水器上,还是不够的。那怎么解决这个问题呢?其实也很好办,那就是缩小直径,把3人舱改成2人舱或单人舱。如果一定要下3个人的话,可以把两个载人舱连接起来,这样就可以避开工业制造上的瓶颈。
  按照这样的思路梳理设计方案,再加上有了做“蛟龙”号的经验和基础,我觉得没有克服不了的困难,只是需要时间和经费。我和国外的几个顶级专家讨论过这个事,大家也都认为没有太大的技术困难。而且,有了“蛟龙”号之后,国际上也把中国视为载人深潜强国了,现在也不再提技术封锁了,更多的是愿意进行合作。可以说,现在正处于国际合作形势最好的阶段,再加上国家经济条件也不错,所以我想趁此良机,赶紧把项目做出来。
   Q:11 000米级潜水器,何时能完成?它和现在的“蛟龙”号有哪些区别?   如今,我们的团队已经组建好了,之后就开始做方案设计、关键技术的验证、样机。关键技术的验证,以及样机的制造,要受到经费因素的制约。
  载人深潜器需要的经费量,不像航天工程那样动辄需要几百亿,我们正在研究的11 000米级潜水器,经费只需要4个亿左右,东拼拼西凑凑,要解决也不是不可能的事情。如果不受经费的影响,最快5年就能研制出11 000米级潜水器,最晚8~10年。
  11 000米级潜水器和7 000米级潜水器在技术上有很多不一样的地方,因为它们下潜上浮的很多设计理念完全不同。用现在“蛟龙”号的外形、式样,下潜到11 000米,可能要花5个多小时,上浮也要5个多小时。考虑到个人生理需要,目前设计的潜水器规定一次性下水时间不超过12个小时,一般尽量控制在10个小时以内。按照这个计算,潜水器到海底几乎没有时间作业了。即将设计的全新潜水器要求2个小时必须到达11 000米海底,2个小时必须上来。即使在10个小时内,也要保证在海底作业的时间可以长达6个小时。这就要求潜水器下潜上浮的时间要比“蛟龙”号提高好几倍,外形原理也要相应改变。
   Q:这种新型的潜水器,是您领衔的上海海洋大学深渊科学技术研究中心团队在研究。深渊科学究竟是什么,它对我国的科技发展会有哪些影响?
  国际上对海洋深度有一个统一的定义:0~1 000米叫浅海,1 000~3 000米叫半深海,3 000~6 000米叫深海,6 000~11 000米叫深渊。专门研究深渊里的海洋生物、海洋生态、海洋地质的科学,叫做深渊科学。目前,这在我们国家还是个空白,国际上也只有美国、日本、英国等少数几个国家在做这方面的研究。
  国际海洋界经过有限的初步调查发现,6 000米以下的深海生物与6 000米以上的有明显不同,这意味着深渊内的生态结构可能是另一套生态系统,但人类对它的认识几乎一片空白。如果缺了这一块,科学家就无法建立起完整的海洋生态模型,也无法科学地评价海洋资源开采可能对海洋生态系统的影响。
  目前,7 000米是“蛟龙”号到达的海底最深处,这个深度意味着它可以在占世界海洋面积99%的海域内使用。深入研究这最后的1%,对地球生态、气候、海洋环境保护、地球生命起源研究、地震预报等都有重要意义,这也是我的心愿所在。
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