深海底下有什麼？挑戰11000米海洋最深極限

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出品新浪科技《科學大家》

撰文崔維成「蛟龍」號第一副總設計師，「彩虹魚項目」發起人，深淵科學技術研究中心主任

一些媒體記者在採訪我的時候，經常喜歡問題一個問題：「7000米的海底到的是什麼樣子的」？我告訴他們：「儘管我到過馬里亞納海溝7000米的深淵，並在那裡航行了大概一公里左右的距離，但我還沒有資格回答這個問題。因為就我走過的這一公里的距離而言，從一頭到另一頭的變化也是非常大的」。

大家知道，地球表面的71%被海洋覆蓋，科學家把海平面6500米以下的海溝稱為深淵區，但深淵區對於我們人類來說還是非常陌生的，因此，我們暫且叫它深淵秘境吧，去探索深淵秘境是我的夢想，也是我的使命。事實上，有這樣夢想的人在海洋界還有很多。

美國的著名海洋科學家，有「深海女王」之稱的Sylvia Earle博士早在上世紀九十年代就寫文章和出版專著，講述人來探索深淵秘境的重要性和意義，並不斷地尋找經費，由她創辦的公司來研製全海深的載人潛水器，但迄今為止，還沒有完全解決經費的問題。

1960年下到馬里亞納海溝的美國深潛英雄Don Walsh作為卡梅隆挑戰深淵極限項目的顧問，很希望卡梅隆上來後再讓他駕駛潛水器下去一次，但遺憾的是這台潛水器如想再下去需要花很大的經費修復故障，所以，也沒能如願。

中國人常說「天、地、人」，我想這句話涵蓋了人類探索的所有內容。「天」就是宇宙太空，近半個世紀以來，人類對於太空的探索從未停止過，成就有目共睹。「地」就是指我們所居住的地球，但與目前人類對太空的認知相比，我們對自己居住的地球家園卻遠遠沒有我們想像中的那麼了解。

跟平常人眼中的藍色星球相比，在我們深海科技工作者的眼裡，地球是長成這樣的，這是另一個版本的世界地圖。如果你能傾倒出海洋里的所有海水，地球看起來就是這個樣子。

沒有水的海洋溝壑縱橫，由一座座海底山脈和一條條深淵帶組成。可能說出來很多人會感到詫異，人類到目前為止僅僅了解了5%的海洋，還有95%的海洋對於我們來說幾乎是盲區，而在對海洋的所有認知中對於6500米以下的深淵帶的了解就更少，深淵帶的面積加起來也要接近澳洲陸地的面積。

目前人類所知的海洋的最深處位於馬里亞納海溝，那裡被稱作挑戰者深淵，已探知深度為11035米。如果把整個珠穆朗瑪峰放進去，還需要在上面修建3座目前世界最高建築哈利法互相疊加起來，塔尖才能剛剛露出水面。

圖：深海科技工作者眼裡的地球

但實際上，早在阿波羅登月計劃開始實施之前，人類就有了第一次探底深淵的經歷。

1960年瑞士探險家Jacques Piccard以及美國海軍中尉Don Walsh駕駛深海潛水器「底里雅斯特」號實現了第一次的深淵探底；

但隨後的幾十年，各國政府都把資助的重點移向太空，海洋領域要獲得重大資助十分困難。一直到2012年美國好萊塢著名導演James Cameron又獨自駕駛單人潛水器「深海挑戰者」號實現了人類第二次探底馬里亞納海溝。

這兩次探底均未實現潛水器海底作業的計劃，在海底停留的時間都不長，Jacques Piccard和Don Walsh只在海底停留了約20分鐘，他們上來說在10000米的海底看到了一條「扁平的魚」，但沒有錄像支撐，至今還不被海洋科學家接受。而Cameron的第二次探底也只有3個小時左右，12個推力器中的11個被壓壞了，只能在原地打轉。想抓把泥土上來，剛一動作，機械手的液壓系統又壞了，因此，這一次也沒有拍到有科學研究價值的東西。

圖：人類前兩次探底11000米的深海也都是淺嘗輒止

2012年6月，「蛟龍」號在馬里亞納海溝試驗海區創造了下潛7062米的中國載人深潛紀錄，同時也創造了世界同類作業型載人潛水器的最大下潛深度紀錄。

與之前提到的兩次Don Walsh和Cameron的探險計劃不同，蛟龍號是中國自主研製成功的具備深海作業功能的載人潛水器，這意味著我國也已經躋身於國際深海載人技術發達國家的俱樂部。

但我們必須清醒地意識到，我們與最發達國家相比還有差距。

「蛟龍」號立項時就是瞄準了拿世界第一去的，當時美國、法國、俄羅斯都有6000米的載人潛水器，日本有一台6500米的載人潛水器，所以，我們把「蛟龍」號的最大下潛深度定為7000米。但當我們下到7000米的時候，卡梅隆的「深海挑戰者」號又下到了11000米。儘管他的潛水器與我們的性質不同，但我們的這個世界第一還是要加一些限制條件的。

我很幸運從一開始便參與了「蛟龍」號項目的研製工作，並且擔任總體與集成項目的負責人。我也有幸成為「蛟龍」號初期的三個試航員之一，自己也下到了7000米的海底。但

作為一名科技工作者，我認為在科技界，只有第一，沒有第二，如果我們在「蛟龍」號成功後，馬上在卡梅隆單人探險型載人潛水器的基礎上，研製出人類第一台11000米的作業型載人潛水器，有可能拿到一個世界第一，同時又可以幫助中國的海洋科學家到達世界上最深的海域，讓他們去探索深淵秘境和未知的深海世界。

2013年4月我在國內高校中成立了首個深淵科學技術研究中心，目標就是組建一批專門對深淵海溝有研究興趣的科學家聚在一起，集中精力發展深淵科學和技術。

我希望改變這樣一種局面，過去我國的海洋科學家，總是只能利用別國的先進調查平台，比如搭乘美國的載人潛水器「阿爾文」號，下去取一點樣本來分析，或者是利用別人文章中公布出來的調查結果做一個二次分析。

在過去的三十多年裡，我國的經濟實力得到了快速的發展，我們已經成長為世界第二大經濟體，那我們也可以出錢，造一點先進的平台給外國的科學家一起來用。這樣，才與我們國家的經濟地位相稱。

因此，我們這一次與只研製一台蛟龍號載人潛水器不同，我們現在要研製的就是這樣一套被稱為深淵科學技術流動實驗室的系統，它由三個著陸器，一台萬米級複合型無人潛水器，一台萬米級的載人潛水器，以及一條4800噸級的科考母船組合而成。

這樣配置非常理想，可以降低載人潛水器研製和海試時的風險。大家知道，從技術上來說，無人潛水器+載人艙就近似等於載人潛水器，而且無人潛水器還可以作為載人潛水器海試時的保駕護航的工具。從今後使用的經濟性來說，可以讓母船白天晚上都可以排班。

另外，從潛水器功能發揮角度來說，也能各展所長。無人深潛器可以做大面積搜索，載人深潛器做精細取樣作業，如果需要在海底作長時間工作，則可以用著陸器，如此多的設備要充分發揮使用效能，就需要一條專用母船。憑藉著這套裝備，科學家就可以下潛到世界上所有的深淵秘境，進行科學考察作業活動。

圖：深淵科學技術流動實驗室示意圖

這樣配置當然很理想，但需要很多錢，我們就採用了一種稱為「國家支持+民間投入」、「產學研」結合的方法。由國家支持著陸器和無人潛水器的研製，母船和載人深潛器我找民間資金去想辦法，來尋求他們的支持，然後用一種市場經濟的方式來進行運作。

在流動實驗室的所有裝備中，載人深潛器是技術上最具挑戰性的，需要攻克技術上的重重難關，它要帶著人下潛到深淵極限，11000米的海底。

在海里深度每增加10米，壓力就會增加一個大氣壓。當下潛到6500米來到深淵水層帶時，你能體驗到的是北京地鐵最高峰時段擁擠狀態下10萬倍的壓力；如果想要體驗海下11000米的壓力，那麼你可以想像用一個腳趾頭頂起3部汽車的難度。

就我個人的看法，全海深的載人潛水器沒有批量的市場，在全世界可能有1-2台就夠了。因此，我們應該集成人類已經掌握的最先進的技術，共同以最快的速度搞出一個最先進的載人潛水器，然後給全世界的深淵科學家共同使用。

因此，我就提出了「全球資源科創中國」的理念，我們邀請所有願意一起攻關的科學家或國外企業一起參加。

在載人潛水器研製過程中，技術上最具挑戰的單件設備就是載人艙。我們聯合了俄羅斯和芬蘭的科學家與我們一起開展全海深載人艙的研製工作。為了讓潛航員在載人艙里工作生活得更舒適，我們對載人艙內部布置及人員出入艙口、觀察窗和穿艙盤的局部結構進行了大量的優化設計。

未來我們需要在蛟龍號的基礎上進一步突破3人作業型全深海載人潛水器的總體集成、總裝製造和調試技術。突破微細光纖大深度應用技術，實現潛水器水面水下的實時多點控制。潛水器海底現場作業狀態與母船、岸基實時共享。

現在彩虹魚挑戰深淵極限團隊的技術上的難關正在一個一個被攻克，制定的目標和計劃正在一步一步的變成現實。去年12月27日，彩虹魚3台著陸器成功坐底馬里亞納海溝10890米，標誌著我們的深淵科學流動實驗室的第I期正式投入科考服務。

圖：2016年12月27日，由彩虹魚1號著陸器在海底10890米拍攝的坐底時的畫面

我還想對於有創新夢想的年輕人多說幾句。當你準備做一個創新的事情的時候，你的真正困難來自於家人的反對，因為創新就要冒更大的風險，而這些風險需要家人與你一起承擔。如何做好家人的工作，讓他們理解並支持你，才是你的工作重點。希望通過我們彩虹魚挑戰深淵極限項目所探索的經驗，對很多追夢者可能也有一些參考的價值，對中國夢的實現可能也有一定的啟示意義。

2015年10月，我們已經在南海完成了首台無人深潛器和著陸器的4000米級海試，最大下潛深度為4328米；

去年的7月份，萬米級載人深潛器的專用科考母船——張謇號科考船完成建造並進行了她的處女航，奔赴「海上絲綢之路」南線，前往南太平洋島國巴布亞紐幾內亞及其附近海域進行科學作業；

2016年12月27日，彩虹魚三台著陸器探底馬里亞納海溝10890米深淵，並取得大量萬米深淵的海水樣本、生物及微生物樣本，這些對於進一步開展深淵的研究有非常重要的意義。

海上的工作是很艱辛的，但也是樂趣無窮的，有時候能真正感覺到身心融入大海之中，似乎生命也是海洋的一部分。海面有時平靜的像一面鏡子，能從海里看到科考船的倒影，很美！

科學技術的發展依賴於許多不畏艱險、不斷探索的人，科學成就的取得就是「知識+勇氣」的結晶。我們在前輩科學家精神的鼓舞下，將不斷地開闢深海疆域，使人類能夠更好地了解未知的深海世界，希望通過我們的努力能夠給後人合理利用和保護深海資源留下寶貴的知識和經驗。